Роль и место информационных технологий в машиностроении, типы различных сапр, их идеология. Информатика специальность "технология машиностроения"

Технология -

Информационные технологии (ИТ)-

Основные черты ИТ:

Автоматизированное проектирование

Система автоматизированного проектирования (САПР)

Виды сапр

Задачи САПР

Основная цель САПР - повышение эффективности труда инженеров, включая:

История развития ИТ

Чертежи создавали на бумаге, копировали на кальку, размножали.

Инженерные расчеты производились с помощью арифмометров и логарифмических линеек

При изготовлении опытных образцов использовалась ручная наладка станков

С изобретением ПК появилась возможность перейти на безбумажную технологию

Роль ИТ в машиностроении и металлообработке

Инженер-конструктор

Инженерные расчеты и моделирование

Инженер-технолог

Программист-технолог

Состав САПР

Комплекс технических средств

Программно-методический комплекс

Обслуживающий персонал

Структура САПР

Подсистемы САПР разделяют на два вида:

CAD (англ. Computer Aided Design (автоматизированное проектирование изделий) -

CAE (англ. Computer Aided Engineering (автоматизированные расчеты и анализ)

CAPP (англ. Computer Aided Process Planning (автоматизированное проектирование технологических процессов)

PLM – а Product Life Cycle Management (управление жизненным циклом изделия)

Виды обеспечения САПР

Классификация CAD, CAM, CAE

Системы среднего уровня предназначены

Системы, высшего уровня дают возможность:

Современные САПР конструкторской документации

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

20.07.2019

Технология совокупность
методов,
процессов
и
материалов, используемых в какой-либо
отрасли деятельности, а также научное
описание
способов
технического
производства

Информационные технологии (ИТ) широкий класс дисциплин и областей
деятельности,
относящихся
к
технологиям создания, управления и
обработки данных, в том числе с
применением вычислительной техники

компьютерная обработка
информации по заданным алгоритмам;
хранение больших объёмов информации
на машинных носителях;
передача информации на значительные
расстояния в ограниченное время.

- проектирование, при котором
отдельные преобразования описаний
объекта и (или) алгоритма его
функционирования, осуществляются
взаимодействием человека и ЭВМ (ГОСТ
22487)

- комплекс средств автоматизации
проектирования, взаимосвязанных с
необходимыми подразделениями
проектной организации или
коллективом специалистов
(пользователей системы),
выполняющий автоматизированное
проектирование (ГОСТ 22487).

Виды САПР
1.САПР изделий
2.САПР инженерных расчетов
3. САПР технологических
процессов
4.САП управляющих программ
5.САПР объектов строительства.
6.САПР организационных систем.

автоматизация работ на стадиях
проектирования и подготовки
производства.

Основная цель САПР -
повышение эффективности
труда инженеров, включая:
сокращение трудоёмкости проектирования и
планирования;
сокращение сроков проектирования;
сокращение себестоимости проектирования и
изготовления, уменьшение затрат на
эксплуатацию;
повышения качества и технико-экономического
уровня результатов проектирования;
сокращения затрат на натурное моделирование и
испытания.

До изобретения компьютерных технологий все
проектирование новых изделий велось на
бумаге.

проводились натурные испытания изготовленных опытных
образцов,
вносились необходимые изменения в конструкцию,
корректировались чертежи

Возможность перейти на
безбумажную технологию
Существенное сокращение
сроков проектирования
Повышение качества проектирования
Автоматизация оформления документации
Возможность передачи информации (чертеж,
трехмерная модель, ТП, УП) между
автоматизированными рабочими местами

Использует CAD
системы
AUTOCAD,
КОМПАС,
T-FLEX,
позволяющие
создавать
конструкторскую
документацию в
соответствии со
стандартами
ЕСКД

Двухмерные и трехмерные
чертежи деталей
Сборки

Используют системы
автоматизации
инженерных
расчётов (CAE)
T-FLEX Анализ
APM WinMachine 2010
ABAQUS
ANSYS
Autodesk Simulation
Математическое
моделирование

использует CAPP
системы,
помогающие
автоматизировать
процесс
проектирования
технологических
процессов
ВЕРТИКАЛЬ
ADEM CAPP

использует CAM-системы,
предназначенные для
проектирования обработки
изделий на станках с ЧПУ и
выдачи программ для этих
станков.
ADEM
ГЕММА-3D
SprutCAM
ESPRIT
Mastercam
Модуль ЧПУ. Токарная
обработка

САПР
Комплекс
технических
средств
Программнометодический
комплекс
(обеспечение)
Обслуживающий
персонал

предназначен для обеспечения ввода-вывода,
хранения,
переработки информации в системе,
отображения и выдачи информации в удобной
для проектировщика форме,
управления процессами обработки информации
при проектировании.

включает в себя обеспечение:
информационное,
математическое,
лингвистическое,
программное
методическое,
организационное

разделяют на
управляющий,
обеспечивающий и
целевой

КОМПОНЕНТ
ПОДСИСТЕМА
КОМПОНЕНТ
САПР
КОМПОНЕНТ
ПОДСИСТЕМА
......
СРЕДСТВО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ
САПР

проектирующие - реализуют
определенный этап проектирования или
группу связанных проектных задач
обслуживающие - обеспечивают
функционирование проектирующих
подсистем, оформление, передачу и
вывод данных, сопровождение
программного обеспечения

Каждая подсистема состоит из
компонентов, обеспечивающих
функционирование подсистемы
По целевому назначению различают
подсистемы (компоненты) САПР:

CAD (англ. Computer Aided Design

изделий) -
предназначены для
автоматизации
двумерного и/или
трехмерного
геометрического
проектирования,
создания
конструкторской
документации
AUTOCAD
КОМПАС
T-FLEX

CAE (англ. Computer Aided Engineering
(автоматизированные расчеты и анализ)
Предназначены для
автоматизации
инженерных расчётов,
анализа и симуляции
физических процессов,
осуществляют
динамическое
моделирование,
проверку и
оптимизацию изделий
T-FLEX Анализ
ANSYS
Autodesk Simulation

CAM (англ. Computer Aided Manufacturing
(автоматизированная технологическая
подготовка производства)
предназначены для
проектирования
обработки изделий на
станках с ЧПУ и выдачи
программ для этих
станков.
ADEM
ГЕММА-3D
SprutCAM
Mastercam
Модуль ЧПУ. Токарная
обработка

CAPP (англ. Computer Aided Process Planning
(автоматизированное проектирование
технологических процессов)
предназначены для
автоматизации
процесса
проектирования
технологических
процессов
ВЕРТИКАЛЬ
ADEM CAPP

T-FLEX PLM
ЛОЦМАН:PLM

Техническое обеспечение (ТО) -
совокупность связанных и
взаимодействующих технических средств
ЭВМ
периферийные устройства
сетевое оборудование
линии связи
измерительные средства

математическое - совокупность
математических методов, моделей и
алгоритмов, необходимых для
выполнения проектных процедур

лингвистическое - совокупность
языков, используемых в САПР для
представления информации о
проектируемых объектах, процессе и
средствах проектирования

программное - комплекс всех
программ и эксплуатационной
документации к ним в виде обычных
текстовых документов или записанных
на машинных носителях

Информационное обеспечение -
совокупность сведений, необходимых
для выполнения проектирования.
Основная часть - базы данных

методическое - описание технологии
функционирования САПР, методов
выбора и применения пользователями
технологических приемов для
получения конкретных результатов.

