Введение - САПР
Научно-технический прогресс ведет к стремительному росту объема информации, которую специалисты-проектанты должны учитывать в своей повседневной работе. Еще сравнительно недавно сумма человеческих знаний удваивалась за десять лет. В ближайшее время такое же накопление будет происходить за один-два года. В результате доля рабочей силы, занятой обработкой информации, особенно в сфере проектирования, научных исследований и инженерно-технического творчества, постоянно растет.
Один из результатов научно-технической революции -- экспоненциальный рост сложности используемой техники, и главным образом создающейся техники, сложность используемых технологий, транспортных и производственных связей. По оценкам специалистов, сложность продукции машиностроения (самолет, автомобиль, трактор и т. д.) выросла в среднем в 6 раз за последние три десятилетия. Поэтому становится актуальной проблема автоматизации проектирования.
Системы автоматизированного проектирования (САПР) начали внедряться в конце 50-х гг. для технических расчетов, в 60-х гг. -- для проектно-конструкторских работ (ЭВМ использовалась в режиме пакетной обработки данных). Так, разработанные САПР технологических процессов (САПР ТП) позволяют проектировать на ЭВМ технологические процессы горячей штамповки и штампы, выдавая всю необходимую технологическую информацию. Человек участвует только в кодировании исходных данных.
Возможны два принципиально различных способа автоматизированного проектирования: 1) синтез проектируемого объекта (конструкции, технологического процесса, цеха) применительно к заданным конкретным требованиям и технико-экономическим условиям при крупносерийном и массовом выпуске продукции (индивидуальное проектирование); 2) поиск с использованием информационно-поисковых систем по заданным характеристикам типового или группового объекта из имеющейся в памяти ЭВМ номенклатуры объектов для предприятий с единичным, мелкосерийным и серийным характером производства (групповое или типовое проектирование). Например, при проектировании типовых и групповых технологических процессов штамповки в САПР ТП, описанных в работах [13, 14, 28--36], предусматривается возможность усечения имеющегося в памяти ЭВМ группового процесса на "комплексную деталь", в которой соединены все возможные элементы и их сочетания для выбранного класса деталей. Описание группового технологического процесса для комплексной детали представляет собой список технологических операций (технологический маршрут) с закрепленными за каждой из них оборудованием и оснасткой. Технологический процесс для каждой конкретной детали, принадлежащей данной группе, определяется выбором из группового технологического процесса операций необходимых для изготовления этой детали. При выборе операций используют формализованные правила (условия), устанавливающие соответствие технологических, конструктивных и производственных параметров детали, с одной стороны, и операций технологического процесса, размеров и типов оснастки -- с другой. Такие САПР ТП предназначены в основном для предприятий с единичным и мелкосерийным производством.
На предприятиях с массовым и крупносерийным производством повышаются требования к качеству проектного решения. Даже незначительное уменьшение, например, расхода металла или трудозатрат в одном технологическом процессе дает большой экономический эффект при изготовлении сотен тысяч и миллионов деталей. При этом необходимы индивидуальное проектирование (синтез) технологического процесса и оснастки применительно к изготовляемой детали с учетом особенностей ее формы и размеров и возможностей используемого технологического оборудования, а также оптимизация проектного решения. Процесс проектирования разбивают на элементарные, но универсальные операции (элементы расчетов, принятия решений, геометрических преобразований и др.), каждая из которых уже не зависит от особенностей деталей и проектируемых процессов. Однако в совокупности комплекс элементарных операций обеспечивает принятие решения для деталей любых форм и технологических требований для выбранного класса задач [20].
В 70-х гг. появление мини-ЭВМ и терминалов дало возможность получать с помощью САПР ТП чертежи и графики в интерактивном режиме при небольших трудовых и финансовых затратах.
САПР позволяет ускорить процессы проектирования и повысить качество проектов, быстрее использовать новейшие достижения науки и техники, лучше удовлетворять потребности в новых изделиях.
Процессы автоматизированного проектирования и автоматизированного производства объединяют не только функции конструирования изделий, выполнения необходимых чертежей и разработки программ для оборудования с числовым программным управлением (основные функции систем САПР), но также целый набор функций, связанных непосредственно с управлением технологическими процессами и производством. Объединение функций проектирования и управления технологическими и производственными процессами особенно эффективно при создании гибких производственных систем.
