06 марта 2016г.
Проектирование технологических процессов (ТП) — это одна из важнейших функций ТПП. Результатом проектирования технологического процесса является комплекс технологической документации. В этот комплекс могут входить различные документы в зависимости от сложности технологического процесса: технологические карты; ведомости оснастки; карты с операционными эскизами, карты наладки оборудования и карты с управляющими программами для станков с ЧПУ и т. д. При автоматизации ТПП возникает необходимость в создании баз данных для хранения информации, зафиксированной в указанных документах.
В технологических картах содержится информация о нужных для технологического процесса заготовках и технологическом оснащении, о выполняемых операциях и переходах. Кроме того, в картах даются ссылки (указания) на другие документы (операционные карты, карты эскизов, контроля, наладки и т. д.). Анализ технологических карт показывает, что информация о технологическом процессе является сложной и слабоструктурированной. Это накладывает определенные требования к построению базы данных для хранения информации о конкретном технологическом процессе.
Самым простым вариантом хранения информации о технологическом процессе является использование текстовых файлов, фиксирующих технологические карты как текстовой документ. Вызов документа осуществляется по имени файла, в который он записан. Такой «документальный» подход к хранению информации о технологическом процессе обладает рядом преимуществ, к которым относятся простота просмотра и вывода на печать технологических карт.
В литературе приведены весьма скупые сведения о формальных языках описания технологических процессов. Рассмотрены в основном табличные языки, с помощью которых заполняется большое количество таблиц для различных разновидностей технологических операций с большим количеством колонок и их слабым заполнением.
Система «ТИС – Процесс» является компонентой ТИС, предназначенной для автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП), разработана авторами статьи. Она позволяет вести разработку ТП, хранить, редактировать и обрабатывать общую информацию о ТП, информацию о заготовке, маршруте обработки (операций), содержания операций и переходов. Результаты проектирования могут быть выведены в виде комплекта технологических карт по стандартам ЕСТД. Система имеет средний уровень автоматизации, при котором автоматизировано формирование технологических карт, поиск средств технологического оснащения, расчет припусков и режимов резания.
«ТИС - Процесс» создается как открытая САПР ТП, ориентированная на веб – технологии и легко дополняемая новыми компонентами.
Система оперирует с параметрической моделью технологического процесса (ПМТП), выраженной в виде XML – документа.
Система «ТИС - Процесс» состоит из следующих частей:
· Модуль проектирования ТП.
· Модуль «Каталог процессов».
· База «Каталог процессов».
· База «Сортамент»
В процессе функционирования «ТИС - Процесс» используются следующие компоненты ТИС:
· «ТИС-ТАП» для расчета припусков и режимов резания.
· Словарная система «ТИС - Словарь».
· Система расчета операционных размеров «ТИС-Цепь».
· Система «ТИС-СТО» для выбора средств технологического оснащения.
· Система «ТИС-Карта» для настройки на выходные технологические документы
Модули системы разработаны как веб – сервисы на программной платформе Node.js и размещены на сервере, как и все компоненты ТИС. Обращение к модулям выполняется с помощью административной системы «ТИС – Админ». Базы данных являются удаленными, разделены по предприятиям и размещены на сервере. Взаимодействие между модулями и базами выполняется с помощью соответствующих агентов. Таким образом, система «ТИС-Процесс» функционирует в рамках многоагентной системы. Указанный подход обеспечивает удобную возможность удаленной работы с системой. На машине пользователя необходимо лишь наличие какого- либо браузера.
Таким образом, технологический проект может выполняться на основе разнесенных автоматизированных рабочих мест одновременно несколькими технологами.
