Проектирование технологических процессов в обувной промышленности с использованием потенциала универсальных САПР ТП

Введение. В широко используемых на обувных предприятиях САПР комплексно решены вопросы автоматизации проектно-конструкторских работ и проектирования раскладок лекал, однако они не затрагивают такие этапы технологического проектирования, как составление технологического процесса на новую модель обуви, разработка технологической схемы производственного потока. Из-за отсутствия координации работ в этом направлении боль- шинство современных разработок направлено на автоматизацию отдельных, частных задач технической подготовки производства.

В работах [1–3] представлены системы автоматизации проектирования технологического процесса сборки обуви клеевого и ниточных методов крепления, однако они, как и почти все известные на сегодняшний день САПР, решают частные задачи. Недостатком такой «кусочной» автоматизации является отсутствие взаимосвязи решаемых задач и, в конечном итоге, автономное функционирование, что не соответствует требованиям комплексной автоматизации. Это является одной из проблем масштабного внедрения имеющихся систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП). В наши дни наблюдается быстрое развитие САПР ТП в таких отраслях, как авиастроение, автомобилестроение, тяжелое машиностроение.

Целью исследования является использование потенциала наукоёмких и универсальных машиностроительных САПР ТП путём их адаптации для решения сложных специализированных задач обувного технологического проектирования, что позволит обеспечить предприятиям отрасли переход на качественно новый уровень решения конструкторско-технологических задач.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• 1.    Провести анализ состояния развития автоматизированных систем технологического проектирования в обувной и других отраслях промышленности в России и в мире;

• 2.    Выполнить сравнительную оценку факторов, оказывающих влияние на качество и эксплуатационные свойства подошв специальной обуви с верхом из кожи хромового дубления литьевого, строчечно-литьевого методов крепления, метода горячей вулканизации и строчечно-горячей вулканизации;

• 3.    Определить кластеры, влияющие на структуру технологического процесса и разработать структурнологическую модель сборки обуви на основе системно-структурного анализа;

• 4.    Разработать базу данных «ОбувьПро» в рамках САПР ТП «ТехноПро» для автоматизированного проектирования технологического процесса сборки обуви. Разработать методическое обеспечение САПР ТП «ОбувьПро».

Анализ состояния развития автоматизированных систем технологического проектирования в обувной промышленности. В результате анализа существующих технологических САПР установлено, что наиболее распространенными САПР ТП являются: «Вертикаль», «Techcard», «ТехноПро», «TechnologiCS», «T-FLEX Технология». Данные системы не ограничиваются техпроцессами, связанными с токарными операциями, а являются универсальными САПР ТП, пригодными для проектирования техпроцессов практически любого производства.

Одним из наиболее универсальных программных продуктов, который может стать основой создания комплекса интегрированного проектирования, и инструментарием, позволяющим автоматизировать процесс технологического проектирования, является система «ТехноПро», динамично развивающаяся, и зарекомендовавшая себя с положительной стороны. Уникальность системы «ТехноПро» состоит в том, что это единственная САПР ТП, в которой прямой интерфейс модуля «ТехноКад» обеспечивает преобразование геометрических данных из конструкторских САПР в информационную модель «ТехноПро», достаточную для проектирования технологических процессов в автоматическом, полуавтоматическом и диалоговом режимах [4]. Программной средой для реализации «ТехноПро» выбрана наиболее популярная система управления базами данных (СУБД) Microsoft Access, которая имеется на каждом предприятии России, так как она входит в комплект Microsoft Office. Имеется возможность использования ранее созданных на предприятии баз данных по оборудованию, приспособлениям, инструментам.

В основу системы «ТехноПро» заложена возможность ее использования как технологического ядра для формирования интегрированных комплексов на основе CALS (Commerce At Light Speed). При этом в комплексе могут применяться различные наборы CAD/CAM, PDM и АСУП/ERP систем, реализованы универсальные методы сопряжения «ТехноПро» с PDM и ERP.