организационное - комплект
документов, устанавливающих правила
практического выполнения
автоматизированного проектирования;
ответственность специалистов за
определенные виды работы; правила
доступа к базам данных.

Системы нижнего уровня предназначены:
-для автоматизации выпуска конструкторской и
технологической документации;
-подготовки управляющих программ для
оборудования с ЧПУ «по электронному чертежу»;
-сокращения сроков выпуска документации.
Компас- график

для создания объемной модели изделия
определения инерционно-массовых,
прочностных и прочих характеристик;
моделирования всех видов ЧПУобработки;
отработки внешнего вида по
фотореалистичным изображениям;
выпуска конструкторско-технологической
документации;

конструировать детали с контролем
технологичности;
конструировать детали с учетом особенностей
материала;
моделировать работу механизмов;
проводить динамический анализ сборки
проектировать оснастку с моделированием процессов
изготовления

Название
САПР
Год выпуска, страна, фирма
КОМПАС-3D
1989, Россия, АСКОН
CATIA
1981, Франция,
Dassault Systèmes
1988 г., США, РТС
Creo (до 2010 г.
Pro/ENGINEER)
NX (ранее Unigraphics)
1983, США, Siemens PLM Software
Актуальная версия,
год выпуска,
уровень
V16, 2015
средний
V6R2015, 2015
высший
Creo 3.0, 2015
высший
NX 10, 2014 высший
T-FLEX CAD
1990, Россия, Группа компаний
ADEM
1992, Россия, Топ-системы
Autocad
1982, США, Autodesk
9.05, 2015
средний
14, 2014
средний
2016, 2015 средний
Autodesk Inventor
1999, США, Autodesk
2016, 2015 средний
ADEM САD

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Наименование оргтехники

Номера учебных помещений

1. Мультимедиа-проектор

2. Проекционный экран «MEDIUM»

3. Автоматизированные рабочие места обучаемых (ПЭВМ)

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ »

Направление подготовки: 151000 - Технологические машины и оборудование

Программа подготовки:

«Металлургические машины и оборудование»

«Оборудование нефтегазопереработки»

«Технологические машины и оборудование для разработки торфяных месторождений»

«Технологические процессы в машиностроении»

Квалификация (степень) выпускника : магистр

Составитель: доцент

Санкт-Петербург

1.Цель изучения дисциплины – повышение основ знаний, умений и навыков по проектированию и современным методам расчета деталей, сборок и механизмов на прочность, жесткость, устойчивость и колебания при действии статических и динамических нагрузок.

Основной задачей изучения дисциплины является приобретение студентами методики построения физических и математических моделей рассчитываемых конструкций и выработка ими практических навыков работы на ЭВМ с современными программами CAD+CAE, используя метод конечных элементов (МКЭ).

2. Место дисциплины в учебном процессе

Дисциплина «Компьютерные технологии в машиностроении» относится к профессиональному циклу дисциплин и входит в его базовую часть. Для изучения дисциплины студент должен обладать знаниями, устанавливаемыми ФГОС для высшего профессионально образования по общепрофессиональным дисциплинам : Детали машин и основы конструирования, Теория механизмов и машин, Технологические процессы в машиностроении, Начертательная геометрия, Инженерная графика. Для успешного освоения дисциплины необходимо знание высшей математики и программирования на ЭВМ в следующем объеме: дифференциальное исчисление, интегральное исчисление, дифференциальные уравнения, элементы математического программирования, основы программирования на одном из алгоритмических языков; а также умение использовать компьютер в качестве пользователя в объеме курса «Информатика».

3. Требования к результатам освоения дисциплины

В результате освоения данной ООП магистратуры выпускник должен обладать следующими компетенциями:

общекультурными:

– способен совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

– способен к обобщению, анализу, критическому осмыслению, систематизации, прогнозированию при постановке целей в сфере профессиональной деятельности с выбором путей их достижения (ОК-2);

– способен собирать, обрабатывать с использованием современных информационных технологий и интерпретировать необходимые данные для формирования суждений по соответствующим социальным, научным и этическим проблемам (ОК-4);

– способен самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля для приобретения новых знаний и умений, в том числе в новых областях, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-5);

– способен выбирать аналитические и численные методы при разработке математических моделей машин, приводов, оборудования, систем, технологических процессов в машиностроении (ОК-6);

– способен на научной основе организовывать свой труд, самостоятельно оценивать результаты свой деятельности, владеть навыками самостоятельной работы в сфере проведения научных исследований (ОК-7);

– способен получать и обрабатывать информацию из различных источников с использованием современных информационных технологий, умеет применять прикладные программные средства при решении практических вопросов с использованием персональных компьютеров с применением программных средств общего и специального назначения в том числе в режиме удаленного доступа (ОК‑8);

профессиональными:

– умеет разрабатывать методические и нормативные материалы , а также предложения и мероприятия по осуществлению разработанных проектов и программ (ПК-4);

– разрабатывать физические и математические модели исследуемых машин, приводов, систем, процессов, явлений и объектов, относящихся к профессиональной сфере, разрабатывать методики и организовывать проведение экспериментов с анализом их результатов (ПК-20);

– разрабатывать методические и нормативные документы, предложения и проводить мероприятия по реализации разработанных проектов и программ (ПК-25);

профильными профессиональными:

– участвовать в составлении аналитических обзоров и научно-технических отчетов по результатам выполненной работы , в подготовке публикаций результатов исследований и разработок в виде презентаций, статей и докладов (ПКД-2).

– производить расчеты и проектировать отдельные узлы и устройства технологических машин и оборудования в соответствии с техническим заданием (ПКД-5);

– способность разрабатывать прикладные (функциональные) программы с использованием сред программирования, осуществлять моделирование технических объектов и их элементов с использованием математических методов в инженерии (ПКД-8).