На кафедре «Технологии приборостроения» в свое время была разработана система принятия решений «ТИС-ТАП». В теоретическом плане система основывается на таблицах соответствий, позволяющих учесть специфику решения задач АСТПП. Система «ТИС-ТАП» использует базу знаний для хранения данных и программный модуль TisTab. Последовательно выпускались очередные версии, направленные на повышение функциональных возможностей системы. Практика эксплуатации системы в рамках учебного процесса кафедры ТПС подтвердила правильность предложенного подхода, позволяющего поместить в базу сотни таблиц, имеющихся в технологических справочниках, и быстро принимать решение с помощью разработанной системы. В связи с созданием прототипа ТИС, как веб – ориентированного комплекса программ, в состав которого должна войти «ТИС-ТАП», возникла задача реализации этой системы как веб-сервиса с возможностью удаленного доступа к базе знаний. Новую версии «ТИС-ТАП» целесообразно было реализовать на примере типовой задачи расчета режимов резания и нормирования. Расчет режимов резания является важной задачей при проектировании технологических процессов. Этот расчет заключается в определении скорости резания (V), подачи (S) и глубины резания (t) на каждом рабочем ходу для заданного перехода. Режимы должны быть выбраны таким образом, чтобы обеспечить требуемую точность размеров и качество поверхности при наименьшей стоимости обработки. Для формирования баз данных и знаний были использованы материалы из справочника В.И. Гузеева. В этом справочнике сосредоточены две сотни таблиц для расчета режимов резания на станках с ЧПУ. Использование этого справочника позволило осуществить качественную проверку вновь созданного варианта «ТИС-ТАП».
Система «ТИС-ТАП» состоит из следующих компонентов:
- Веб-сервис «Каталог», необходимый для поиска нужной таблицы.
- Веб-сервис «Поиск», необходимый для принятия решений по выбранной таблице.
- Веб-сервис «Сопровождение», необходимый для редактирования таблиц, хранимых в базе знаний.
- База знаний «Режимы» для хранения таблиц, по которым принимается решение. База знаний хранится на сервере и доступна всем пользователям, имеющим соответствующие права.
Взаимодействие указанных веб – сервисов в рамках ТИС осуществляется на основе многоагентной технологии. «ТИС-ТАП» является кроссплатформенной и кроссбраузерной системой, следовательно, она доступна пользователю, у которого установлен интернет браузер. Обращение к системе происходит через систему администрирования «ТИС-Админ», определяющей права пользователя и сообщающей о месте нахождения компонентов «ТИС-ТАП».
Таким образом, «ТИС-ТАП» представляет собой табличный процессор, способный работать с каталогом таблиц и обладающий возможностями создания, редактирования и удаления блоков знаний, соответствующих конкретной таблице.
Каждая таблица (карта) содержит информацию о параметрах обработки для заданных на входе параметров, условий и правил выбора. Все эти данные определяют выходные данные (Параметры на выходе) для конкретного вида и способа обработки в конкретных условиях. Программа работает в нескольких режимах, по виду действий пользователя: в режиме формирования поискового предписания (определение выходных данных, по заданным входным параметрам) и в режиме редактирования таблиц (для работы администратора базы знаний).
База знаний в «ТИС-ТАП» предназначена для принятия решений с помощью веб-сервиса «Поиск» и содержит алгоритмы принятия решений, в данном случае алгоритмы расчета режимов резания. База знаний в системе «ТИС-ТАП» ориентирована на работу с СУБД MongoDB. В первоначальном варианте таблицы соответствий, как слабо структурированные данные, выражались в формате XML. Дальнейшие исследования показали, что использование языка JSON вместо XML позволяет уменьшить объем файла в 1,31 раза, не теряя при этом гибкости создания произвольной структуры.
База знаний состоит из двух частей: каталог алгоритмов (каталог карт) содержащий список карт, имеющихся в базе, и блоки, содержащие алгоритмы принятия решений по каждой карте. Каждый блок содержит комплекс «сложных массивов», каждый из которых характеризуется следующими параметрами: TYPE – тип данных;
NO – порядковый номер объекта среди соответствующего типа данных; RAZM – содержит размерность числовых величин записанных в DATA; OBOZ – наименование параметра;
DATA – содержит основную информацию данного объекта карты.
Массив назван сложным потому, что массив содержит в себе блоки, хотя и с одинаковой структурой, но разными типами данных, которые логически связаны между собой.
