Общие принципы построения САПР технологических процессов

Общие принципы построения САПР технологических процессов

Введение

Цель данного конспекта лекций - дать необходимые знания по принципам построения систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП); ознакомить студентов с методами и алгоритмами решения отдельных технологических задач, начиная от разработки маршрутной технологии и кончая режимами резания. Умения по правильной постановкой задачи, навыки по формализации методики решения задачи и разработке алгоритмов, а также по способам организации вычислительной системы, решающей заданную задачу, студенты получают на практических занятиях, при выполнении лабораторных работ и курсового проекта. Закрепление знаний, умений и навыков студенты получают при выполнении аттестационной работы.

Совместно с работами [1]^*, [2]^* и [11]^* конспект дает студентам необходимый минимум материала. При изложении часть материала не рассматривается, а делается ссылка на указанные работы.

Конспект написан с учетом того, что студенты изучали дисциплины, связанные с программированием и алгоритмическими языками, основами построения баз данных технологического назначения и автоматизацией технологической подготовкой производства.

Необходимость автоматизации проектирования технологических процессов

1.1.Необходимость автоматизации проектирования технологических процессов

Трудоемкость и стоимость технологической подготовки производства (ТПП) растет из года в год. За последние 20 лет трудоемкость увеличилась в 3 раза. Увеличение сложности ТПП вызвано следующими причинами:

1. машины и приборы становятся из года в год все сложнее. Приборы и машины насыщаются электроникой, используют новые материалы, требуется более высокая точность изготовления деталей и узлов. Такое усложнение приводит к увеличению трудоемкости проектирования технологических процессов.

2. в промышленности сейчас широко используются станки с числовым программным управлением. Для них необходима разработка операционной технологии и составление управляющих программ, что также приводит к увеличению трудоемкости проектирования технологических процессов.

3. в настоящее время необходимо проектировать качественные технологические процессы, т. е. изделия, изготовленные по этим процессам, должны отвечать требованиям конструктора и иметь минимальную стоимость, следовательно нужно проектировать оптимальные технологические процессы. От этого во многом зависит прибыль фирмы.

Для нахождения оптимального технологического процесса необходимо разрабатывать варианты технологических процессов. Предположим, что имеется технологический процесс механической обработки детали, состоящий из пяти последовательно выполняемых операций. Пусть для каждой операции возможны 6 вариантов ее выполнения. Тогда количество вариантов технологического процесса составит 6⁵=7776 вариантов.

Если учесть возможность перестановки операций, то количество вариантов увеличится во много раз. Технолог физически не может спроектировать такое количество вариантов. Поэтому разработка технологических процессов носит субъективный характер и качество спроектированных технологических процессов зависит от опыта и квалификации технолога, который их разработал.

Необходимо отметить, что чем меньше годовая программа выпуска изделия, тем выше стоимость технологической подготовки в общей стоимости продукции. В настоящее время наблюдается тенденция к снижению серийности производства машин и приборов и, следовательно, растет доля ТПП в общей себестоимости изделия.

В виду высокой трудоемкости и сложности технологической подготовки необходимо определить основные направления сокращения трудоемкости и стоимости проектирования технологических процессов.

Вывод Главным направлением совершенствования ТПП является ее автоматизация и, в частности, использование ЭВМ для проектирования технологических процессов.

Классификация систем ТПП

1.5.Классификация систем ТПП

Системы автоматизированного проектирования технологических процессов можно классифицировать по ГОСТ 25501.8-80. Классификация ^* нужна для анализа систем и сравнения их между собой. На основе такого анализа выбирается система, наиболее подходящая для данного предприятия.

Результаты классификация автоматизированных систем по этому стандарту выражаются в виде комплексного кода^*, который имеет вид:

Как видно из этого рисунка комплексный код (КК)^* образован на основе параллельной классификации^* по восьми основаниям ^*, т. е. полученные коды не зависят друг от друга.

Первый знак комплексного кода образуется при классификации по типу объекта проектирования

Классификация по типу объекта проектирования

Коды:

1 - САПР изделий машино- и приборостроения;

2 - САПР ТП в машино- и приборостроении;

3 - САПР объектов строительства;

4 - САПР организационных систем.