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать : твёрдотельное объёмное параметрическое проектирование на современных CAD программах; компьютерные технологии в машиностроении; основные идеи метода конечных элементов (МКЭ) и область его применения; типы основных конечных элементов (КЭ), их характеристики и области применения; современные методы прочностных расчетов оборудования и гидроаэромеханику потоков в аппаратах; наиболее мощные пакеты прикладных программ, реализующих МКЭ; методику организации расчётов МКЭ на ЭВМ; методики построения физической и математической моделей; соотношения между напряжениями, деформациями и температурой, а также между деформациями и перемещениями; уравнения равновесия и граничные условия;

уметь: работать с графическими редакторами CAD программ; создавать с помощью программы SolidWorks объёмные параметрические детали, сборки, оборудование и механизмы; создавать их расчетные схемы; выбирать типы КЭ; моделировать конструкцию с помощью КЭ; задавать свойства материалов и различные нагрузки; описывать начальные и граничные условия; задавать контактные условия; проводить расчеты на прочность, жесткость и устойчивость; рассчитывать собственные частоты и формы колебаний; проводить динамический анализ механизмов; визуализировать результаты расчетов; проводить анализ результатов расчета; принимать решения, направленные на достижение необходимой работоспособности и надёжности конструкции;

владеть: методиками расчёта запаса прочности, жесткости, устойчивости и надёжности конструкции в условиях статических и динамических нагрузок; приёмами работы на ПК.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры

Аудиторные занятия (всего)
В том числе:

Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы

Другие виды самостоятельной работы
Подготовка к практическим занятиям
Подготовка к зачету
	Защита, зачет	Защита, зачет
Общая трудоемкость час

№ п/п	Наименование раздела дисциплины

	Введение	Структура дисциплины, ее цель и задачи. Основные тенденции внедрения компьютерных технологий машиностроении. Автоматизация конструкторской (КПП) и технологической подготовки производства (ТПП). Понятие единого информационного пространства предприятия.
	Имитационное моделирование.	Классификация моделей, используемых в технике: инженерно - физические, структурные, геометрические, информационные. Основные свойства моделей. Цели и задачи компьютерного моделирования. Структурная оптимизация. Параметрическая оптимизация. Содержание основных этапов компьютерного моделирования. Методология имитационного моделирования. Методы формализации в компьютерном моделировании. Основные этапы и подходы к реализации имитационного моделирования. Программные средства имитационного моделирования. Языки имитационного моделирования GPSS Word Автоматизированные инструментальные среды: математический редактор MathCad, математический пакет программ MATLAB, среда имитационного моделирования Arena, автоматизированная система моделирования AnyLogic.
		Основные принципы и соотношение численных методов инженерного анализа. Сравнительный анализ существующих методов расчета деталей машин и оборудования. Классификация и применимость конечных элементов. Общая схема компьютерной реализации МКЭ. Учет нелинейности в процедурах МКЭ. Методы оптимизации в инженерном анализе: параметрическая оптимизация, структурная оптимизация. Комплексные решения задач оптимального проектирования. Методы визуализации в системах инженерного анализа. Ошибки идеализации. Погрешности моделирования. Погрешности расчетов. Ошибки интерпретации результатов. Принятие проектного решения.
		Векторные графические модели. Растровые графические модели. Компьютерные геометрические модели: плоские, объемные (трехмерные), конструктивная твердотельная геометрия, представление с помощью границ, позиционный подход. Моделирование линий. Построение поверхностей. Геометрическое моделирование объемных тел. Гибридные геометрические модели. Параметризация геометрических моделей. Моделирование объемных сборок. Проекционные виды и ассоциативные связи 3D и 2D – моделей. Прикладное программное обеспечение геометрического моделирования. Комплексное использование геометрических моделей. Экономическая эффективность использования технологий компьютерного геометрического моделирования
		Системы автоматизированного проектирования. Ретроспективный обзор развития автоматизированных систем промышленного назначения. История автоматизации машиностроения в России. Этапы развития САПР. Научные основы и стандарты САПР. Основные термины и определения компьютерных технологий и автоматизированных систем. Структура, состав и компоненты САПР. Международная классификация САПР. Полно масштабные автоматизированные системы. Отечественные машиностроительные программно – методические комплексы САПР. Типовой состав модулей машиностроительной САПР
		SolidWorks – это полнофункциональное приложение для автоматизированного механико-машиностроительного конструирования, базирующееся на параметрической объектно-ориентированной методологии. Этот пакет служит программной платформой для прочностных расчетов методом конечных элементов деталей и сборок с помощью программ SolidWorks Simulation и Cosmos/M, для динамического анализа механизмов в среде SolidWorks Motion. Составные части пакета и их назначение. Предварительная подготовка и вход в программу. Основные стадии решения задач. Предпроцессорная подготовка; задание начальных и граничных условий; физических и механических свойств материалов; построение сетки конечных элементов; приложение поверхностных и объёмных нагрузок; выбор решателя. Решение задачи. Постпроцессорная обработка. Основные этапы твердотельного проектирования в SolidWorks: построение эскиза, создание объемной модели, создание сборок, генерация чертежей. Примеры расчётов деталей и оборудования.

5.2. Разделы дисциплин и виды занятий

	Наименование раздела дисциплины		Практ. зан.
	Введение
	Имитационное моделирование.
	Инженерный анализ и компьютерное моделирование.
	Компьютерная графика и геометрическое моделирование.
	Компьютерные технологии и моделирование в САПР.
	Основы объемного проектирования в программе SolidWorks.
	Заключение

6. Лабораторный практикум. Не предусмотрен учебным планом.

7. Практические занятия (семинары).

№ раздела дисциплины

Тематика практических занятий (семинаров)

Трудо-емкость

Моделирование простейшего потока событий.

Определение показателей системы массового обслуживания.

Динамический расчет плоской рамы методом конечных элементов.

Расчет кольца методом конечных элементов.

Использование прямоугольного квадратичного элемента в методе конечных элементов.

Векторные графические модели. Растровые графические модели

Компьютерные геометрические модели. Геометрическое моделирование объемных тел

Гибридные геометрические модели. Параметризация геометрических моделей

Моделирование объемных сборок

Проекционные виды и ассоциативные связи 3D и 2D-моделей

Моделирование изделий в КОМПАС 3D.

Чертежный редактор КОМПАС-ГРАФИК

Знакомство с интерфейсом пакета трехмерного моделирования SolidWorks 2009. Создание эскиза.

Создание деталей в SolidWorks. Конфигурация деталей.

Создание деталей из листового материала в SolidWorks.

