Помощники инженеров и конструкторов

На первый взгляд кажется, что гибкие технологические комплексы, состоящие из нескольких модулей, объединенных автоматизированной транспортной системой, системой инструментального обеспечения и единым управлением от ЭВМ, могут непрерывно работать многие месяцы и даже годы, выдавая продукцию в больших количествах и в разнообразном ассортименте: тракторы, автомобили или бытовые холодильники. Но, к сожалению, на практике так не получается.

Если детально проанализировать работу гибких технологических комплексов, то окажется, что они не смогут даже несколько часов самостоятельно работать и выпускать продукцию. Дело в том, что гибкие технологические комплексы в определенном смысле являются "иждивенцами" производства. На них работают многочисленные службы, целые подразделения и даже цехи предприятий. Для них конструируется изделие, разрабатывается технология и программа изготовления деталей, проектируется и производится необходимый инструмент и оснастка, заготовки устанавливаются на спутники или в специальную тару, заряжаются инструментальные магазины. И большинство этих операций пока, к сожалению, выполняется вручную, ценой больших затрат времени и сил. И все эти затраты заметно снижают эффективность использования гибких комплексов.

Что же необходимо предпринять для того, чтобы гибкие комплексы бесперебойно и четко с высокой эффективностью работали?

Создавая на современных предприятиях гибкие автоматизированные системы, нельзя забывать о такой важной проблеме, как компьютеризация инженерного труда.

Ведь что сегодня получается? Для такой "умной" системы, которой является ГАП, охватывающей все звенья производства, по-прежнему вручную делаются конструкторская и технологическая документация, вручную составляются планы производства. Одним словом, с одной стороны - век XX, с другой - XXI. Поэтому необходимо, чтобы был автоматизирован не только труд рабочего, но и труд конструктора и технолога. Создание единого автоматизированного завода, где конструктор и технолог работают в диалоге с ЭВМ - вот наиболее перспективный путь. В таком производстве не нужны и чертежи. Информация с рабочего места конструктора, пройдя через систему технологической подготовки производства, может передаваться прямо на ЭВМ, управляющую ГАП.

А какие горизонты творчества открывает перед конструктором компьютер! Раньше он, создавая, например, новый автомобиль, воспроизводил сначала его образ, модель, делая это, по сути, вручную, медленно и не без ошибок. Теперь он уже на первом этапе автоматизированного проектирования будет иметь возможность перебрать большое количество вариантов, оптимизируя их по целому ряду необходимых параметров. А когда начнется детализация, т. е. разработка отдельных частей, узлов от двигателя до кузова, то компьютер всю конструкцию будет выдерживать в заданных размерах. Он не позволит, скажем, сделать подвеску шире кузова. Это огромный труд - непрерывное увязывание всех деталей в одно целое с учетом всех изменений в ходе конструирования и в процессе производства. Такой труд берет на себя вычислительная система. Она же потом проверит и расчеты, и готовые изделия на точность и прочность в различных взаимосвязях, чрезвычайных ситуациях.

Совсем недавно все это делалось в так называемом пакетном режиме. Конструктор проектировал и отдавал свои прикидки специалистам вычислительного центра. И, конечно, мало продуктивными были эти проверочные ходы "туда-сюда". Теперь анализ идет в процессе конструирования той или иной машины в реальном времени творческой мысли.

Электронно-вычислительные машины позволяют вести инженерные расчеты с учетом всех факторов, которые сколько-нибудь существенно влияют на ход исследуемого процесса или на работу проектируемой машины. При этом большая часть работы, которая раньше выполнялась путем длительного и дорогостоящего экспериментирования, теперь может быть возложена на электронно-вычислительные машины. Это позволяет существенно сокращать время на разработку новых машин.

Точность, надежность, молниеносность счета, огромные логические возможности - эти качества универсальных электронно-вычислительных машин намного облегчили задачу ведения и других сложных инженерных расчетов.

Электронно-вычислительные машины дают точную картину распределения напряжений в элементах конструкции. А это, в свою очередь, дает возможность выбрать наиболее рациональные формы этих элементов, снять излишки запаса прочности и достигнуть таким образом экономии материалов при одновременном повышении надежности конструкции. Особенно хорошие результаты дают электронно-вычислительные машины при расчетах отдельных элементов конструкции машин.

Электронно-вычислительная машина - помощница конструктора в проектировании станков. Она успешно выполняет различные расчеты, наиболее часто повторяющиеся при проектировании агрегатных станков и автоматических линий. Ее научили проектировать шпиндельные коробки агрегатных станков. Учат ее и проектированию агрегатных станков, включая выполнение работ по вычерчиванию типовых чертежей и составлению спецификации на нормализованные узлы и детали.

Электронно-вычислительные машины начинают применять не только для расчета отдельных элементов конструкции машин, но и для полной автоматизации всего процесса проектирования в первую очередь всех расчетных, а затем и других работ. Это позволяет значительно сократить сроки создания новых конструкций машин.

Недалек уже тот день, когда с помощью ЭВМ можно будет перейти к оптимальному проектированию, при котором та или иная техническая проблема будет решаться сразу в соответствии с наилучшим вариантом, минуя стадию экспериментальной проверки. У этого метода - огромные преимущества. Так, при создании нового трактора или автомобиля можно будет заранее рассчитать все параметры любых вариантов проектируемой машины и выбрать из них наилучший, без создания задуманных образцов в металле.