Второй знак комплексного кода образуется при классификации по разновидностям объекта проектирования. Этот код условно обозначен как " К". Он может иметь различное число знаков и является иерархическим кодом, который образуется в соответствии с отраслевыми классификаторами. Знаки 1 и 2 зависят друг от друга, следовательно, являются частью иерархической классификации.

Третий знак комплексного кода образуется при классификации по сложности объекта проектирования (любой объект может состоять из нескольких частей).

Классификация по сложности объекта проектирования

Коды:

1 - САПР простых объектов (количество составных частей до 100)

2 - САПР средней сложности (количество составных частей до 1000)

3 - САПР сложных объектов (количество составных частей до 10000)

4 - САПР высокой сложности (количество составных частей до 1000000)

Четвертый знак комплексного кода образуется при классификации по уровню автоматизации.

Для системы подсчитывается количество процедур и определяется, какое число из них автоматизировано.

Классификация по уровню автоматизации

Коды:

1 - низкоавтоматизированная ( 25% процедур автоматизированно);

2 - среднеавтоматизированная ( от 25 % до 50% процедур автоматизированно);

3 - высокоавтоматизированная ( свыше 50% процедур автоматизированно);

Пятый знак комплексного кода образуется при классификации по комплексности автоматизации проектирования. Процесс проектирования можно разбить на этапы с различным количеством процедур

Классификация по комплексности автоматизации проектирования.

Коды:

1 - одноэтапная автоматизация (автоматизирован лишь один этап);

2 - многоэтапная автоматизация ( автоматизировано несколько этапов);

3 - комплексная автоматизация (автоматизированы все этапы).

Примеры.

Шестой знак комплексного кода образуется при классификации по характеру выпускаемых документов (текстовые, графические и прочие).

Классификация характеру выпускаемых документов.

Коды:

1 - САПР текстовых документов;

2 - САПР графических документов;

3 - САПР документов на машинных носителях;

4 - САПР документов на фото носителях (микрофильмы, фотошаблоны и т.д.);

5 - САПР на выпуск документов двух типов;

6 - САПР на выпуск документов на носителях более, чем двух типов.

Седьмой знак комплексного кода образуется при классификации по количеству выпускаемых документов. Количество выпускаемых документов характеризует производительность системы.

Классификация по количеству выпускаемых документов.

Коды:

1 - низкая производительность (до 100000 документов в год, на формате А4);

2 - средняя производительность (до 1000000 документов в год, на формате А4);

3 - высокая производительность (свыше 1000000 документов в год на формате А4).

Восьмой знак комплексного кода образуется при классификации по количеству уровней в структуре технического обеспечения.

Классификация по количеству уровней в структуре технического обеспечения.

Коды:

1 - одноуровневые САПР;

2 - двухуровневые САПР;

3 - трехуровневые САПР.

Одноуровневые САПР устанавливаются на одной ЭВМ и образуют автономное АРМ.

Двухуровневые системы организуются для сложных, многоэтапных САПР. На автоматизированных рабочих местах выполняются отдельные этапы проектирования. АРМы объединены в сеть и работают под управлением сервера.

Роль сервера выполняет мощная ЭВМ с большим быстродействием. Сервер выполняет следующие функции:

· управляет процессом проектирования;

· решает наиболее сложные задачи с большим объемом вычислений;

· содержит базы данных и выполняет поиск по запросам,

· поступающим со второго уровня, т. е. работает в архитектуре " Клиент - сервер".

Трехуровневая система используется для очень сложных САПР и образуется при объединении двухуровневых САПР, причем на верхнем уровне используется мощная мейнфреймовая ЭВМ.

Сейчас на базе двух- и трехуровневых систем начинают функционировать, так называемые, виртуальные подразделения. Конструкторы, расчетчики и технологи могут обмениваться информацией на основе удаленного доступа через Интернет, т. е. пользователи географически разделены и могут находиться в разных странах.

Виды обеспечения САПР ТП

1.6.Виды обеспечения САПР ТП

Для САПР ТП различают следующие виды их обеспечения:

1. методическое;

2. математическое;

3. программное;

4. информационное;

5. техническое;

6. организационно-правовое;

7. лингвистическое.

Методическое обеспечение-это комплекс документов, в котором зафиксированы основные принципы построения системы. К ним относят также технические и рабочие проекты, а так же эксплуатационную документацию.