Как отмечает Г. Л. Смолян, широкая и комплексная автоматизация различных процессов на базе использования ЭВМ есть нечто большее, чем замена ручного труда машинным, это не просто управление машинами с помощью других машин, как нередко представляется на первый взгляд; появляется новая, "интеллектуальная технология", охватывающая все в принципе возможные объекты управления -- операции, ресурсы, оценки. Переход к этой новой "технологии", использующей ЭВМ, в историческом плане, по-видимому, куда более революционен, чем появление поточного производства, конвейерных линий и систем автоматического регулирования [11, 161.
При освоении этой новой технологии очень важно рационально распределить функции между человеком и ЭВМ (см., например, работу [16]), особенно при решении вопроса об автоматизации принятия решений. Решения могут приниматься в условиях определенности, риска или неопределенности.
Если условия принятия решений определены, т. е. задача хорошо формализована, для принятия оптимального решения могут быть использованы известные методы исследования операций, например, при решении оптимизационных задач при автоматизированном проектировании в САПР ТП, описанных в работах [2, 3, 6, 8, 15, 17, 20].
В условиях риска решение принимается на основе стохастических моделей, оценивающих вероятность тех или иных событий [19]. При этом у специалиста-проектанта отсутствуют точные знания о проектируемом объекте и о закономерностях изменения его показателей (например, о том, как будут изменяться технико-экономические показатели проектируемого процесса при изменении его параметров). Поэтому и наилучшие решения будут получаться с какой-то определенной вероятностью, т. е. не всегда.
Еще более сложным становится принятие решений в условиях неопределенности, когда трудно получить не только достоверную, но и вероятностную оценку качества решений. Часто при проектировании даже самые лучшие эксперты расходятся во мнениях о том, какое решение приведет к успеху, какое -- нет.
Как показал опыт, человек, принимая решение в условиях неопределенности, плохо оценивает вероятность будущих событий (большую вероятность назначает событиям, которые он лично чаще встречал), плохо оценивает априорную вероятность, практически неправильно ориентируется в условиях многокритериальной оптимизации, когда число показателей качества решения велико (3 и больше). В условиях неопределенности у человека проявляется плохая устойчивость (повторяемость) ответов, т. е. в разное время и при разных состоянии здоровья, настроении человека могут быть получены разные решения в одинаковой ситуации. Часто нетранзитивность ответов: объект А лучше Б, Б лучше В, В лучше А. Человек во многих случаях приспособляет задачу к своим возможностям, искажая ее. Ответ может зависеть также от того, как человеку подана информация.
В то же время опыт функционирования многих систем показал, что одно из главных преимуществ человека, по сравнению с системами, реализующими автоматическое принятие решений, -- возможность творческого соотнесения запрограммированных действий и операций с реальностью, их корректирование и выработка эффективных решений и способов поведения в непредвиденных, изменяющихся ситуациях. Интеллектуальный механизм принятия решения заключается в переработке информации, фактических данных в управляющее воздействие. Главное в такой переработке -- выделение из нее смысла или придание ей смысла. Такое осмысление ситуации с необходимостью связано с элементами субъективного порядка, отражающими целевые, мотивационные, ценностные установки и ориентации лица, принимающего решение. Именно поэтому механизмы смысловой обработки информации и ее оценки не рутинные, не повторяющиеся, не программируемые. Это обстоятельство во многом задает пределы автоматизации [11].
В условиях, когда критериев качества принимаемого решения много, выбор наилучшего, по мнению проектанта, решения осуществляется без полного осознания причин и правил выбора именного этого решения, понимания, насколько и почему оно лучше альтернативных.
Конечно, математические модели сложных процессов и систем, реализуемые на высокопроизводительных ЭВМ, дают возможность проектантам увидеть содержание своей деятельности с новых позиций, на более высоком уровне оценить последствия возможных решений, проверить и обосновать интуитивные предположения [16].
Примером принятия решения в условиях многокритериальности может служить оптимальное автоматизированное проектирование механических цехов, описанное в работах [6, 17], где при наличии десятков тысяч переменных (вариантов деталеопераций) необходимо принять оптимальное решение по выбору числа и типа станков и автоматических линий, чтобы обеспечить выпуск заданной продукции и получить в каком-либо смысле наилучшее сочетание многих показателей проектируемого цеха: стоимости выпуска заданной продукции, объема капиталовложений на приобретение оборудования и строительство, площади цеха, числа работающих, уровня механизации труда, удельного веса прогрессивного оборудования, рациональности его использования и т. п. При такой многокритериальности (и противоречивости частных целей) отсутствует объективная оценка -- какое решение лучше в каждом конкретном случае. Автоматизированная система позволяет имитировать различные варианты проекта цеха при разных ограничениях (по площади, числу работающих, затратам и т. п.), задаваемых проектантом, и давать оценку всех показателей для каждого варианта. Но выбрать наиболее пригодное решение в каждом конкретном случае должен человек, который получает от ЭВМ дополнительную информацию о том, как изменяются все показатели цеха при разных ограничениях, поэтому его решение хотя и будет субъективным, но опирается на более точные знания о проектируемом объекте.