SolidWorks. Создание сварных деталей.

Сборка

«Разработка конструкции редуктора технологической машины с использованием компьютерных технологий».

Примерные темы рефератов представлены ниже:

Информационные системы поддержки жизненного цикла изделий

Безбумажный документооборот в машиностроительном производстве

Системы управления проектами

Автоматизированная классификация и кодирование объектов в процессах конструирования и изготовления изделий машиностроения

Сравнительный анализ CAD/CAM/CAE систем

Развитие и применение высокопроизводительных вычислительных кластерных технологий в машиностроении

Самостоятельная работа студентов предполагает теоретическую и практическую подготовку по дисциплине.

Теоретическая подготовка состоит в изучении учебного материала по конспектам и учебникам из перечня рекомендованной литературы. Полезно обращение к специализированным периодическим изданиям. Особого внимания заслуживает посещение (участие в) выставок, научных семинаров и конференций. В сети ИНТЕРНЕТ ежегодно появляется много статей и электронных материалов о современном состоянии и направлениях слияния компьютерных и машиностроительных технологий.

Самостоятельная практическая подготовка состоит в выполнении учебных заданий, курсовой работы по программе изучения дисциплины. Закрепление приобретенных навыков производится при прохождении производственных практик, выполнении заданий по смежным дисциплинам. Возможности самостоятельной практической подготовки значительно ограничиваются политикой лицензирования специализированных программных продуктов (в настоящее время доступна только ограниченная версия КОМПАС-3D V13). Поэтому практическую работу целесообразно проводить в учебных помещениях кафедры.

Виды контроля занятий

В ходе изучения дисциплины проводится контроль уровня знаний студентов, состоящий из:

1. Текущего – по результатам практических занятий, а также в виде экспресс-опроса после лекции (или в форме тестов);

2. Рубежного – по результатам написания реферата и выполнения курсовой работы;

3. Промежуточного – дифференцированного зачета.

Для допуска к зачету необходимо успешное выполнение всех заданий текущего и рубежного контроля.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература

1. Черепашков А. А., Носов Н. В. Компьютерные технологии, моделирование и автоматизированные системы в машиностроении: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. Гриф УМО АМ. – Волгоград: Издательский Дом «Ин-Фолио», 2009, 592 с.

2. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженернорй практике. / и др. – BHV-Петербург, 2008, 1040 с.

3. Дударева Н. Ю., Загайко С. А. SolidWorks 2009 на примерах. СПб: БХВ-Петербург, 2009, 544 с..

б) дополнительная литература

1. Ковшов А. Н. Информационная поддержка жизненного цикла изделий машиностроения: принципы, системы и технологии CALS/ИПИ/ Ковшов А. Н. и др. – М.: Академия, 2007, 304 с.

2. Кондаков А. И. САПР технологических процессов: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Академия, 2007, 272 с.

3. Макаров Е. Г. Инженерные расчеты в Mathcad 15: Учебный курс. – СПб.: Питер, 2011, 400 с.

4. Потемкин А. Инженерная графика. – М.: Лори, 2002, 446 с.

5. Потемкин А . Трехмерное твердотельное моделирование. – М.: Компьютер Пресс, 2002, 296 с.

6. Рыжиков моделирование. Теория и технологии. – М.: Альтекс, 2004, 384 с.

7. Черепашков А. А. Компьютерная графика и геометрическое моделирование в машиностроении. Учебное пособие. Гриф УМО. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008, 134 с.

8. Черепашков А. А. Компьютерные технологии. Создание, внедрение и интеграция промышленных автоматизированных систем в машиностроении: Учебное пособие. Гриф УМО. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008, 143 с.

9. Беляев. В.В., Журов Г. Н., Косовцева Т. Р Системы массового обслуживания. Методические указания к лабораторным работам . СПб.:СПГГИ(ТУ),. 2011, 58 с.

в) программное обеспечение

Система трехмерного твердотельного параметрического моделирования механических узлов и конструкций SolidWorks 2009, разработанная американской фирмой SolidWorks Inc. специально для Windows XP и Window Vista.

Dassault Systèmes [сайт] URL: http:/// (дата обращения: 29.11.2012);

SolidWorks Russia [сайт] URL: http://www. ***** (дата обращения: 29.11.2012);

Autodesk [сайт] URL: http://www. *****/ (дата обращения: 29.11.2012);

САПР и графика [сайт] URL: http://www. *****/(дата обращения: 29.11.2012).

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Специализированные лаборатории учебного компьютерного центра. При выполнении лабораторных работ студенты используют ПЭВМ с установленным соответствующим дисциплине программным обеспечением (КОМПАС-3D, MathCad, GPSS).

Разработчик

Доцент каф. И и КТ

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ» РАЗДЕЛ «Информационные технологии» 2 семестр Введение 1. Концепция CALS технологий. Единое информационное пространство 2. Виртуальное предприятие 3. Нормативная база 3. 1. Стандарт ISO 10303 STEP 3. 2. Методология функционального моделирования IDEF 4. Интерактивные электронные технические руководства 5. Вопросы защиты информации 6. Внедрение CALS технологийна промышленных предприятиях

ВВЕДЕНИЕ В настоящее время широкое распространение получили глобальные информационные технологии, называемые CALS технологиями (Continuous Acquisition and Life cycle Support) это непрерывная информационная под держка всего жизненного цикла (ЖЦ) продукции, которая базируется на стандартизации методов представления данных на каждой стадии жизненно го цикла изделия и на безбумажном электронном обмене данными. Кроме этого концепция CALS определяет набор правил, регламентов и стандартов, в соответствии с которыми строится электронное взаимодействие участников процессов проектирования, производства, испытания и т. д. на базе инфор мационного, а не территориального пространства, т. е. создаются виртуаль ные предприятия и конструкторские бюро.

Одной из основополагающих частей CALS идеологии является техно логия хранения и управления данными о продукте PDM технология (Product Data Management), которая позволяет решить указанные выше про блемы путем использования стандартизованного интегрированного описания изделия, которое, в свою очередь, базируется на стандарте ISO 10303 STEP (Standard for the Exchange of Product Model Data) /ГОСТ Р ИСО 10303 1 99/. Стандарт STEP регламентирует логическую структуру базы данных, номенк латуру информационных объектов, хранимых в базе данных (для различных предметных областей: самолетостроения, машиностроения, автомобиле строения и т. п.), их связь и атрибуты, которые в данном стандарте называют «интегрированными ресурсами» .