Математическое обеспечение-это алгоритмы, используемые для решения задач САПР ТП.

Алгоритмы задаются в процедурном и декларативном виде. На начальной стадии алгоритмы оформляются в виде таблиц (или псевдокодов) или в виде графических схем. Сопровождение алгоритмов более удобно осуществлять, если они выражается в виде псевдокодов или в виде табличных алгоритмов. Алгоритмы фиксируются в техническом проекте и на их основе в дальнейшем разрабатываются программы.

Программное обеспечение - это комплекс программ, необходимых для решения задач САПР ТП.

1.Общее программное обеспечение (используется на этапе разработки систем).

2.Специальное программное обеспечение (используется на этапе функционирования системы).

В настоящее время наблюдается тенденция к использованию стандартных процедур обработки информации и к записи алгоритмов в базе знаний. Алгоритм представленный в процедурном виде - это алгоритм, представленный в виде программ. Алгоритм в виде таблицы записывается на специальном языке и заносится в базу знаний (существует специальная процедура обработки табличных алгоритмов). Алгоритм можно легко менять, однако табличные алгоритмы имеют невысокое быстродействие из-за интерпретирующего характера их выполнения. С каждым годом быстродействие выпускаемых ПЭВМ непрерывно увеличивается и относительно невысокое быстродействие табличных алгоритмов становится не слишком заметно, особенно при работе в режиме диалога.

Информационное обеспечение - это информация, которая используется при решении задач САПР ТП. Информационное обеспечение содержит;

· информационную базу;

· базы данных;

· базы знаний.

Информационная база представляет собой информацию, содержащуюся в книгах, в справочниках, в руководящих материалах и стандартах. Основная информация хранится на магнитных дисках и лентах, а также на CD-ROM. Таким образом, информационная база - это источник информации, который будет записан в БД и БЗ САПР ТПП.

Техническое обеспечение-это технические средства, используемые в САПР ТП (серверы, сетевые средства, провода и т. д.). САПР ТП достаточно сложные системы, для которых нужны мощные персональные машины с большим объемом памяти.

Лингвистическое обеспечение-это совокупность языковых средств, используемых в САПР ТП. В САПР ТП используется большой комплекс различных языков, из которых основными являются следующие:

1. естественный язык;

2. языки общения с САПР;

3. языки моделирования объектов и процессов;

4. языки запросов для поиска в ИПС;

5. языки для записи алгоритмов и программ;

6. языки описания данных (структуры данных), используются в СУБД;

7. языки табличных алгоритмов и баз знаний;

8. языки описания или моделирования систем.

Организационно-правовое обеспечение -это комплекс документов, в котором зафиксированы функции отдельных подразделений и взаимодействие между ними, а также права и обязанности лиц, эксплуатирующих или сопровождающих САПР ТП, кроме того в них фиксируется ответственность лиц за неправильные решение и за несанкционированный доступ к информации.

Матрица смежности.

Матрица смежности имеет размерность n x n, где n - число вершин. Если элемент матрицы m_ij=1, то это говорит о том, что в графе имеется дуга, выходящая из i-ой вершины и входящая в j-ую вершину, т. е. за i-ой вершиной следует j-ая вершина.

Для этого графа матрица смежности имеет вид: Ris1-8-1.gif

Каждая строка матрицы может быть выражена как битовая строка, длиною в 32 бита, и хранится в одном машинном слове. Объем памяти, занимаемый матрицей, 11 слов. Если количество вершин в графе больше 32, то понадобится 2 слова на строку и объем памяти увеличится в 2 раза.

Номера вершин получены путем последовательной нумерации вершин. На самом деле номера вершин (номера операций или переходов) задаются другим способом. Например, нумерация операций обычно выполняется через 5. Поэтому необходима таблица адресов, в которой номеру вершины ставится в соответствие реальное обозначение номера операции или перехода ( 1 слово на обозначение операции (перехода)).

Таблица адресов.

