Проектирование типовых изделий является одним из наиболее трудоемких процессов машиностроительного производства. Автоматизация проектирования часто основывается на параметризации конструктивно однородных изделий (КОИ). К КОИ относятся объекты, соответствующие 2D-проекции которых описываются одним и тем же графом, вершины которого представляют базовые точки проекции, а ребра - соединяющие их отрезки и дуги.

Для описания параметрической модели вводится понятие функции отображения, имеющей вид: T=t(P), где P - вектор параметров модели, T - вектор отображения, t - функция, представляющая собой некоторый алгоритм отображения. Использование специализированных САПР для проектирования КОИ резко повышает производительность труда конструктора. Однако разработка такой САПР на базе наиболее распространенной системы AutoCAD и языка AutoLISP - длительный и трудоемкий процесс, выполняемый усилиями специалистов. Для решения этой проблемы разработана система генерации алгоритма отображения 2D-моделей.

Система позволяет генерировать функции на языке AutoLISP для расчета координат базовых точек модели и построения изображения. В диалоговом режиме конструктор или технолог задает последовательность базовых точек чертежа, взаимосвязанных через переменные - параметры модели, константы или выражения, и последовательность обхода точек при построении. Производится контроль правильности вводимых имен переменных и структуры выражений. Положение очередной точки задается относительно любой из уже имеющихся в полярной или декартовой системах координат.

Применение данной системы позволило значительно упростить создание и сократить время разработки параметрической модели, а также привлечь к разработке конструкторов и технологов.

Мы начали заниматься языком AutoLISP в 1995, когда на предприятии, с которым мы работаем, возникла задача параметрического проектирования пресс-форм. В ходе разработки системы Punch 1.0 мы приобрели значительный опыт использования AutoLISP'а. Поэтому возникла идея: попробовать научить этому в высшей степени необычному языку студентов. Идея вылилась в читаемый с 1997 на нашей кафедре курс "Программирование на AutoLISP" и в настоящие методические указания.

Наш курс Лиспа является уникальным: насколько нам известно, его больше не читают ни в одном из российских вузов, а в США он есть только в двух-трех университетах (MTI, Caltech). Курс лекций ориентирован на изложение концепции функционального программирования вообще на примере конкретной реализации - AutoLISP для AutoCAD10. Методическое указание, напротив, посвящено разбору решения одной конкретной задачи - созданию параметрической специализированной САПР. Мы старались, чтобы наши труды было интересно читать - отсюда и юмор, и законы Мэрфи, и веселые картинки. Хочется надеяться, что все это окажется кому-нибудь нужным...

В заключение хочу выразить благодарность моим студентам, героически вынесшим "детские болезни" нового курса и давшим много ценных замечаний, а также соавторам: моему научному руководителю Иноземцеву Александру Николаевичу - за саму идею развития на кафедре направления компьютерной графики и преподавания Лиспа и моему другу Суманеевой Елене Николаевне - за выработку нашего фирменного стиля написания методичек и огромную моральную поддержку.

Кафедра "Автоматизированные станочные системы" (заведующий Иноземцев А.Н.) на протяжении ряда лет развивает научное направление "Информационные технологии в машиностроении". В этой области работают к.т.н. доц. Иноземцев А.Н., д.т.н. проф. Пасько Н.И., к.т.н. доц. Анцев В.Ю, к.т.н. доц. Троицкий Д.И. и наша молодая смена - студенты, магистранты и аспиранты (Гришин С., Зайков С., Савушкин В., Крушин А., Григорьева Н., Гельфонд М., Долгов Д., Дубовицкий Д. и другие).

