УСТРОЙСТВО ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Предлагаемая полезная модель относится к информационной технике, в частности, к устройствам автоматизации технологической подготовки производства, и предназначена для автоматизации процесса хранения и использования непосредственно на рабочих местах технологической документации с элементами визуализации последовательности выполнения технологической операции, в том числе по переходам, установкам и проходам.
Из уровня техники известно устройство визуализации, выполненное в виде CAD-модуля, создающего эскизы технологических операций. Работа данного устройства совместима с работой системы автоматизации проектирования и технологической подготовки производства (САПР ТПП) «Adem САРР» (http://www.adem.ru). Недостатком данного устройства визуализации является возможность сопряжения только с одной САПР ТПП «Adem САРР».
Из уровня техники также известно устройство визуализации, выполненное в виде модуля CADMECH для проектирования оснастки и разработки технологических эскизов, которое интегрировано с модулем проектирования технологических процессов и имеет встроенный редактор форм, разработанный НПП «ИНТЕРМЕХ» г.Минск (http://www.intermech.ru/techcard.htm). При наличии электронного конструкторского чертежа оно позволяет осуществлять автоматизированное построение и редактирование технологических эскизов с получением в составе одного комплекта технологической документации на конкретную операцию техпроцесса необходимого набора форм документов, состоящего из бланков операционных карт с текстовой информацией по отдельным переходам операции и ряда поясняющих ее технологических эскизов с графической информацией. При этом технологические эскизы могут быть предварительно созданы в любой графической системе при помощи встроенного редактора форм модуля CADMECH. Недостатками данного устройства являются: невозможность единовременной комплексной визуализации текстовой и графической информации о действиях исполнителя и используемых оснастке, приспособлениях и вспомогательных материалах при выполнении отдельного перехода конкретной операции техпроцесса на едином информационном поле (в составе одного бланка бумажного носителя или одновременного отображения на мониторе персонального компьютера); а также невозможность «прямого» использования в технологических эскизах файлов, применяемых для визуализации процессов обработки на станках с ЧПУ в динамике без их преобразования в соответствующей программе типа VERICUT (формируются в программной среде типа Unigraphics, RCS, Delcam), а также отсутствие возможности представления и воспроизведения в операционных эскизах видео- и мультимедиа файлов типа анимационного 3D-композитинга.
Задачей предлагаемой полезной модели является устранение перечисленных выше недостатков и создание устройства визуализации технологического процесса, позволяющего обеспечить требуемую степень визуализации информации, изложенной в технологической документации, а также комфортное восприятие ее исполнителем.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство визуализации технологического процесса состоит из модуля визуализации, модуля сопряжения, модуля электронного документооборота и хранения технологической документации, модуля разработки технологических процессов, модуля проектирования оснастки и разработки технологических эскизов, модуля справочной базы данных, модуля хранения данных, по крайней мере одного автоматизированного рабочего места, при этом модуль визуализации состоит из модуля отображения информации, модуля встроенного редактора и модуля ввода-вывода данных, причем группа входов-выходов модуля визуализации соединена с первой группой входов-выходов модуля сопряжения, вторая группа входов-выходов модуля сопряжения соединена с группой входов-выходов модуля хранения данных, третья группа входов модуля сопряжения соединена с группой выходов модуля электронного документооборота и хранения технологической документации, четвертая группа входов модуля сопряжения соединена с группой выходов модуля разработки технологических процессов, пятая группа входов модуля сопряжения соединена с группой выходов модуля проектирования оснастки и разработки технологических эскизов, шестая группа входов модуля сопряжения соединена с группой выходов модуля справочной базы данных, седьмая группа входов-выходов модуля сопряжения соединена с группой входов-выходов автоматизированного рабочего места.
В частном случае устройство визуализации технологического процесса дополнительно содержит первый модуль кодирования-декодирования, второй модуль кодирования-декодирования, по крайней мере одно автоматизированное рабочее место, причем второй модуль кодирования-декодирования и автоматизированное рабочее место расположены на значительном расстоянии от модуля визуализации, при этом первая группа входов-выходов второго модуля кодирования-декодирования соединена с группой входов-выходов автоматизированного рабочего места, вторая группа входов-выходов второго модуля кодирования-декодирования соединена с первой группой входов-выходов первого модуля кодирования-декодирования, вторая группа входов-выходов первого модуля кодирования-декодирования соединена с восьмой группой входов-выходов модуля сопряжения.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1, на которой представлена структурная схема одного из вариантов устройства визуализации технологических процессов.