Номер вершины	Обозначение объекта (операции или перехода)
	О ₅
	О ₁₀
:	:

Если структура выражена в виде матрицы смежности с битовыми строками, то ее суммарный объем памяти составит:

V = 3n слов

Если слово содержит 16 бит, то указанное выражение верно при n 16. Если 16 n 32, то на каждую строку требуется 2 слова. Суммарный объем памяти в этом случае составит

V = 4n слов

Если матрицу изобразить массивом размерности n x n и каждый элемент массива занимает 1 слово, то ее суммарный объем памяти составит:

V = n² +2n слов

Гнездовое хранение структуры

1.8.2.Гнездовое хранение структуры.

При этом способе хранения структуры каждая вершина задается гнездом следующего вида:

О_i

А1

где:

О_i- номер объекта;

А1 - первый адрес перехода к следующей вершине;

А2 - второй адрес перехода к следующей вершине.

Гнездо построено в предположении, что от каждой вершины отходит не больше двух дуг. Пусть структура операции выражена следующим образом:

Тогда хранение структуры с помощью гнезд можно выразить следующим способом.

Каждое гнездо состоит из 3^х слов. Общий объем занимаемой памяти составит

V=3n слов

Матрица смежности с битовым заданием строк и хранение гнездами занимают одинаковый объем памяти, однако гнездовой способ не имеет ограничения n < 16 или n < 32 и, в тоже время, является более гибким. Например, для удаления перехода Р₅ нужно уничтожить связь Р₄ Р₅. Для этого необходимо лишь в гнезде с адресом А₃ убрать адрес А₄ и поставить * (отсутствие адреса). В то время как в 1-ом способе для удаления лишнего перехода понадобиться проделать ряд операций над битовыми строками.

Сложность использования гнездового способа возникает, когда из вершины графа структуры выходит больше двух вершин. В этом случае необходимо либо применять гнезда с большим количеством адресов, либо использовать псевдопереходы. Пример.

Список дуг

1.8.3. Список дуг.

Для этого способа хранения структуры составляется таблица, каждая строка в которой фиксирует дугу графа следования, причем в первом элементе строки записывается обозначение начальной вершины дуги, а во втором элементе - обозначение конечной вершины дуги. Если таблица будет представлена в памяти ЭВМ как массив размерностью 2 x k, где k - количество дуг, то массив будет занимать объем

V=2k слов

Рассмотрим пример структуры сборочного технологического процесса.

Список дуг для этой структуры приведен ниже

Список дуг

О_i	O_j
O₁	O₂
O₃	O₂
O₂	O₅
O₄	O₅

Для этого примера V=8 слов. Этот способ всегда лучше, чем первые два способа в случае, когда структура представляет собой либо линейный граф, либо граф типа " дерево". Для структуры типа " сеть" хранение в виде списка дуг выгоднее, если k < 1.5n. Ниже приведена структура операции типа " сеть".

При хранении этой структуры списком дуг - V=20 слов.

Список дуг

p_i	p_j
p₁	p₂
p₂	p₃
p₂	p₄
p₂	p₅
p₂	p₆
p₃	p₇
p₄	p₇
p₅	p₇
p₆	p₇
p₇	p₈

Изменение списка дуг производится путем добавления или вычеркивания строк

Список вершин

1.8.4. Список вершин.

Если имеется линейная структура, то ее можно записать в виде линейного списка вершин. Линейный список выражается одномерным массивом, каждый элемент которого хранит лишь наименование вершины (номер операции, номер перехода, номер перехода). Хранение списка вершин требует

V=n слов

Список вершин выражает только линейный граф, поэтому он всегда подходит для структуры, отражающей процесс механообработки так как структура такого процесса на уровне маршрута всегда линейна.

Если структура операции выражается графом типа " сеть", то, как было показано выше, линейному виду ее можно привести с помощью введения блочных переходов и псевдопереходов.

Граф приведен к линейному виду путем ввода блочных переходов p₁₁и p_12.После этого мы можем записать этот граф в линейном виде.

p₁

p₂

p₁₁

p₁₀

p₁₂

p₈

p₉

Список вершин займет всего V=7 слов, вместо 28 слов. Однако появляется недостаток - потеряна информация о переходах p₃, p₄, p₅, p₆и p₇, входящих в блочные переходы p₁₁и p₁₂.