В работах [6, 17] показано, что применение ЭВМ обеспечивает получение таких проектов строительства и реконструкции цехов, которые требуют приблизительно на 20 % меньше затрат, чем проекты, полученные без моделирования.
Как показывает опыт внедрения на разных предприятиях САПР ТП горячей объемной штамповки, в которых решения принимаются автоматически по имеющимся в САПР ТП алгоритмам, в силу специфики производственных условий каждого завода и бесконечного многообразия форм деталей внедрение САПР ТП на каждом заводе требует проведения трудоемкой работы по корректированию ряда используемых в САПР ТП алгоритмов.
Такого корректирования требуют, в основном, алгоритмы для решения в САПР ТП задач двоякого характера: предсказания и распознавания. Если модели (и алгоритмы), обеспечивающие решение в САПР ТП горячей штамповки задач предсказания, создаются и корректируются с применением методов теории обработки металлов давлением, математической статистики и других общетехнических дисциплин, то создание и корректирование моделей, обеспечивающих решение в САПР ТП задач классификации и распознавания, до недавнего времени в связи с отсутствием адекватных методов осуществлялось в основном интуитивно или по приближенным алгоритмам, что не всегда обеспечивало высокое качество проектируемых технологических процессов. Методы теории распознавания образов позволяют более эффективно алгоритмизировать эти сложные задачи и обеспечить совершенствование разработанных САПР. Использование некоторых методов обучения распознаванию образов позволило разработать обучающие программы проектирования штампованной поковки [1--3 и др.].
Как известно, при совершенствовании производственных процессов уточняются и правила проектирования в зависимости от возможностей штамповочного цеха, состояния оборудования, серийности производства и конфигурации штампуемых поковок. Указанные факторы не одинаковы для каждого завода. Следствие этого -- существующие разнообразия в применяемых правилах проектирования на различных заводах.
Возникает необходимость в создании САПР ТП, способных обучаться, т. е. в построении дополнительных алгоритмических средств, цель которых -- адаптация отдельных алгоритмов и
Похожие статьи
-
Без применения технологической оснастки в каком-либо производстве обойтись невозможно. Так, при выполнении любой технологической операции требуется...
-
САПР в целом к различным и изменяющимся производственным условиям. - САПР
Существующие методы проектирования процессов штамповки, основанные на использовании ГОСТов, нормалей и других технологических рекомендаций, не...
-
Рассмотрев варианты технологических процессов, обеспечивающих примерно одинаковое качество изделий, соответствующее требованиям технического задания,...
-
ВВЕДЕНИЕ - Планирование организации производства продукции на предприятии АПК
Организация производства неразрывно связана с технологией. Технология устанавливает последовательность выполнения операций по превращению предметов труда...
-
Введение - Производство бумаги
Автоматизация технологического процесса - это совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять...
-
ВВЕДЕНИЕ - Электрический привод производственного механизма
Электрическим приводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для приведения в движение рабочих органов машин и управления их...
-
Введение - Производство колбасных изделий
Технология - Наука о наиболее эффективных способах промышленного производства товаров. На выбор технологии производства влияет много факторов: Вид...
-
Введение - Автоматизация процесса сухого помола цементного клинкера в трубной шаровой мельнице
Техническое перевооружение предприятий стройиндустрии, ускоренное внедрение новых интенсифицированных технологических процессов невозможно без...
-
ВВЕДЕНИЕ - Техника сборки и сварки трубы с тройником и заглушкой
Сварка труба шов Один из основных путей совершенствования технологии сварки связан с переходом на компьютерное регулирование сварочного процесса. Там,...
-
Работы по ТТП осуществляются в два этапа. - САПР
Первый этап - классификация деталей в группы конструктивно-технологического подобия и выбор типового представителя каждой группы. Подбор деталей в такие...
-
Организация технологической подготовки производства - САПР
Задачи и содержание единой системы технологической подготовки производства Технологическая подготовка производства (ТПП) представляет собой совокупность...
-
Введение - Методология создания сложных технологических систем
Современный системный анализ - прикладная наука, которая ориентирована на прояснение причин возникновения проблем и на формирование вариантов их...