Алгоритм обработки каждого блока данных определяется типом объекта – идентификационным номером, записанным в параметр TYPE. Существуют следующие типы объектов карты:
1 – Наименование карты – содержит полное название и предназначение карты;
2 – Примечания карты – содержит дополнительную или разъясняющую информацию;
10 – Параметры на входе – определяет обозначение, название и размерность переменных на входе;
30 – Параметры на выходе – содержит ту же информацию что и в 10 типе, но только для переменных на выходе;
20 – Используемые коэффициенты – определяет обозначение и наименование используемых коэффициентов. Привязываются к именам переменных, используемых в типе 30. В случае привязки более одного коэффициента к одной переменной, эти коэффициенты перемножаются;
40 – Входные условия – содержит значения переменных на входе. Привязываются к имени переменных из типа 10;
70 и 80 – Правила выбора первого и второго входа – служит для связи входа и выхода преобразует из нескольких входных правил в два или одно;
90 и 100 – Правила выбора и значения коэффициентов – служит для нахождения значения коэффициентов из условий, полученных на входе;
110 – Матрица решений – итоговый раздел таблицы, который исходя из условий, полученных из типов 70 и 80, определяют значения переменных, заданных на выходе.
Данная модель описания информации в карте расчетов режимов резания зарекомендовала себя на практике, и подтвердила возможность дальнейшего использования.
Рассмотрим примеры сложных массивов. Атрибут NO обозначает порядковый номер элемента определенного типа, например, Параметры на выходе, могут иметь значения такие как: вид обработки, обрабатываемая поверхность и т.д. Эти элементы имеют одинаковый тип данных - параметры на входе, но разные порядковые номера, 1 и 2 соответственно.
{
"TYPE": "10",
"NO": "1",
"OBOZ": "Vid",
"DATA": "Вид обработки"
},
{
"TYPE": "10",
"NO": "2",
"OBOZ": "poverhnost",
"DATA": "Обрабатываемая поверхность"
}
Определение пути дальнейшего развития модуля «ТИС-ТАП»
Новая версия «ТИС-ТАП» открывает много новых возможностей, но также требует дальнейших доработок. В приложение не существует алгоритмов для проверок на ввод. Чтобы написать подобные алгоритмы требуется строгое понимание характера вводимой информации, что требует специальных идентификаторов. На данный момент принято решение внедрение словарной системы, которая позволит определить не только тип водимой информации, но и её характер. База знаний словарной системы основана на технологии MongoDB, что упрощает интеграцию с новой версией модуля «ТИС-ТАП». Разработанная версия может уже быть перемещена для организации удаленного доступа через сеть Интернет. Это позволит организовать доступ пользователям для тестирования, что позволит выявить ошибки для дальнейшего совершенствования программного кода.
Новая версия «ТИС-ТАП» интегрирована с системой TisAdmin, что позволяет аутентифицировать пользователей и распределить уровни доступа к разным функциям веб-приложения. также дает возможность сохранения индивидуальных настроек каждого пользователя веб-приложения.
В настоящие время эксперементальная эксплуатация табличного процессора TisTab подвердила правильность предложеного подхода и показала возможность реализации идей на современных веб-технологиях. Также заметно сократился программный код. Однако при переходе на другие веб-технологии потребовалась доработка и пересмотр функционала серверной и клиентской части. В настоящие время «ТИС-ТАП» систем готова для организации доступа через сеть Интернет.
Список литературы
1. Куликов Д.Д., Сагидуллин А.С., Носов С.О. Интеграция CAD-системы с системами автоматизированного проектирования // Изв. вузов. Приборостроение. 2014. Т. 57, № 8. С. 18—20.
2. Куликов Д.Д., Падун Б.С., Яблочников Е.И. Перспективы автоматизации технологической подготовки производства // Изв. вузов. Приборостроение. 2014. Т. 57, № 8. С. 7—11.
3. Сисюков А.Н., Филиппов А.Н. Концепция построения экспертной системы технологического назначения с применением методов виртуального строкового пространства //Научно-технический вестник, Выпуск 33, 2006. C. 186 – 190.
4. Цветков В.Д. Системно-структурное моделирование и автоматизация проектирования технологических процессов. Издательство «Наука и техника», 1979. C. 264.
5. Brown J. Стратегии основных PLM-поставщиков в 2014 году и дальше // CAD/CAM/CAE Observer. 2014. Vol. 1(85). P. 30—36.