Линейная форма

1.8.5.Линейная форма

Линейная форма записи структуры технологического процесса является разновидностью списка вершин и отличается от списка вершин наличием метки, позволяющей зафиксировать тип хранимой вершины (тип объекта). При табличном задании линейной формы столбец со списком вершин дополняется столбцом, содержащим тип объекта. Таблица с линейной формой требует

V=2n слов

где n - количество вершин в графе структуры.

Пусть структура операции имеет вид

Ниже приведена таблица с линейной формой для этой структуры.

Структура операции.

Тип	Вершина
	p₁
	p₂
	p₁₁
	p₃
	p₄
	p₁₀
	p₁₂
	p₅
	p₆
	p₇
	p₈
	p₉

Коды для столбца с типом перехода:

2 - инструментальный переход;

3 - блочный переход;

4 - инструментальный переход, входящий в блочный;

5 - псевдопереход.

Как видно из этой таблицы, структура операции зафиксирована полностью, включая блочный переход. Эта таблица требует V=24 слова. Введение блочных переходов позволяет исключить псевдопереходы. Поэтому из вышеприведенной таблицы исключается строка с псевдопереходом (тип объекта - 5). Объем таблицы сокращается до 22 слов.

Проведение изменений достаточно простое и сводится к вставке или удалению строк.

С помощью линейной формы нельзя выразить структуру сборочного процесса. Для ликвидации этого ограничения введем тип объекта " ссылка на операцию". В технологических картах для сборочных процессов после каждой операции обычно делается запись, на какую операцию нужно перейти после выполнения заданной операции, поэтому введение указанного типа объекта является достаточно естественным. См. пример.

При проектировании маршрутно-операционной технологии необходимо фиксировать структуру процесса, как на уровне маршрута, так и на уровне операций. Чтобы разрабатываемые структуры не смешивались, их обычно хранят в отдельных файлах. Заголовок файла обычно содержит 200-500 байт. Хранение структуры технологического процесса из 10 операций и пятью переходами в каждой операции может потребовать от 3 до 10 Кбайт на жестком диске.

Использование линейной формы позволяет выразить комплекс графов, характеризующий структуру процесса, в виде единой таблицы и хранить в одном файле. Для этого в таблице за строкой с типом 1 (операция) записываются строки фиксирующие структуру этой операции (строки с типами 2-5). Далее идут строки с типами 1 или 6 для следующей операции и т. д.

Вывод Запись структуры технологического процесса в линейной форме является предпочтительной, так как:

позволяет фиксировать любой тип структуры технологического процесса;
дает возможность выразить комплекс графов, характеризующий структуру процесса, в виде единой таблицы и хранить в одном файле;
требует минимального объема памяти для своего хранения, как в оперативной памяти, так и на магнитном носителе.

Процесс принятия решений в САПР ТП

1.9. Процесс принятия решений в САПР ТП

Процесс принятия решения в САПР ТП обычно не является функциональным, так как при решении отдельных задач для заданных исходных данных на выходе может получиться несколько решений. В этих случаях принятие решений вместо функций можно выразить с помощью аппарата соответствий. Обобщенно, каждое соответствие Г можно выразить следующим образом:

Г = < G, V, R >;

где G - график соответствия;

V - множество входных элементов;

R - множество выходных элементов;

V={ v_i }; i=1, nv; nv- количество входных элементов;

R={ r_j }: j=1, nr; nr-колличество выходных элементов;

G={< v_i, r_j> }; G принадлежит V X R.

Пример графика соответствия показан ниже

G={< v₁, r₁>, < v₁, r₂>, < v₂, r₁>, < v₂, r₄>, < v₃, r₃> }

График соответствия может быть представлен 2 способами:

Процедурным - при котором алгоритм, отражающий график соответствия G, выражен с помощью операторов какого- либо языка программирования. Полученный программный модуль позволяет принимать решения в соответствии с заданным графиком. В САПР ТП различного рода соответствий может быть достаточно много и процедурное их представление приводит к большому объему программного обеспечения.

Достоинство процедурного представления графика соответствия: быстрая работа модуля, принимающего решение. Недостаток процедурного представления графика соответствия: большой объем программного обеспечения.