Комплексная автоматизация инженерно-технических работ - одно из важных условий и повышения эффективности производства.

Все богатство корабельных форм, отличающихся изяществом и разнообразием, создается изгибами стальных листов, из которых сшивается корпус судна. Каждый участок корпуса имеет двоякую кривизну: он изогнут "вдоль" и "поперек", как яичная скорлупа. И такую сложную форму надо получить из плоского листа металла. Но прежде чем изготовить деталь, надо предварительно найти ее конфигурацию, сделать выкройку.

По старой технологии контуры будущих деталей корпуса судна сначала вычерчивали на плазах, а затем уже по этим контурам создавали шаблоны. Их накладывали на стальной лист. Потом керном набивали трассу, по которой предстояло пройти резаку - горелке газорезательного станка. Такая технология сложна и трудоемка. Неизбежны при этой технологии и значительные отходы дорогостоящего металла...

Сейчас эту работу выполняет электронно-вычислительная машина. Получив исходную информацию о корпусе судна, она без вмешательства человека по заданной программе проектирует развертку отдельных частей его корпуса на плоскость. Она же производит оптимальную, наиболее экономичную раскладку деталей, размеры которых ей заранее заданы. С помощью ЭВМ производится проверка и согласование элементов обшивки корабля, а также расчеты того, как надо изогнуть листы, чтобы заготовка точно заняла свое место в корпусе строящегося корабля. Одновременно машина выдает и магнитные ленты, на основе которых плазморежущая машина "Кристалл" вырезает из стального листа требуемые детали.

Таким образом, электроника дает возможность вести весь технологический процесс гибко, т. е. за очень короткое время, измеряемое минутами. За это время машину "Кристалл" можно перестроить на изготовление деталей иной конфигурации, что позволяет быстро переходить на выпуск новой продукции.

Новая технология раскроя листов с помощью электронно-вычислительной машины позволяет не только экономить инженерно-технический труд, сокращать сроки раскроя, но и значительно повышать культуру производства. Ведь детали, изготовленные таким способом несравненно точнее, поэтому и подгонка соответствующих частей корпуса при сборке вообще не нужна.

Созданная на Ленинградском судостроительном заводе имени А. А. Жданова электронная технология раскроя стальных листов сегодня широко распространяется за пределы этого предприятия. Ее берут на вооружение автомобильные, самолетостроительные и другие машиностроительные предприятия. Ее начинают использовать и проектные организации. Они получают возможность передавать судостроительному заводу данные по конструкции судов не в виде чертежей и другой бумажной "продукции", как было всегда, а на магнитных носителях, т. е. на языке, который без "перевода" понятен заводской вычислительной технике. Такой шаг на пути к созданию сквозной автоматизированной системы (проектирование кораблей, подготовка производства, изготовление деталей, а в дальнейшем и сборка) позволит устранить непроизводительные затраты квалифицированного труда и существенно сократить сроки постройки судов.

С полным основанием можно сказать, что применение электронно-вычислительной техники в самом недалеком будущем позволит создать единую автоматическую систему на всем технологическом пути машиностроительного производства - от проектирования до выдачи готовой продукции при изготовлении самого сложного изделия. На многих машиностроительных заводах уже созданы технологические вычислительные центры (ТВЦ), где электронные машины заменяют целый коллектив технологов, чертежников и других специалистов, успешно выполняя их функции. Достигнуты успехи в создании и использовании систем автоматического проектирования (САПР).

С помощью ЭВМ решаются и многие технологические вопросы. Как, например, проанализировать работу станка или обрабатывающего центра, определить наиболее выгодные режимы их работы? С этой задачей повседневно сталкиваются рабочие и инженеры металлообрабатывающих предприятий. Раньше анализом работы станочного парка занимались инженеры-расчетчики. Их труд был кропотливым и требовал много времени. Специальная универсальная электронная машина буквально за несколько минут может определить наивысшую производительность металлорежущего оборудования, а если нужно, то и всего цеха.

Широкую известность получили работы Горьковского исследовательского физико-технического института по применению ЭВМ для проектирования технологических процессов механической обработки деталей. В основу этих работ положены идеи профессора А. И. Соколовского о создании единого метода проектирования технологических процессов для некоторых общих классов деталей. При этом в максимальной степени учитывают индивидуальные особенности обрабатываемых деталей, а изготовление их на станках рассматривается как идентичный массовый процесс с учетом полных комплексов совершаемых переходов.

Разработка технологической карты начинается с выбора в качестве главного параметра детали одной из основных ее характеристик и составления по нему скелетной схемы обработки. В дальнейшем с учетом использования типовых процессов технологии разрабатываются алгоритмы обработки детали и программа для реализации его на электронно-вычислительной машине. Широкое внедрение этого прогрессивного метода в машиностроение позволит значительно уменьшить сроки освоения новых изделий, существенно улучшить техническое нормирование, а также облегчить выбор оптимальных технологических процессов. Алгоритмы проектирования технологических карт будут использованы для составления наиболее рациональных способов обработки деталей на станках с числовым программным управлением и гибких автоматизированных комплексах.