Результаты наших усилий вылились в десятки публикаций, ряд докторских и кандидатских диссертаций, новые курсы для студентов, а также в реализацию и внедрение интегрированной компьютеризированной системы конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП) изделий машиностроения. Сиcтема внедрена на ОАО "Тяжпромарматура" (Алексин Тульской обл.), АО "Станкотехника" (Тула), НПО "Комплекс" (Тверь) и постоянно развивается и совершенствуется. В ее основе - следующие идеи:

1. Наличие единого банка конструкторских и технологических проектных решений позволяет избежать столь характерного "рассыпания" на локальные проектные решения и добиться подлинной интеграции.
2. Модули системы функционируют на рабочем месте технолога, конструктора, нормировщика, маршрутчика... - поэтому весь интерфейс полностью выражен в терминах предметной области пользователя и не пугает его словами типа "файл" или "блокировка записи" (разумеется, система работает в сети). Таким образом, при внедрении сохраняется преемственность с традиционной бумажной технологией и не возникает психологический барьер.
3. Максимальная автоматизация рутинных, нетворческих операций: наша система автоматически проводит изменения в проектных решениях с выпуском извещений (80% рабочего времени при бумажной технологии уходит на проведение изменений), рассчитывает нормы расхода производственных материалов с учетом всех технологических отходов и потерь (а это еще и существенная экономия материала), а также делает многое другое.
4. Система полностью соответствует требованиям ЕСТП и ЕСКД. Все формируемые документы выполнены строго по стандарту.
5. Мы не продаем готовую систему - мы создаем ее заново для каждого заказчика, реально меняя программный код и структуры данных, что позволяет сделать переход на новую технологию плавным и безболезненным, а также создавать новые и новые модули. И, самое главное, мы берем на себя работу по первоначальному переводу имеющейся на предприятии бумажной документации - чертежей, ведомостей и пр. - в электронный вид (за эту колоссальную работу не возьмется никакая другая организация-разработчик).
6. Вся система до последнего файла документирована, имеются подробные руководства пользователя и системного программиста по каждому модулю. Система передается заказчику вместе с исходными текстами программ, что позволяет их модифицировать силами специалистов самого предприятия. Мы же гарантируем бессрочную поддержку и немедленный выезд специалиста при возникновении вопросов.
7. Предусмотрена не только автоматизация, но и оптимизация: например, методами Т. Саати решается задача формирования оптимальной ограничительной нормали предприятия.
8. Система реализована в двух вариантах: под DOS и под Windows, причем DOS-версия предъявляет минимальные требования к компьютеру (286/VGA уже подойдет), что позволит наконец-то найти стоящее применение заводскому парку старых машин.

1. Модуль "Оболочка" в стиле a la Windows - обеспечивает вызов всех остальных модулей, обработку документооборота, отслеживание изменений, разграничение доступа.
2. Модуль "Ведение конструкторских документаций" позволяет конструктору вводить в банк проектных решений перечни деталей и сборочных единиц (ДСЕ) изделий.
3. Модуль "Обслуживание выборок" выполняет структурно-иерархический анализ изделия и формирует выборку ДСЕ с указанием количественной применяемости каждой из них без ограничения числа уровней вхождения. Модуль также формирует ведомости расхода материалов на изделие.
4. Модуль "Punch" выполняет параметрическое проектирование конструктивно однородных изделий (например, средств технологического оснащения). Конструктор получает на экране модель сборки и меняет на ней размеры, добиваясь нужной геометрии. Модуль повышает производительность труда в 16..20 раз.
5. Модуль "Нормат" автоматизирует расчет материальных норм при механообработке. Нормативные базы позволяют назначить припуски, ширину реза, отход на зажим, выбрать материал из имеющихся в стандарте или в нормали.
6. Модуль "ТехПро" позволяет создать собственный классификатор изделий (по любому признаку) и затем создать маршрутно-операционный техпроцесс, причем на экране отображается привычная технологу карта. Сразу же выполняется временное нормирование операций.
7. Модуль "Генфор" формирует любые выходные документы: технологические карты, маршруты, ведомости материалов и т.д. при помощи встроенного языка описания документов, позволяющего гибко настраивать систему под любые стандарты и нормали.
8. Модуль "Графическая база данных СТО" представляет собой гибкий классификатор СТО, содержащий как таблицы с размерными параметрами, так и выводимые на экран чертежи.