Вторым основополагающим методическим аспектом CALS идеологии после PDM технологии является стандартизованная методология функцио нального моделирования IDEF/0 (Integrated Definition for Process Modelling) /регламентируется федеральными рекомендациями США FIPS 183/, кото рая используется для функционального моделирования (анализа и реструкту ризации) процессов управления (бизнес процессов). Методология преду сматривает идентификацию основных пунктов процесса управления, описа ние образования входных элементов каждого пункта процесса под его воз действием в выходные элементы, описание элементов управления процессом (например: график, алгоритм, расписания, рабочая инструкция, стандарт и т. п.), а также, какие механизмы или ресурсы используются для реализации этого пункта процесса.

На сегодняшний день очевидной становится необходимость перехода на безбумажные технологии поддержки процессов эксплуатации и сервисно го обслуживания. Третьим из важнейших компонентов CALS является обес печение персонала эксплуатационной и ремонтной документацией, выпол ненной в электронном виде. Интерактивные электронные технические руко водства (ИЭТР) представляют собой программный комплекс, содержащий взаимосвязанные технические данные, необходимые при эксплуатации, обслуживании и ремонте изделия. Интерактивные электронные технические руководства (ИЭТР) предоставляют в интерактивном режиме справочную и описательную информацию об эксплуатационных и ремонтных процедурах, относящихся к конкретному изделию, непосредственно во время их проведе ния.

Целью CALS является ускорение вывода на рынок новых образцов про дукции, сокращение затрат на разработку, проектирование и производство, сокращение «стоимости владения» (т. е. совокупности затрат на поддержание в работоспособном состоянии) и улучшение качества на всех стадиях ЖЦ. Внедрение CALS технологий позволяет получить значительные техни ческий и экономический эффекты на основных стадиях жизненного цикла изделий, которые дают возможность повышения конкурентоспособности создаваемой продукции (рис. В 1.)

Таким образом, речь идет о полном, централизованном и постоянном автоматизированном контроле за всей совокупностью данных, описывающих как само изделие, так и процессы его конструирования, производства, экс плуатации и утилизации.

ТЕМА 1. КОНЦЕПЦИЯ CALS-ТЕХНОЛОГИЙ. Единое информационное пространство Основное содержание концепции CALS технологий, принципиально отличающее ее от других, составляют инвариантные понятия, которые реали зуются (полностью или частично) в течение жизненного цикла изделия (ЖЦИ).

Эти инвариантные понятия условно делят на три группы (рис. 1. 1): 1. базовые принципы CALS; 2. базовые управленческие технологии; 3. базовые технологии управления данными.

К первой группе относят: системную информационную поддержку ЖЦИ на основе использова ния интегрированной информационной среды (ИИС) или единого информа ционного пространства (ЕИП), которое обеспечивает минимизацию затрат в ходе ЖЦ; информационную интеграцию за счет стандартизации информацион ного описания объектов управления; разделение программ и данных на основе стандартизации структур данных и интерфейсов доступа к ним, ориентация на готовые коммерческие программно технические решения (Commercial Of The Shelf COTS), соот ветствующие требованиям стандартов; безбумажное представление информации, использование электронно цифровой подписи; параллельный инжиниринг (Concurrent Engineering); непрерывное совершенствование бизнес процессов (Business Processes Reengineering).

Ко второй группе относят технологии управления процессами, инвари антные по отношению к объекту (продукции): управление проектами и заданиями (Project Management/Workflow Management); управление ресурсами (Manufacturing Resource Planning); управление качеством (Quality Management); интегрированную логистическую поддержка (Integrated Logistic Sup port.) К третьей группе относят технологии управления данными об изделии, процессах, ресурсах и среде.

Так как стратегия CALS предполагает создание ЕИП для всех участни ков ЖЦИ (в том числе эксплуатирующих организаций), то ЕИП должно об ладать следующими войствами: с вся информация представлена в электронном виде; ЕИП охватывает всю информацию, созданную об изделии; ЕИП является единственным источником данных об изделии (прямой обмен данными между участниками ЖЦ исключен); ЕИП строится только на основе международных, государственных и отраслевых информационных стандартов; для создания ЕИП используются программно аппаратные средства, уже имеющиеся у участников ЖЦ.

Стратегия CALS предусматривает двухэтапный план создания ЕИП: 1. автоматизация отдельных процессов (или этапов) ЖЦИ и представле ние данных на них в электронном виде; 2. интеграция автоматизированных процессов и относящихся к ним данных, уже представленных в электронном виде, в рамках ЕИП. Основными преимуществами ЕИП являются: обеспечение целостности данных; возможность организации доступа к данным географически удален ных участников ЖЦИ; отсутствие потерь данных при переходе между этапами ЖЦИ; изменения данных доступны сразу всем участникам ЖЦИ; повышение скорости поиска данных и доступа к ним по сравнению с бумажной документацией; возможность использования различных компьютерных систем для работы с данными.

ЕИП может быть создано для организационных структур разного уров ня: от отдельного подразделения до виртуального предприятия или корпора ции. Информацию, используемую в ходе жизненного цикла, можно условно разделить на три класса: о продукции, о выполняемых процессах, о среде, в которой эти процессы выполняются. На каждой стадии создается набор дан ных, который используется на последующих стадиях (табл. 1. 1). При этом различается и эффект, получаемый от создания ЕИП (табл. 1. 2.).

При реализации стратегии CALS должны использоваться три группы методов, называемых CALS технологиями: технологии анализа и реинжиниринга бизнес процессов набор ор ганизационных методов реструктуризации способа функционирования пред приятия с целью повышения его эффективности. Эти технологии нужны для того, чтобы корректно перейти от бумажного к электронному документообо роту и внедрить новые методы разработки изделия; технологии представления данных об изделии в электронном виде набор методов для представления в электронном виде данных об изделии, относящихся к отдельным процессам ЖЦИ. Эти технологии предназначены для автоматизации отдельных процессов ЖЦ (первый этап создания ЕИП); технологии интеграции данных об изделии набор методов для инте грации автоматизированных процессов ЖЦ и относящихся к ним данных, представленных в электронном виде, в рамках ЕИП. Эти технологии отно сятся ко второму этапу создания ЕИП.