На основе вышеизложенных достоинств, а также учитывая то, что существует бесплатная учебная полнофункциональная версия для тестирования результатов исследования, за основу была выбрана система «ТехноПро» корпорации «Вектор-Альянс» [4].

Отличительной особенностью САПР ТП является необходимость настройки систем данного класса при внедрении в различных производственных условиях. Изменениям подвергаются, прежде всего, состав и структура баз данных, формы выходной документации, процедуры принятия технологических решений [5–7].

В соответствии с поставленной целью проведены следующие исследования:

• -    системно-структурный анализ технологического процесса сборки обуви;

• -    определение кластеров, влияющих на структуру технологического процесса;

• -    разработка структурно-логической модели сборки обуви;

• -    формирование универсальной базы данных «ОбувьПро» в рамках САПР ТП «ТехноПро» для автоматизированного проектирования технологического процесса сборки обуви.

Системно-структурный анализ технологического процесса производства обуви. На основе анализа типовой технологии производства обуви и аналогичных методик производства, применяемых на современных обувных предприятиях [8-11], разработан сводный технологический процесс сборки обуви различных методов крепления, состоящий из 310 технологических операций, каждой из которых присвоен код. Таким образом, была сформирована зона всех возможных вариантов получения сборки обуви со всеми кластерами конструкции.

Для обоснования порядка составления схемы технологического процесса и алгоритма его выбора составлена матрица совпадений технологических операций в зависимости от материалов, конструкции и способов обработки де- талей и узлов.

С целью формализации данных о деталях низа обуви составлен перечень структурных блоков, характеризующих конструктивно-технологические характеристики обуви, а в пределах каждого блока выделены кластеры, от которых зависит тот или иной набор и последовательность выполнения операций. Таким образом, разработан классификатор, в котором сведения о свойствах обуви (кластеров) представлены в виде полного их перечня (номенклатуры).

На основе информации, полученной в результате системно-структурного анализа, разработаны структурно- логические модели проектирования технологического процесса сборки обуви различных методов крепления. Схематичная форма наглядно отображает логику взаимосвязи между кластерами и технологическими операциями сборки обуви (рис. 1), и является исходной информацией для проектирования базы условий, в которой каждая операция имеет свою логическую функцию, т. е. условие включения в конкретный технологический процесс, что необходимо для проектирования технологического процесса в автоматическом режиме. Взаимосвязь между элементами критериев и технологическими операциями показана с помощью стрелок. Если стрелки пересекаются и на пересечении не стоит точка, это означает, что потоки информации не соединяются, если точка стоит, то они сливаются. Таким образом, произведена формализация технологического процесса сборки обуви, и создана нормативная база для его автоматизи- рованного проектирования на стадии технологической подготовки производства (ТПП).

форм.

кожаный форм, кож карго ины й кожкарт. форм, гранитолевый

283| 280-282] 279] 278| 276-277| 275] 268-274| 267] 265-266] 260-264]

284] 285-286] 287] 293] 29^ 295] 29б| | 297-31 о]

10 I Задник

11 | Подносок кожаный____ кожаный форм, термо пластич и. термонл. форм, гранитолевым кожаный

14 I Подошва

ТЭП

ПУ пвх

Резина

ПУ+ТПУ

Форхис борз.

2х-сл.ПВХ

2х-сл.ТЭП

254*

258 *

1 57

136*

Рис. 1. Структурно-логическая модель технологического процесса сборки обуви методов крепления: литьевого, строчечно-литьевого, прессовой вулканизации, строчечно-прессовой вулканизации

Коды технологических операций:

l| 3-5| 13

17-2о| 24| 25

2б| 29

3d

31-32| Зз| 35-38] 49| 50

Коды          , L и наименование предикатов:

12	| Стелька
Основная кожаная плоская односл.		1
Основная плоска? из стелеч. картоне		5
17	Высота каблука
средняя		2
высокая		з
8	Материал верха
Н атур. кожа с естественном лиц. поверхн.		1
Натур, кожи повыш. толидин		3
Юфть		11
7	Метод крепления
литьевой		2
строчечно-лит.		3
МГВ		4
строчен ио-ГВ		5
9	Подкладка
кожаная		1
текстильная		6
футор		7

