Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Повышение интеллектуальности подсистем проектирования осуществляется путем использования эвристического программи­рования (см. подразд. 5.4) ЭС путем перехода от режима диалога к пакетному режиму более высокого уровня.

Одно из требований автоматизированного проектирования в режиме диалога состоит в максимальном освобождении техноло­га-проектировщика от рутинных работ, требующих каких-либо иычислений или количественных оценок проектных ситуаций. В процессе проектирования технолог-проектировщик задает инфор­мацию о полезности следствий. Эта информация обрабатывается ЭВМ с целью сокращения числа целесообразных альтернатив и отбрасывания неприемлемых. Проектировщик, принимающий ре­шение, анализирует результаты расчета на ЭВМ и отбирает раци­ональные (с его точки зрения) альтернативы, а если требуется, то осуществляет дальнейшую детализацию альтернатив и возникаю-

203

щих из них следствий. Под полезностью понимают обобщен­ную оценку альтернативы, описывающую ее пригодность для даль­нейшего проектирования и легкость реализации. Эту оценку дает технолог-проектировщик. Полезность следствия обозначают через Пу, где /' — условный номер альтернативы, j — номер следствия данной i -й альтернативы. Для освобождения технолога-проекти­ровщика от количественной оценки альтернатив (следствий) ис­пользуют несколько способов задания оценок полезностей. 11апри-мер, производят простое ранжирование следствий или полезности альтернатив, сравнивают их между собой качественно, используя отношения типа «больше—меньше», «хуже—лучше», которые тех­нолог-проектировщик может задавать знаками «>», «<».

Например, на этапе выбора модели многошпиндельного то­карного пруткового автомата может сложиться следующая ситуа­ция: для обработки втулки используют либо пруток, либо толсто-стешгую трубу. Заготовку можно обработать на трех разных моделях автоматов. Следовательно, имеются две альтернативы и по три след­ствия из каждой. Дчя первой альтернативы необходимо получить полезность следствия П_1Ь Я,₂, Я₍₃; для второй — Я₂₁, Я₂₂, Я₂₃. Задача состоит в нахождении доверительного интервала для каж­дого значения Пу.

Если ввести условие £ Пу = 1, где п — число следствий из /'-й

альтернативы, то нахождение доверительного интервала сводится к нахождению верхней и нижней границ оценки полезности след­ствий (альтернатив), т.е. к нахождению Пу и Пу соответственно. Допустим, что технолог-проектировщик задал отношение между следствиями в следующем виде:

Я„ < Я₁₂; Я„ < П_п < Я„; Я₇₁< Я„; П_п< Я„.

Вводят ограничения и преобразуют эти выражения следующим образом:

Я„ - Я₁₂ < 0; /7,з- Л,₂< 0; Я₁₂- Я₂₃< 0; Я₂₃- Я„ < 0; Я₂₂- Я„> 0; Я„ + Я_|2 + Я₁₃ = 1; Я₂₁ + П_п + Я₂₃ = 1.

Подобную задачу сводят к задаче линейного программирова­ния:

Z= g'xi + g²x₂ + -. + g^JXj + ... + g"x „ -> min; o,'X| + a₂x₂ +... + ajxj +... + а %, х „ > b_t при i = 1, s;

a\xi + a\x₂ +... + a/xj +... + a^x „ = b, при i = s + l,m,

где при всех /= 1, 2, 3, ..., m ; j = 1, 2, 3, ..., и вещественные числа g^J , b „ и а[ заданы, а неизвестные Xj подлежат определению.

204

Для перехода от режима диалога к пакетному режиму более высокого уровня формируют обучающие выборки. Составляют мат­рицу А «признак—значение». Элемент матрицы Ау соответствует /-му значениюу-го признака, / = 1, т; J = 1, и (где т — максималь­ное число значений, принимаемых j - u признаком; п — число признаков). Тогда

А =

 

А,	Аг	Аз ■	- Aj
Аи	А-п	A2i .	■■ A2J
Д.	Аг	Аг ■	- А

Ал An

 

1 » |

'W

^ тЗ

•mj

С помощью матрицы А можно описывать любые объекты или ситуации. Разница будет состоять в числе признаков, описываю­щих объект (ситуацию), и в количестве значений каждого признака.