Основными компонентами CALS технологий являются (рис. 1. 2): инструментальный комплекс технических и программных средств ав томатизированного проектирования изделий (CAD Computer Aided Design); системы автоматизации технологической подготовки производства (CAM Computer Aided Manufacturing); системы инженерного анализа (CAE Computer Aided Engineering); средства реализации технологии параллельного тотального проекти рования в режиме группового использования данных (Concurrent Engineering); система управления проектными и инженерными данными (EDM Enterprise Data Management);

системы визуализации всего процесса разработки документации (Project Management); мощные средства хранения и управления данными о проекте (PDM Product Data Management); системы управления производством (MRP Manufacturing Require ment Planning); системы планирования и управления предприятием (ERP Enterprise Resource Planning); системы управления цепочками поставок (SCM Supply Chain Man agement); системы совместного электронного бизнеса (CPC Collaborative Product Commerce); системы управления продажами и обслуживанием (S&SM Sales and Service Management); программно технологические средства, реализующие технологию создания и сопровождения информационных систем (CASE Computer Aided Software Engineering); SCADA; CNC; CRM; MES (см. приложение)

Перечисленные автоматизированные системы могут работать автоном но, но создание ЕИП диктует, чтобы данные, генерируемые в одной системе, были доступны в других системах для повышения эффективности автомати зации. Единое информационное пространство обеспечивается благодаря унификации как формы, так и содержания информации о конкретных изде лиях на различных этапах ЖЦ. Унификация формы достигается использованием стандартных форма тов и языков представления информации в межпрограммных обменах и при документировании.

Унификация содержания как однозначно правильная интерпретация данных о конкретном изделии на всех этапах его ЖЦ обеспечивается разра боткой онтологий приложений, закрепляемых в прикладных CALS протоколах. Унификация перечней и наименований сущностей, атрибутов и отно шений в определённых предметных областях является основой для единого электронного описания изделия в CALS пространстве

Машиностроение – одна из тех отраслей, где ИТ внедряются полным ходом на большей части предприятий. ИТ участвует во всех областях промышленности: планирование, учет материальных и товарных ценностей, непосредственное управление производством и многие другие внутренние процессы, характерные для машиностроительных предприятий. Применение информационных технологий и автоматизация производственных процессов, столь высокие в этой отрасли по сравнению с другими, объясняется в первую очередь высокой конкуренцией. Совершенствование и автоматизация способов и методов производства и является гарантией успешности предприятия.

Конечная цель ИТ-проектов автоматизации производства очевидна и связана с необходимостью не только получать на любом уровне оперативную и актуальную информацию для принятия эффективных и своевременных решений, но и заботиться о снижении себестоимости и улучшении качества продукции, а также об оптимизации производства. Прежде многие ИТ-задачи решались собственными силами, при этом квалифицированных кадров, способных разобраться с пробелами автоматизации в целом, не хватало - в результате автоматизация проводилась локально, то есть компьютеризировались лишь отдельные рабочие места, остальные же сотрудники действовали по старинке. Сегодня же для решения комплексных задач автоматизации машиностроительных предприятий применяются такие продукты, как "1С", "Компас", "Парус", SiteLine, "Галактика ERP", IFS Applications, а также бизнес-решения Microsoft, SAP и Oracle.

Решения для проектирования и дизайна, используемые в различных отраслях промышленности, включая машиностроительную, электромеханическую, автомобильную производство промышленного оборудования и потребительских товаров. Многие продукты основаны на технологии цифровых прототипов. К решениям этого сегмента относятся: Autodesk Inventor, продукты семейства Autodesk Alias, AutoCAD Electrical, AutoCAD Mechanical, Autodesk Vault и др.

Autodesk Inventor - базовое решение на основе параметрического 3D моделирования для промышленности. Программа позволяет проектировать, визуализировать и моделировать различные трехмерные объекты в цифровой среде. В результате получается так называемый «цифровой прототип», свойства которого полностью соответствуют свойствам будущего физического прототипа вплоть до характеристик материалов.

AutoCAD Mechanical и AutoCAD Electrical - cпециализированные решения для промышленности на основе AutoCAD, предназначенные для проектирования механических и электрических систем соответственно. Содержат дополнительные инструменты и библиотеки компонентов, ориентированные именно на использование в машиностроительных отраслях.

Autodesk Showcase - продукт, предназначенный для создания трехмерных визуализаций на основе данных САПР.

Аutodesk SketchBook Pro - приложение для рисования и черчения, разработанное специально для использования с цифровыми планшетами и планшетными ПК.

Autodesk Alias - семейство программ (Alias Sketch, Alias Design, Alias Surface и Alias Automotive), предназначенных для моделирования поверхностей и дизайна внешнего облика промышленных изделий сложной формы.

Autodesk Algor Simulation и Autodesk Moldflow - инструменты для расчета и моделирования деталей и сборок конструкций на основе цифрового прототипа, а также процесса их литья.

Autodesk Vault - семейство программ (Vault Manufacturing и Vault Workgroup) на основе технологии цифровых прототипов для управления проектами в рабочей группе.

Autodesk Inventor Publisher - решение, предназначенное для создания технических инструкций и документации на продукцию на основе того же цифрового прототипа, что был использован в ходе проектирования.

ИТ используют не только при проектировании изделия и разработках тпп, но и в управленческой структуре, бухгалтерии и управление персоналом. Так широко используют отраслевые ERP (планирование ресурсов предприятия ), семейство программ "1С: Предприятие", с помощью которых автоматизируются складские операции, продукты SAP, которая занимается разработкой автоматизированных систем управления такими внутренними процессами предприятия, как: бухгалтерский учет, торговля, производство, финансы, управление персоналом, управление складами, и т. д. Поэтому ИТ в машиностроении являются основополагающими, которые упрощают весь процесс промышленности.

2. Жизненный цикл изделия (продукции) - это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта.

Этот цикл проходит последовательно этапы, которые могут называться по разному, но содержание этапов остается одинаковым. ЖЦИ образуется в соответствии с принципом нисходящего проектирования и носит итерационный характер. Реализованные этапы, начиная с самых ранних, могут циклически повторяться что, из-за изменения требований и/или внешних условий, введения дополнительных ограничений и т.п. приводит к изменениям в проектных решениях, выработанных на более ранних этапах. Применяется по отношению к продукции с высокими потребительскими свойствами и к сложной наукоёмкой продукции высокотехнологичных предприятий.

Если раньше каждый пользователь должен был сам программировать алгоритмы в своей профессиональной деятельности, то сегодня "кустарное" программирование стало ненужным. Его заменяет знание и умение пользоваться существующими информационными технологиями в каждой профессиональной области. И это в первую очередь касается специалистов в области машиностроения и металлообработки. В ней созданы системы автоматического проектирования, такие, как AutoCAD, КОМПАС-3D, системы автоматизированного проектирования технологических процессов (CAM), технологии обеспечения жизненного цикла изделия от маркетинга до утилизации отслужившего свой срок изделия или детали (CALS).