Декларативным - при котором алгоритм, отражающий график соответствия G, выражен с помощь какого-либо непроцедурного языка. График соответствия может быть представлен в виде таблицы решений, предикатной таблицы, информационной таблицы и так далее. Такая таблица и записывается в базу данных или знаний. Для работы с такого рода таблицами используется универсальный модуль, интерпретирующего типа. Этот модуль вызывает заданную таблицу из базы, проводит анализ таблицы, на основании которого выполняет определенные действия по нахождению решения.

Достоинства декларативного представления графика соответствия:

небольшой объем программного обеспечения;
простота введения изменений в алгоритмы путем корректировки данных, хранимых в базе данных (знаний);
повышение адаптивных свойств САПР ТП.

Недостаток декларативного представления графика соответствия: пониженное быстродействие из-за необходимости работы с базой данных (знаний) и интерпретирующего характера универсального модуля, обрабатывающего графики соответствия.

Сам процесс принятия решения можно записать следующим образом:

MR=Г({v_i});

MR-массив решений

Массив решений - это образ множества задаваемых входных элементов {v_i} относительно соответствия Г.

Применительно к нашему случаю:

MR=Г({v₂}) или MR={r₁; r₄};

MR=Г({v₁, v₂}) или MR={r₁, r₂, r₄}.

Аппарат соответствий является одним из основных математических аппаратов применяемых в САПР. Более подробно со свойствами соответствий можно познакомится по литературе [10].

Оптимизация технологических процессов

1.10.Оптимизация технологических процессов.

Ранее было показано, что с помощью САПР ТП необходимо проектировать оптимальные по какому либо критерию технологические процессы. Рассмотрим общую постановку задачи разработки оптимальных ТП.

В качестве критерия оптимизации при технологическом проектировании обычно используется себестоимость C(T) изготовления детали по технологическому процессу T. Оптимальным Т_опт называется вариант технологического процесса, имеющий минимальную величину С:

С(Т_опт)=minС(Т);

Т принадлежит МТ;

где МТ - множество допустимых вариантов технологических процессов.

Множество МТ допустимых вариантов является очень большим (сотни и тысячи возможных вариантов), поэтому задача оптимизации ТП является весьма трудоемкой и сложной. Технолог физически не может спроектировать такое количество вариантов. Поэтому разработка технологических процессов носит субъективный характер и качество спроектированных технологических процессов зависит от опыта и квалификации технолога, который их разработал. Так как от качества технологических процессов во многом зависит прибыль предприятия, то задача разработки оптимальных ТП является весьма актуальной.

Система проектирования ТП имеет многоуровневый характер, поэтому различают три уровня оптимизации:

· уровень маршрута;

· уровень операции;

· уровень перехода.

Оптимизация ТП выполняется по уровням: оптимизация операций осуществляется на основе использования оптимизированных переходов, а оптимизация процесса в целом (уровень маршрута) выполняется на основе оптимизированных операций. При такой иерархической оптимизации оптимизация на заданном уровне имеет глобальный характер по отношению к более низкому уровню и локальный характер по отношению к более высокому уровню.

Будем различать два вида оптимизации:

· структурная оптимизация;

· параметрическая оптимизация.

Оптимизация на уровне маршрута и операции является структурной, так как связана в основном с выбором структуры процесса или операции, в тоже время оптимизация на уровне перехода является параметрической, так как достигается путем варьирования параметрами перехода. Например, оптимальные режимы резания достигаются путем варьирования подачей, скоростью резания и припусками.

Множество МТ допустимых вариантов является очень большим и может быть задано не аналитически, а алгоритмически, т. е. в виде правил, имеющих как формальный так и не формальный характер, поэтому возникают сложности с применением различных методов оптимизации. При структурной оптимизации наиболее общими методами оптимизации являются поисковые методы оптимизации. При параметрической оптимизации могут быть применены известные методы линейного и нелинейного программирования.

Поисковые методы оптимизации используются, так как не накладывают особых ограничений на критерий оптимизации и область существования решений. Суть поисковых методов оптимизации заключается в нахождении последовательности вариантов технологических процессов:

Т₁,:, Т_i,:, Т_n;

где каждый последующий вариант предпочтительнее предыдущего, т. е. С(Т_i) > С(Т_i+1). В пределе указанная последовательность должна сходится к достаточно малой окрестности решения, т. е. варианту близкому к оптимальному. Наиболее часто применяют следующие поисковые методы оптимизации:

· метод случайного поиска;

· метод регулярного поиска;

· метод направленного поиска.