Матрицу S , полученную добавлением матрицы А к матрице нуль-единичного столбца, называют полной формой понятия:

S = [ A ] x

I / »

где Fj =\ — объект (ситуация), описываемый /-й строкой матрицы А, является положительным событием; в противном случае F ,- = 0. Чтобы заполнить матрицу S , следует рассмотреть большое чис­ло вариантов комбинаций значений N и классифицировать полу-

л

ченные комбинации N = J"] rttj . Матрицу встроят на основе обуча­ем ющей выборки. Основной задачей построения обучающей выбор­ки является определение существенных признаков, описывающих объект, и нахождение числа значений, которые может принимать каждый признак объекта.

Как показали исследования, многие технологи-проектиров­щики при опросе не могли четко сформулировать причины вы­бора одной альтернативы из некоторого числя предлагаемых. При­чем признаки, по которым определялся объект (например, ком­плекс элементарных обрабатываемых поверхностей), у разных тех-

205

нологов-проектировщиков были неодинаковыми. Поэтому задачу выделения существенных признаков, описывающих объект, сле­дует возлагать на технолога-проектировщика, работающего с ис­пользованием методов САПР.

Однако на многих этапах проектирования возникает задача от­несения объекта к одному из более двух классов (например, при отнесении комбинаций поверхностей к одному из шести комп­лексов элементарных обрабатываемых поверхностей). В данном слу­чае к матрице А добавляется не нуль-единичный столбец, а стол­бец, в котором Fj принимает значения F -,-\, k , где к — номер класса объекта, к которому относится классифицируемый объект, или Fj = О, если объект не был отнесен ни к одному из классов. Значения признаков, оценивающих объект в процессе диалога тех­нолога-проектировщика с ЭВМ, накапливаются на магнитном диске. Каждому набору /-го значения признаков ставится в соот­ветствие F ,, относящее этот объект к классу, определяемому тех­нологом-проектировщиком.

Области распределения положительных и отрицательных объек­тов не должны пересекаться, иначе могут быть ошибки. Влияние подобных ошибок на качество проектируемой наладки снижается при одновременном проектировании нескольких наладок, что ве­дет к увеличению их числа.

Для оценки степени обученности системы используется экза­мен на контролируемой группе объектов, который можно приме­нить для постепенного перехода от режима диалога к новому уров­ню пакетного режима. Степень обученности системы оценивалась следующими показателями:

частота ошибок р при оценке степени обученности системы

п* + п~

частота ошибок при распознавании положительных р* и отри­цательных р~ объектов

+ и*       я"

^{р =} л^^{; P} ~ ⁼ W

где п*, гг — число ошибок при распознавании соответственно по­ложительных и отрицательных объектов; N — число контрольных объектов, используемых для оценки степени обученности систе­мы; N ⁺ , N ~ — число положительных и отрицательных объектов.

Экспериментальное определение величины обучающей выбор­ки проводили для этапа членения поверхности детали на комп­лексы элементарных обрабатываемых поверхностей. Нужно было сформировать понятие «комплекс поверхностей, который можно обработать проходными резцами». Были выделены шесть призна­ков, описывающих подобный комплекс поверхностей:

206

1 — вид поверхностей, вошедших в комплекс;

2 — последовательность диаметров поверхностей, начиная с левой стороны;

3 — положение поверхностей, вошедших в комплекс;

4 — допустимость обработки этих поверхностей;

5 — наличие требования «притупить острые кромки»;

6 — вид заготовки.

Признак 1 мог принимать восемь значений, признак 2 — три, признак 4 — два, признак 5 — тоже два и признак 6 — три значе­ния.

Понятие, которое необходимо было сформировать с помощью программы «ПАРК», имело следующий вид:

(I¹ v 6') л 2²л (З³ v (1³ л I⁴)) л 2^s л (I⁶ v 2⁶ v З⁶),

где верхний индекс — шифр признака.