До изобретения компьютеров все проектирование новых изделий велось по так называемой бумажной технологии. Любое конструкторское бюро представляло собой зал с рядами чертежных столов - кульманов, за которыми конструкторы разрабатывали чертежи нового изделия на бумаге. Далее эти чертежи копировали на кальку и затем размножали их. Вся документация хранилась на бумаге. Все инженерные расчеты производились с помощью арифмометров и логарифмических линеек. При изготовлении опытных образцов изделий и их серийном производстве наладка станков производилась вручную. Далее производились натурные испытания изготовленных опытных образцов. По их результатам вносились необходимые изменения в конструкцию, корректировались чертежи и начиналась подготовка к серийному выпуску изделия.

С изобретением компьютеров многие этапы создания новых изделий подверглись коренным изменениям. Стало возможным перейти на безбумажную технологию. Компьютер, оснащенный соответствующими программами, совместно с принтером, плоттером и графическим планшетом (дигитайзером) заменил собой кульман, бумагу, карандаш, арифмометр и логарифмическую линейку. При этом компьютер позволил автоматизировать и значительно ускорить инженерные расчеты.

Примером может служить автоматизированный расчет зубчатой передачи с помощью программы Microsoft Excel. Исходными данными служат передаточное число и модуль данной передачи. Формулы расчета вводятся в соответствующую строку таблицы Excel. Введя в формулы значения передаточного числа и модуля, получаем полный расчет всех параметров зубчатой передачи любого типа.

Другим, гораздо более сложным примером может служить расчет лопаток паровой турбины, требующий привлечения компьютеров большой производительности.

Использование современных компьютерных технологий позволяет существенно сократить длительность проектно-конструкторских работ, по-новому реализовать проектные процедуры и в результате получить более эффективные технические решения.

Аппаратное обеспечение автоматизированных рабочих мест (АРМ) для работников самых различных профессий мало отличается друг от друга. Его основой является профессиональный компьютер. Главное различие состоит в их программном обеспечении, которое и отличает, например, АРМ инженера-проектировщика от АРМ инженера-технолога.

Новейшие компьютерные технологии позволяют организовать автоматизированное рабочее место конструктора-проектировщика. Базовыми программными продуктами АРМ конструктора-проектировщика являются операционная система Microsoft Windows и универсальная графическая платформа AutoCAD 2004 фирмы Autodesk.

Системы автоматизированного проектирования (САПР), называемые в английском переводе CAD-системами (Computer Aided Design), применяются для решения разнообразных инженерных и конструкторских задач. К наиболее популярным следует отнести мощную систему машинного проектирования AutoCAD фирмы Autodesk, используемую для создания чертежей.

Применение САПР-технологий позволяет сократить время на выполнение проекта и выпуск изделий, уменьшить возможные ошибки, повысить качество конструкторской документации, а при использовании программно-управляемого оборудования - готовить необходимые для этого данные в нужном формате. Полный спектр задач, решаемых с помощью САПР, чрезвычайно богат, и программ, предназначенных для этого, разработано достаточно много.

Для эффективной работы с программами САПР лучше применять монитор с большим размером экрана. Для получения твердой копии результатов работы (чертежи, схемы) обычно используются плоттеры, позволяющие работать с большими форматами бумаги.

AutoCAD - это графическое ядро систем автоматизированного проектирования (САПР). Богатые функциональные возможности, широкие возможности программирования, связь с базами данных, большой выбор совместимых периферийных графических устройств фактически сделали графический пакет AutoCAD мировым промышленным стандартом в своей области. Выпускаются версии программы для различных платформ и под различные операционные системы. Программа совместима со всеми выпускаемыми видами принтеров и плоттеров.

При создании новых инженерных конструкций может применяться математическое моделирование (машинный эксперимент) - моделирование реально существующих объектов, осуществляемое средствами языка математики и логики с помощью компьютера.

Математическое моделирование основано на создании и исследовании на компьютере математической модели реальной системы - совокупности математических соотношений (уравнений), описывающих эту систему. Уравнения (математическая модель) вместе с программой их решения вводят в компьютер и, имитируя различные значения входных (по отношению к исследуемой системе) сигналов и условий работы системы, определяют величины, характеризующие поведение системы.

Математическое моделирование, в отличие от материального (экспериментального, предметного), является теоретическим, происходящим только в компьютере, а не в реальности. Оно позволяет обойтись без сложного, дорогого или опасного эксперимента, например при создании автомобилей, самолетов, локомотивов.

Математическое моделирование процесса или явления не может дать полного знания о нем. Это особенно существенно в том случае, когда предметом математического моделирования являются сложные системы, поведение которых зависит от значительного числа взаимосвязанных факторов различной природы. Поэтому иногда математическое моделирование дополняют созданием натуральной модели.

Система трехмерного твердотельного моделирования КОМПАС-3D предназначена для создания трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства. Задача, решаемая системой, - моделирование изделий с целью существенного сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство. Чертежный редактор "КОМПАС-График" предоставляет широчайшие возможности автоматизации проектно-конструкторских работ в различных отраслях промышленности. Он успешно используется в машиностроительном проектировании, при проектно-строительных работах, составлении различных планов и схем.

На смену информационной поддержке отдельных этапов создания инженерных конструкций в конце 20-го века пришла идеология ведения бизнеса CALS (Continuous Acquisition and Life-Cycle Support) или, в более современном изложении, PLM (Product Lifecycle Management). За термином "жизненный цикл" ("Lifecycle") стоят два понятия - "маркетинговый жизненный цикл" (МЖЦ) и "функциональный жизненный цикл" (ФЖЦ). МЖЦ имеет отношение к поведению определенного вида продукции на рынке и завершается моральным износом и снятием с производства, а ФЖЦ связан с функциональным предназначением изделия и завершается физическим износом и утилизацией. Примером могут служить персональные компьютеры. Маркетинговый жизненный цикл систем на базе Pentium II закончился, но физически их успешно продолжают эксплуатировать во многих организациях.

Понятие "жизненный цикл" включает в себя следующие этапы: маркетинг, проектирование, производство, продажи, поставки и эксплуатацию. Примером применения понятия "жизненного цикла" в нашей стране может служить его использование в крупнейшем авиастроительном комплексе "Сухой". Он охватывает четыре основных этапа: проектирование, производство, послепродажное обслуживание и утилизация.

Рис. 12.11.

Сегодня производство сложных машинотехнических изделий стало невозможным без обеспечения информационной поддержки на всех стадиях их жизненного цикла. Информационная поддержка - это целый комплекс вопросов, включающий автоматизацию процессов проектирования, обеспечение технологических процессов производства, автоматизацию управленческой деятельности предприятий, создание электронной эксплуатационной документации, внедрение автоматизированных систем заказа запасных частей и т. д.