Как видно из рисунка выбор оптимального варианта ТП методом случайного поиска предполагает проектирование случайной последовательности вариантов технологического процесса с отбором вариантов, имеющих минимальную себестоимость по сравнению с предшествующими. Если провести усредненную кривую через точки для отобранных вариантов, то кривая себестоимости постепенно приближается к оптимальному в заданных условиях значению себестоимости процесса.

Сложность применения алгоритмов случайного поиска заключается в большой вариантности технологических процессов, что в сочетании в сочетании с высокой сложностью машинного времени и сложностью алгоритмов проектирования не дает возможность просчитать большое количество вариантов и, следовательно, окончательный вариант будет далеко не оптимальным. Неформальный во многих случаях характер принятия, особенно при проектировании структуры процесса, не позволяет автоматически проектировать каждый вариант технологического процесса, поэтому требуется вмешательство технолога для оперативного принятия решений.

В настоящее время используются следующие направления сокращения вариантности проектируемых процессов:

· типизация технологических решений;

· изменение стратегии поиска;

· усиление режима диалога.

Типизация технологических решений применительно к условиям предприятия позволяет резко сократить количество генерируемых вариантов за счет использования лишь вариантов наиболее вероятных и прогрессивных для данного предприятия. Чем выше типизация решений, тем легче генерацию решений заменять на выбор решений и, следовательно, повышать быстродействие системы проектирования.

При использовании метода случайного поиска обычно применяется стратегия поиска, которую можно назвать " сначала вглубь, а затем вширь". Для этой стратегии характерно то, что каждый вариант рассчитывается до конца (движение вглубь) независимо от того, будет он использоваться в будущем. Лишь после этого осуществляется переход к варианту (движение вширь). Ниже показано дерево решений.

При использовании метода случайного поиска принятие решения на каком либо уровне ( выбор вершины на j-ом уровне дерева решений) выполняется случайным образом. Следовательно и вариант Т_j получается случайным образом.

Другой стратегией является стратегия " сначала вширь, а затем вглубь". При этой стратегии на каждом уровне дерева решения выполняется оценка полученных решений, выбор лучшего решения и переход на следующий нижний уровень.. Сложность применения этой методики заключается в том, что обычно невозможна точная оценка полученных на j-ом уровне решений. Используя приближенные и укрупненные оценки можно выбрать не одно решение, а несколько. На следующем уровне происходит уточнение отобранных решений с последующей уже более точной оценкой. Варианты решения не отвечающие. оценочным критериям отбрасываются. Таким образом, осуществляется направленный поиск варианта и первый найденный вариант должен быть близок к оптимальному. Однако из-за приближенных оценок, область оптимизации расплывается, и в нее попадают несколько вариантов технологических процессов, имеющих наилучшие оценки.

Если система оценок на каком-либо уровне слабо формализована, то необходимо вмешательство технолога в процесс автоматизированного проектирования, что дает возможность осуществления направленного поиска оптимального варианта, учитывающего, кроме того оперативную обстановку на предприятии. При этом, однако, в процесс проектирования вносится субъективный фактор.

Использование указанных направлений позволяет сократить количество проектируемых вариантов при экономически оправданных затратах на проведение расчетов с помощью ЭВМ.

Необходимо обратить внимание на то, что главным в проблеме оптимизации технологических процессов является структурная оптимизация как наиболее сильно влияющая на критерий оптимизации С(Т). Варьирование структурой процесса может в несколько раз изменить себестоимость ТП. Параметрическая оптимизация носит подчиненный характер и ее влияние на себестоимость ТП не превышает 10 - 20 %.

Уровни автоматизации

1.11. Уровни автоматизации

Современные САПР являются сложными системами, принципиальными особенностями которых является необходимость их адаптации к условиям предприятий, на которых они внедряются. Адаптация к условиям предприятий заключается в следующем:

· Формирование базы данных для технологического оснащения;

· Формирование базы данных для заготовок, припусков и режимов резания;

· Формирование базы данных для типовых и групповых технологических процессов;

· Формирование базы знаний для фиксации особенностей технологических процессов данного предприятия;

12 3 4 5 6 7 8 9 Следующая ⇒