Составляли пять обучающих выборок, которые различались по числу входящих в них объектов и по соотношению входящих в них положительных и отрицательных объектов. Выборки составляли таким образом, что первая была произвольной, а последующие (}юрмировались добавлением нескольких описаний объектов к пре­дыдущей выборке, т.е. осуществлялся постепенный рост обучаю­щей выборки.

При обработке обучающих выборок на ЭВМ фиксировались показатели степени обученности и были получены зависимости этих показателей от величины обучающей выборки (рис. 5.22). Эти зависимости имеют монотонно убывающий характер.

Таким образом, при переходе от диалогового режима проекти­рования к пакетному более высокого уровня степень обученности системы следует оценивать с помощью экзаменующей выборки непосредственно во время процесса проектирования. Обучающие выборки следует накапливать на внешних носителях информации и использовать по мере роста этих выборок.

р о,6«

0,3'

о

 

Г-Ф—-<	ц_/

15 21 35 55 N

б

Рис. 5.22. Зависимость частоты р ошибок от величины обучающей выбор­ки N :

а — при оценке степени обученности системы; 6 — при распознавании положи­тельных / и отрицательных 2 объектов

207

При достижении показателя степени обученное™ системы зна­чений, удовлетворяющих технолога-проектировщика (р= 5... 10 %), следует переходить к пакетному режиму более высокого уровня.

5.6. Развитие систем проектирования

Эффективность создания и эксплуатации автоматизированных производственных систем обеспечивается интеграцией отдельных автоматизированных систем: АСПИ, САПР К (конструирование), САПР ТП (АСТПП), АСУ ТП, АСУ. За рубежом такие системы получили название С1М (Computer Integrated Manufacturing).

В качестве примера приведена интегрированная автоматизиро­ванная система проектирования ТП и АСУ ТП при изготовлении деталей на многопозиционных станках с ЧПУ. Вначале проектиро­вался технологический процесс и создавалась базовая управляющая программа. При изготовлении деталей возникали отказы, которые регистрировались. Проводился анализ производственной ситуации и принималось решение о дальнейший действиях (рис. 5.23).

Управляющие программы строились таким образом, чтобы мож­но было исключить отдельные их фрагменты при возникновении отказов. Например, для обработки стороны корпусной детали тре-

Проектирование ТП и подютовка УП

Управление структурой и параметрами ТП в процессе изготовления деталей

Анализ

производственной

ситуации

Остановка оборудования

Нет

Обработку* ^[родолжить^

 

Восстанонительные работы

Изменение УП

 

Базовая УП

Оперативная информация

 

208

Изготовление деталей

Регистрация отказов или моментов, предшествующих отказам

Рис. 5.23. Алгоритм и процедуры принятия решений: ТП — технологический процесс; УП — управляющая программа

буется обработать поверхности А, Б, В, Г (рис. 5.24) с помощью восьми инструментов (шифр операций 1 —8). На стадии техноло­гического проектирования необходимо разработать базовый тех­нологический процесс, представленный в виде графа на рис. 5.24, в.

5) Останов С6=<0,0,0,0,0,0,0,0>

з

Рис. 5.24. Схема функционирования интегрированной системы проекти­рования технологического процесса по изготовлению деталей на много­позиционном станке с (числовым программным управлением):

а — эскиз летали с указанием обрабатываемых поверхностей (А — плоскость, Б — большое отверстие, В — малое отверстие, Г — резьбовые отверстия); б — режущие инструменты для обработки поверхностей А, Б, В, Г (шифр операций, выполняемых соответствующим инструментом: I — фреза; 2 — центровое сверло; 3 — сверло; 4 — зенкер; 5 — развертка; 6 — сверло; 7 — сверло; 8 — метчик); в — граф вариантов технологического маршрута; г — начальный булев вектор С1; д — система диагностики; е — система ЧПУ; ж — модель эксперта; з~ машина вывода (приведены пять ситуаций); в кружках 1 —8 — технологические переходы; С2, Ci , С4, С5, С6 — булевы векторы, учитывающие возникающие отказы; и — изменение режимов резания подачи $₅ и скорости v _% соответственно до Ss и v ' _b

209

Жирной линией показана цепь последовательности обработки по­верхностей А, Б, В, Г, а также базовая управляющая программа. Происходит автоматическая оценка текущих производственных ситуаций. Модель эксперта предусматривает алгоритм выработки решений дальнейших действий в случае возникновения отказов.