На фиг.1 обозначены:
1 - модуль визуализации;
2 - модуль отображения информации;
3 - модуль встроенного редактора;
4 - модуль ввода-вывода данных и задания параметров;
5 - модуль сопряжения;
6 - модуль электронного документооборота и хранения технологической документации;
7 - модуль разработки технологических процессов;
8 - модуль проектирования оснастки и разработки технологических эскизов;
9 - модуль справочной базы данных;
10 - автоматизированное рабочее место;
11 - модуль хранения данных;
12 - первый модуль кодирования - декодирования;
13 - второй модуль кодирования-декодирования.
Предлагаемое устройство в общем случае содержит: модуль визуализации 1, состоящий из модуля отображения информации 2, модуля встроенного редактора 3 и модуля ввода-вывода данных и задания параметров 4; модуль сопряжения 5, модуль электронного документооборота и хранения технологической документации 6, модуль разработки технологических процессов 7, модуль проектирования оснастки и разработки технологических эскизов 8, модуль справочной базы данных 9, модуль хранения данных 11, по крайней мере одно автоматизированное рабочее место 10, причем группа входов-выходов модуля визуализации 1 соединена с первой группой входов-выходов модуля сопряжения 5, вторая группа входов-выходов модуля сопряжения 5 соединена с группой входов-выходов модуля хранения данных 11, третья группа входов модуля сопряжения 2 соединена с группой выходов модуля электронного документооборота и хранения технологической документации 6, четвертая группа входов модуля сопряжения 2 соединена с группой выходов модуля разработки технологических процессов 7, пятая группа входов модуля сопряжения 2 соединена с группой выходов модуля проектирования оснастки и разработки технологических эскизов 8, шестая группа входов модуля сопряжения 2 соединена с группой выходов модуля справочной базы данных 9, седьмая группа входов-выходов модуля сопряжения 2 соединена с группой входов-выходов автоматизированного рабочего места 10.
В одном из вариантов исполнения предлагаемое устройство (фиг.1) дополнительно содержит: первый модуль кодирования-декодирования 12, второй модуль кодирования-декодирования 13, по крайней мере одно автоматизированное рабочее место 10, причем второй модуль кодирования-декодирования 13 и автоматизированное рабочее место 10 расположены на значительном расстоянии от модуля визуализации 1, при этом первая группа входов-выходов второго модуля кодирования-декодирования 13 соединена с группой входов-выходов автоматизированного рабочего места 10, вторая группа входов-выходов второго модуля кодирования-декодирования 13 соединена с первой группой входов-выходов первого модуля кодирования-декодирования 12, вторая группа входов-выходов первого модуля кодирования-декодирования 12 соединена с восьмой группой входов-выходов модуля сопряжения 5.
Модуль визуализации 1 предназначен для автоматизированного формирования электронной версии технологического процесса, и отображения последовательности выполнения технологической операции, в том числе по переходам, установкам и проходам на модуле отображения информации 2. Модуль встроенного редактора 3 предназначен для формирования электронной версии технологического процесса, обеспечивающей отображение действий исполнителя и используемых при этом инструменте, оснастке и вспомогательных материалах с помощью файлов визуализации (в т.ч. видео- и мультимедиа формата) и текстовой информации.
Модуль отображения информации 2 может быть выполнен в виде стандартного монитора или экрана и интерфейса с элементами управления и программным обеспечением.
Модуль ввода-вывода данных и задания параметров 4 может состоять из клавиатуры, и USB-порта или любого другого устройство ввода-вывода информации, а также программного обеспечения и интерфейса. Клавиатура используется для организации взаимодействия с оператором - выбора режима работы и ввода данных в устройство.
Модуль сопряжения 5 преобразует форматы массивов информации, передаваемых по внешнему интерфейсу обмена.
Модуль электронного документооборота и хранения технологической документации 6 обеспечивает хранение технологической документации в электронном виде в текстовом редакторе, например, в WORD, и электронный документооборот между исполнителем и согласующими инстанциями с получением электронных подписей.
Модуль справочной базы данных 9 содержит в электронном виде необходимые для визуализации ГОСТы, типовые техпроцессы, информацию о стандартной оснастке и инструментах.
Модуль разработки технологических процессов 7 обеспечивает разработку документацию на технологический процесс в принятой на предприятии системе технологической подготовки производства (без визуализации).