Важную роль в жизненном цикле играет маркетинг (англ. marketing, от market - рынок) - система управления, основанная на комплексном анализе производственно-сбытовой деятельности и воздействия на нее с целью получения прибыли.

Маркетинг возник как вид управленческой деятельности во второй половине XX века. Но если вначале он применялся исключительно в целях сбыта произведенной продукции, то со второй половины 1970-х гг. он становится элементом стратегического управления фирмой, философией бизнеса. Отсюда новая концепция маркетинг-менеджмента, то есть построения всей управленческой деятельности фирмы.

Маркетинг включает товарную, ценовую политику, а также политику продвижения товара и продаж.

Основными принципами современного маркетинга являются: производство продукции, основанное на точном знании потребностей покупателя, рыночной ситуации и реальных возможностей фирмы; эффективное решение проблем потребителя; нацеленность фирмы на долгосрочный коммерческий успех; активное воздействие на формирование потребностей на рынке.

Проектирование и производство неразрывно связаны между собой. Конструктор разрабатывает геометрию изделия, устанавливает технические требования и оформляет конструкторскую документацию, а технолог обеспечивает изготовление изделия с учетом специфики производства, технических процессов и оборудования.

Электронное описание изделия дает исчерпывающее описание спроектированного изделия и фактически заменяет бумажную конструкторскую документацию. На его основе появляется возможность автоматизировать планирование технологических процессов. Таким образом, выполняется еще один принцип CALS - принцип безбумажного представления информации.

В фирме "Сухой" ОКБ "Сухой" находится в Москве, а основные заводы-производители в Комсомольске-на-Амуре, Иркутске и Новосибирске. При такой географической удаленности друг от друга их согласованная работа обеспечивается средствами сети Интернет и защиты информации.

Организация технологического процесса изготовления опытных образцов и серийного производства изделий осуществляется с помощью систем автоматизированного проектирования технологических процессов, так называемых САМ-систем (Computer Aided Manufacturing). Они обеспечивают наиболее рациональный выбор станочного оборудования, инструментов и режимов обработки деталей.

Комплексные решения при этом базируются на передовых технологиях гибридного моделирования, интегрированных средствах электронного документооборота, а также на широком спектре специализированных модулей, среди которых важное место занимают программы для виртуального моделирования процессов механической и электроэррозионной обработки с выходом на станки с числовым программным управлением (ЧПУ).

Современные металлообрабатывающие станки и многооперационные обрабатывающие центры оснащены числовым программным управлением (ЧПУ). Это управление обработкой заготовки на станке по программе, заданной в цифровой форме. Устройство ЧПУ выдает управляющие воздействия на исполнительные органы станка в соответствии с программой и информацией о состоянии управляемого объекта. Станки с ЧПУ сочетают высокую производительность, присущую станкам-автоматам, с гибкостью, быстротой переналаживания на другие режимы работы, что характерно для универсальных станков. Обрабатывающий центр оснащен инструментальным магазином большой емкости и устройствами для автоматической смены инструмента. Станок позволяет вести комплексную механическую обработку большого числа поверхностей заготовки различными способами - точением, фрезерованием, сверлением и др.

В современном машиностроении и приборостроении происходит усложнение выпускаемой продукции, номенклатура ее увеличивается, а серийность производства уменьшается. Это ведет к значительному увеличению объемов и сроков выполнения работ в сфере конструкторско-технологической подготовки производства. Требования рыночной экономики заставляют предприятия постоянно улучшать потребительские свойства и качество изделий, а сроки их выпуска максимально сокращать.

Это вызвало к жизни концепцию сквозного цикла проектирования и производства "от идеи до металла". Суть ее состоит в том, что компьютерные системы и оборудование должны рассматриваться как единый информационный технологический процесс на всем протяжении от проектирования до изготовления изделий. Сквозной цикл состоит из блоков САD/САМ/САЕ/PDM. САМ-системы являются частью этой более общей концепции.

Кроме трехмерных (виртуальных) моделей на экране монитора компьютера современные информационные и лазерные технологии дают возможность создавать "твердые" модели отдельных деталей из светочувствительного пластика. Эта технология носит название "лазерная стереолитография". Она основана на использовании фотополимеризации лазерным излучением.

Сначала по проекту конструктора создается компьютерная (виртуальная) модель, которая через минимальное время может быть воплощена в виде реальной модели. Производятся все детали для сборки. Собранную модель можно покрасить, проверить возможность установки и размещения электронных компонентов, оптики, эргономику, предъявить для утвержения дизайна заказчиком и т.д.

Пластиковая модель легко поддается обработке, покраске, металлизации. Модель может быть использована для проверки идей конструктора, использоваться на презентациях, в маркетинговых акциях и т.п.

Области применения лазерной стереолитографии:

изготовление оснастки для разных видов литья;
точное литье по сплошным выжигаемым моделям.

Лазерная стереолитография позволяет создавать детали самой сложной формы с максимальными размерами 250x250x250 мм.

Сначала объемный виртуальный образ делят на набор послойных изображений тонких сечений (0,1-0,2 мм). В ванну, наполненную фотополимеризующейся жидкостью, помещают плоскую подставку, на которой впоследствии появится объект, так, чтобы она была погружена на толщину формируемого слоя (те самые 0,1-0,2 мм). Затем поверхность жидкости обрабатывают лучом лазера, и в тех местах, которые он облучает, образуются твердые участки. Так возникает нижний слой модели. Платформу чуть притапливают и формируют второй слой. Операцию повторяют до тех пор, пока модель не будет целиком готова.

Важную роль в машиностроении играет логистика (от англ. logistics - материально-техническое снабжение) - контроль за всеми видами деятельности, связанными с закупкой ресурсов для производства и доставкой готовой продукции покупателю, включая необходимое информационное обеспечение этих процессов. Логистика также координирует взаимоотношения всех членов системы снабжения и распределения. К непосредственным функциям логистики относятся: транспортировка, складирование, сбор заказов, распределение продукции, упаковка, сервисное обслуживание.

Система логистики включает логистику на входе и логистику на выходе. Первая управляет всеми операциями с сырьем и материалами, начиная с выбора поставщика и заканчивая возвратом некачественного сырья; вторая контролирует распределение готовой продукции, включая ее доставку конечному потребителю.

Логистика используется участниками каналов товародвижения для снижения издержек, повышения качества обслуживания покупателей и поддержания объема запасов на складе на минимальном необходимом уровне.

Так информационные технологии в машиностроении и металлообработке из важного, но вспомогательного средства сегодня превратились в главную организующую силу - реальную сквозную автоматизацию производственных процессов.