Модель эксперта связана с машиной вывода, которая испыты­вает одновременное воздействие диагностической (рис. 5.24, д) или контролирующей систем. В зависимости от сложившейся ситу­ации могут возникнуть разные решения для устранения появив­шихся отказов или обхода их.

Если процесс обрабогки детали происходит нормально (по ба­зовому технологическому процессу), булев вектор выполнения переходов имеет вид С\ =<1,1,1,1,1,1,1,1> (рис. 5.24, г).

При возникновении отказов возможны следующие ситуации (рис. 5.24, з):

1) замена инструмента 3 дублирующим — булев вектор С2 =

2) замена инструмента 5 эквивалентным 5' с изменением ре­жима резания (подачи s ' _s и скорости ь'$х>слънш) (см. рис. 5.24, и) — булев вектор СЗ = <1,1,1,1,1,1,1,1>;

3) поломка инструмента 7 (тело инструмента осталось в отвер­стии), переходы 7 и 8 пропускаются и запоминаются — булев век­тор С4 = <1,1,1,1,1,1,0,0>;

4) выполнение додслочных переходов 7 и 8 в другую смену — булев вектор С5 =<0,0,0,0,0,0,1,1>;

5) отказ технологической системы (останов оборудования) — булев вектор С6 = <0,0,0,0,0,0,0,0>.

Модульные структуры управляющих программ в банке данных БнД УП формируются в интерпретаторе. Получаемая реакция от системы диагностики или контроля дает воздействие на уровне У П. Происходит корректирующее воздействие.

Основой для объединения разных по назначению автоматизи­рованных систем в комплексное автоматизированное производство является общность стратегии создания систем и применение для разработки составляющих их подсистем и основных средств обес­печения инструментальных средств.

Дальнейшее развитие систем автоматизированного проекти­рования в машиностроении связывается с интенсивным разви­тием научно-исследовательских опытно-конструкторских работ (НИОКР) в области компьютерных технологий, созданием ком­пьютерных виртуальных конструкций, технологии, оснастки, ин­струментов и производств, которое приведет к значительному ус­корению освоения выпуска новых изделий. Использование мето­дов промышленной логистики дает возможность на стадии про­ектирования минимизировать издержки на освоение новой про­дукции.

210

Методология проектирования собственной продукции, а также специальное программное обеспечение относится к категории «ноу-хау» и будет составлять коммерческую тайну предприятия. Поэто­му использование инвариантных систем проектирования, постав­ляемых зарубежными фирмами, будет иметь ограниченный харак­тер, так как они не обеспечивают скачок в повышении качества продукции. Получение экономической отдачи от вложенных средств н компьютерные технологии проектирования и производства тре­бует от предприятий поэтапного и системного подхода к проведе­нию работ по компьютеризации, созданию определенной «крити­ческой массы» специализированного программного продукта, обес­печивающего окупаемость произведенных затрат и получение при­были.

Предпочтение получают интеллектуальные системы. Основой для создания таких САПР является искусственный интеллект на базе эвристического программирования. В этом случае значимы эврис­тики, основанные на дальнейшем развитии научных основ техно­логии машиностроения, в частности, на создании теории и прак­тики принятия решений, в том числе формализованных.

Дальнейшее развитие САПР связано с глобальными процесса­ми информатизации и компьютеризации, что открывает широкие возможности повышения эффективности в машиностроении. Эти возможности стали реальностью в развивающейся совокупности методов и средств CALS-технологий, представленных в серии меж­дународных стандартов.