Результаты проектирования технологических процессов сборки обуви в САПР ТП «ТехноПро». Для обеспечения оперативной, нормативной и информационной поддержки ТПП обувных предприятий, была разработана БД «ОбувьПро» (рис. 2) в состав которой входят: база «Общие технологические процессы» (ОТП) с наборами операций, переходов, оснащения, применяемых как при автоматическом, так и при диалоговом проектировании ТП; база «Конкретные технологические процессы» (КТП), в которой проектируются технологические процессы сборки обуви различных методов крепления с дальнейшей выдачей их на печать; «Информационная база» с перечнями технологического оснащения, включая оборудование, приспособления, инструменты, тексты переходов, инструкции, наименования операций, нормы времени, нормы расхода материалов и т. д.; база «Условия и расчеты», в которую вносятся условия выбора операций и оснащения для автоматизированного проектирования ТП, а также необходимые расчеты параметров ТП; база «Конструкторская и нормативная документация»; база «Справочники», которая открывает доступ к базе материалов, справочникам кодирования элементов конструкции изделия и их параметров.

Разработанная БД имеет возможность решать возложенные на нее задачи в минимальные сроки, а также обладает перспективами к её дальнейшему развитию. Получено свидетельство о государственной регистрации базы данных «ОбувьПро», а результаты исследования нашли применение в учебном процессе на кафедре «Технология изделий кожи, стандартизация и сертификация» ИСОиП, филиала ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет» в г. Шахты при подготовке специалистов по направлению 262000 «Технология изделий лёгкой промышленности» (профиль «Технология изделий из кожи»). База данных «ОбувьПро» внедрена на двух обувных предприятиях: ЗАО «Донобувь» и ООО «Алекс» в г. Ростова-на-Дону.

Планирование сроков

Планирование ресурсов j

Диспетчеризация производстве

Управление

I 1С-УПП |

| Бухгалтерия

Кадры j

PTCWindChill \

■ PDM/PLM -

| Сведения конструкции детали

- Состав изделий

ОбувьПро

-♦ Технологии -

Управление разработкой

!технологий _______________

SolidWorks

Unkgraphics

_______ Компас

САПР |э inventor

Catia

Навигатор СП

SWR-PDM

RDM STEP Suite

PartY PLUS

SmarTearn Другие системы

Маршрут изготовления Технологические процессы Архив тех документации Информационная база оснащения Расчет технологических и экономических параметров

-I Конструкторская 1 Документация j         Состав изделий

Спецификации Архив КД

. Движение, изменения в КД

Диспетчеризация и планирование производства

Сводные отчеты. ведомости, калькуляции

Диаграммы, графики

—а--- z

ТехноПро/

Производство

I| СИМАС

Расход материала ।

Мат спецификации । | Заказ на материал '

Рис. 2. Схема интегрированного комплекса «ОбувьПро»

Выводы. В рамках машиностроительной САПР ТП «ТехноПро» разработано информационное обеспечение, включающее совокупность сведений, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования технологического процесса сборки обуви. Это совокупность баз данных «ОбувьПро», содержащих перечни технологического оснащения: материалы, оборудование, приспособления, инструменты, наименования операций, нормы времени, нормы расхода материалов, условия выбора операций и оснащения для автоматизированного проектирования ТП, справочники кодирования элементов конструкции изделия и их параметров и т. д. Разработано информационное обеспечение в виде совокупности баз данных «ОбувьПро», которое обеспечивает предприятиям отрасли переход на качественно новый уровень решения конструкторско-технологических задач и получение экономического эффекта. В состав базы данных входит «База условий», в которой каждая операция имеет свою логическую функцию, т. е. условие включения в «Конкретный технологический процесс», что необходимо для проектирования технологического процес- са в автоматическом режиме. Получено Свидетельство о государственной регистрации базы данных «Автоматизированное проектирование технологических процессов сборки обуви «ОбувьПро»» № 2013621353 от 17.10.2013 г.