В случае отсутствия в модуле справочной базы данных 9 стандартной оснастки на требуемый техпроцесс проектируют оснастку с помощью модуля проектирования оснастки и разработки технологических эскизов 8. Модули 1, 6, 7, 8, 9 могут быть выполнены на базе одного компьютера, например, Pentium 4 512 Мб ОЗУ, 100 HDD, или на отдельных компьютерах, связанных между собой по локальной вычислительной сети.
Модули кодирования-декодирования 12, 13 представляют собой программные модули шифрования с открытым ключом и обеспечивают защиту передаваемой информации при использовании сетей, например, типа Internet.
Автоматизированное рабочее место (АРМ) 10 любой иерархии может быть выполнено на базе компьютера, например, Pentium 4 512 Мб ОЗУ, 100 HDD. АРМ 10 обеспечивает доступ оператора к пользовательскому интерфейсу, который через модуль сопряжения 5 позволяет осуществлять управление модулем электронного документооборота и хранения технологической документации 6, модулем разработки технологических процессов 7, модулем проектирования оснастки и разработки технологических эскизов 8, модулем справочной базы данных 9, а также модулем встроенного редактора 3, модулем ввода-вывода данных и задания параметров 4 и модулем отображения информации 2 в зависимости от их прав, определенных иерархией доступа.
Устройство визуализации технологического процесса может также включать в себя по крайней мере одно удаленное АРМ 10, расположенное на неограниченном расстоянии, в этом случае устройство визуализации дополнительно содержит также первый модуль кодирования-декодирования 12 и второй модуль кодирования-декодирования 13. При передаче данных от удаленного АРМ 10 через сеть Internet второй модуль кодирования-декодирования 13 выполняет кодирование данных, а первый модуль кодирования-декодирования 12 выполняет декодирование данных. При передаче данных от модуля визуализации 1 к удаленному АРМ 10 первый модуль кодирования-декодирования 12 выполняет кодирование данных, а второй модуль кодирования-декодирования 13 выполняет декодирования данных. Таким образом, предлагаемое устройство визуализации осуществляет передачу данных с удаленного АРМ 10 в модуль визуализации 1 и обратную передачу данных на удаленное АРМ 10 по защищенной линии связи. Использование локальной вычислительной сети или сети Internet позволяет не ограничивать количество рабочих мест. В случае передачи информации по локальной вычислительной сети применение модулей кодирования-декодирования не является обязательным.
Необходимые файлы визуализации и текстовая информация могут быть получены как от самостоятельных: модуля электронного документооборота и хранения технологической документации 6, модуля разработки технологических процессов 7, модуля проектирования оснастки и разработки технологических эскизов 8 и модуля справочной базы данных 9, так и от аналогичных модулей, входящих в состав автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП), например АСТПП «TECHCARD». В этом случае модуль ввода-вывода данных и задания параметров 4 обеспечивает обмен информацией между модулем встроенного редактора 3 и модулями 6-10 базовой АСТПП, а также внешними устройствами или АРМ 10. На выходах модулей базовой АСТПП формируются массивы информации, необходимой для формирования комплекта технологической документации применительно к заданной номенклатуре продукции. Комплектность технологической документации и формы ее представления определяются настройками параметров базовой АСТПП в соответствии с принятой на предприятии системой стандартизации.
Подключение, обмен информацией и организация дополнительных связей между базовой АСТПП и устройством визуализации осуществляется за счет использования их API-функций и разработкой пользовательских приложений, обеспечивающих использование данных, формируемых как в базовой АСТПП, так и во внешних модулях. Доступ к системе осуществляется с одного или нескольких АРМ 10 соответствующей иерархии, объединенных общей локальной вычислительной сетью (ЛВС). При необходимости обеспечения работоспособности системы на нескольких территориально удаленных объектах вместо ЛВС возможно использование сети Интернет. В этом случае доступ к системе осуществляется с АРМ 10 по внешнему интерфейсу обмена посредством передачи массивов информации через модули кодирования-декодирования 12 и 13.
Рассмотрим работу устройства визуализации на примере работы схемы устройства, представленной на фиг.1.
Устройство визуализации работает в двух основных режимах: «ВСТРОЕННЫЙ РЕДАКТОР» и «ВИЗУАЛИЗАЦИЯ».
В режиме «ВСТРОЕННЫЙ РЕДАКТОР» формируют электронную версию техпроцесса, обеспечивающую отображение действий исполнителя, используемых при этом инструменте, оснастке и вспомогательных материалах с помощью файлов визуализации (в т.ч. видео- и мультимедиа формата) и текстовой информации. Формирование указанной версии техпроцесса может осуществляться при отсутствии разработанного техпроцесса, а также при наличии техпроцесса, разработанного в программной среде АСТПП.
Рассматривают исходные данные на требуемый техпроцесс, проверяют, есть ли стандартный техпроцесс, оснастка, инструменты, если да, то берут требуемые данные в модуле справочной базы данных 9. если нет, то формируют требуемые данные в модуле разработки технологических процессов 7 и модуле проектирования оснастки и разработки технологических эскизов 8 и через модуль сопряжения передают полученные данные в модуль визуализации 1.
Работа в режиме «ВСТРОЕННЫЙ РЕДАКТОР» при наличии техпроцесса, разработанного в программной среде базовой АСТПП, сводится к передаче и преобразованию имеющейся в модулях базовой АСТПП текстовой и графической информации в формат программной среды модуля встроенного редактора 3 через модуль сопряжения 5 и модуля ввода-вывода данных и задания параметров 4 с последующим дополнением ее специализированными файлами, обеспечивающими процесс визуализации с требуемой степенью детализации и фрагментации. Указанные файлы могут быть разработаны в программной среде модуля встроенного редактора 3, либо импортированы от внешнего устройства через модуль ввода-вывода данных и задания параметров 4.
Сформированная таким образом электронная версия техпроцесса полностью идентична по содержанию версии, сформированной в программной среде базовой АСТПП. Однако структура файла электронной версия техпроцесса, разработанного в программной среде модуля встроенного редактора 3, и форма его воспроизведения на модуле отображения информации 2 за счет присутствия специализированных файлов обеспечивают процесс визуализации с требуемой степенью динамики, детализации и фрагментации.
Работа в режиме «ВСТРОЕННЫЙ РЕДАКТОР» при отсутствии разработанного техпроцесса сводится либо к его разработке в программной среде базовой АСТПП и последующим формированием файла электронной версия техпроцесса, разработанного в программной среде модуля встроенного редактора 3 по предыдущему сценарию, либо к разработке техпроцесса непосредственно в среде модуля встроенного редактора 3 с последующим экспортом текстовой и графической информации по внешнему интерфейсу в соответствующие модули базовой АСТПП при помощи модуля ввода-вывода данных и задания параметров 4 и модуля сопряжения 2.
Сформированная при помощи модуля встроенного редактора 3 электронная версия техпроцесса будет полностью идентична по содержанию версии, сформированной в программной среде базовой АСТПП. Однако, в отличие от версии техпроцесса, сформированного в программной среде базовой АСТПП, структура исходной информации и электронной версии техпроцесса, разработанного в программной среде модуля встроенного редактора 3, а также форма его воспроизведения на модуле отображения информации 2 обеспечивают процесс визуализации с требуемой степенью динамики, детализации и фрагментации.
Режим «ВИЗУАЛИЗАЦИЯ» предназначен для отображения действий исполнителя (хода выполнения технологического процесса по переходам, установкам и проходам операции) путем воспроизведения на модуле отображения информации 2 электронной версии техпроцесса в формате, сформированном при помощи модуля встроенного редактора 3.
В режиме «ВИЗУАЛИЗАЦИЯ» на модуле отображения информации 2 отображают техпроцесс, при этом сначала показывают последовательность операций с указанием номера рабочего места, требуемого шифра профессии с требуемой квалификацией, а также необходимое для выполнения операции время. Затем показывают детальное описание каждой технологической операции, в том числе по переходам, установкам и проходам; применяемый в данной операции инструмент (во всплывающей вставке), комплектацию по спецификации чертежа. В случае необходимости предусмотрено увеличение масштаба, а также представление в виде видео- и/или мультимедиафайлов и повторное воспроизведение изображения. При этом порядок представления может быть не последовательным, а выборочным.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в переходе на инновационную модель автоматизированного процесса разработки, внедрения, хранения и использования непосредственно на рабочих местах технологической документации с элементами визуализации действий исполнителя в ходе производственного процесса, что позволяет повысить качество работ и сроки адаптации исполнителя при освоении им новых видов выпускаемой продукции. Предлагаемое устройство может работать как самостоятельно, так и совместно с системами автоматического проектирования и технологической подготовки производства, например, системой АСТПП «TECHCARD».
Представленные схема и описание позволяют реализовать предлагаемую полезную модель, что характеризует ее как промышленно применимую.