-
Введение - Цифровая система автоматического регулирования температуры воды в баке
Проблема автоматизации в различных отраслях народного хозяйства является в настоящее время одной из ключевых и ее решение относится к одному из...
-
Метрология как наука и область практической деятельности человека зародилась в глубокой древности. На всем пути развития человеческого общества измерения...
-
Введение - Гибкие автоматизированные производства и системы (на примере НПИ "Уралучтех")
Изучение учебного материала проводил в соответствии с достижениями науки и техники. В настоящее время в зависимости от уровня организационной структуры...
-
Введение - Проектирование механической системы промышленного робота манипулятора Unimate Puma 560
Промышленный робот - автоматическая машина, состоящая из манипулятора и устройства программного управления его движением, предназначенное для замены...
-
Введение - Автоматика и автоматизация технологических процессов
Курс "Системы управления технологическими процессами" ("Автоматика и автоматизация технологических процессов") направлен на изучение вопросов управления...
-
Введение - Применение ионного микроскопа
Ионный микроскоп - микроскоп, в котором для получения изображения применяется создаваемый источником пучок ионов. По принципу действия ионный микроскоп...
-
Следует отметить, что величина технологической себестоимости изготовления отдельных изделий (деталей узлов) в значительной мере зависит от объема...
-
Введение - Проектирование домкрата
Основы проектирования - дисциплина, в которой рассматриваются вопросы проектно-конструкторской деятельности в профессиональной среде на основе системного...
-
ВВЕДЕНИЕ - Расчет надежности технических систем на стадии проектирования (прогнозирующие расчеты)
Целью данной работы является анализ особенностей расчетов надежности технических систем на стадии проектирования (прогнозирующих расчетов). Актуальность...
-
Автоматизация технологической подготовки производства - САПР
Одним из решающих направлений совершенствования ТПП является создание и эффективное использование автоматизированных систем, основанных на широком...
-
В настоящее время первичным звеном сложных производственных систем крупных предприятий является поточное производство - форма организации производства,...
-
Введение - Проектирование и реализация демонстрационных моделей пластиковых окон
Окно - световой проем в стене здания, который является также смотровым и вентиляционным отверстием. Окно, его пропорции, конструкция должны удовлетворять...
-
Введение - Разработка технологического процесса на изготовление детали "Фланец"
Будущие учителя технологии и предпринимательства должны владеть знаниями по обработке конструкционных материалов, а именно знаниями о свойствах...
-
Введение - Автоматическая система регулирования температуры сушильного шкафа
Совершенствование технологий и повышение производительности труда во всех отраслях промышленности относится к важнейшим задачам технического прогресса....
-
Классификация автоматизированных систем (АС) Условно модель любой целесообразной деятельности можно представить как систему, состоящую из объекта...
-
ВВЕДЕНИЕ - Очистные сооружения водопровода г. Нижний Тагил
Водоподготовка процесс сложный и требует тщательного продумывания. Существует очень много технологий и нюансов, которые прямо или косвенно повлияют на...
-
Штамп предназначен для серийного производства деталей, усилитель. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ И УСЛОВИЙ РАБОТЫ, ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Штамп...
-
Введение - Технология сварки трубных конструкций из низколегированной стали
История развития сварочного производства В решение задач научно-технического прогресса важное место принадлежит сварке. Сварка является технологическим...
-
ВВЕДЕНИЕ - Получение Fe порошков размолом в мельницах
Порошковой металлургией называют область науки и техники, охватывающую производство металлических порошков, а также изделий из них или их смесей с...
-
В основных направлениях экономического и социального развития Республики Казахстан на 2010 - 2015 годы и на период до 2030 года поставлена задача во всех...
-
Введение - Автоматизация линии нанесения никеля
Автоматизация производства - процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком,...
-
Введение - Изготовление оконного блока с раздельным переплетом, фрамугой и форточкой
Для производства изделий из древесины исходный материал в виде досок, листов фанеры и древесных плит (а также круглых древен) требуется предварительно...
-
Низковольтные нейтронные генераторы имеют широкое применение в науке и в технике. Ими пользуются физики и химики, геологи и биологи, медики и инженеры....
-
ВВЕДЕНИЕ - Разработка конструкции и элементов технологии изготовления измельчителя древесных отходов
ЗАО "Союзлесмонтаж" 47 год осуществляет изготовление оборудования и монтаж объектов различной сложности, как на крупных предприятиях, так и на малых...
-
Вы пьете чай? А уверены, что вы пьете настоящий, хорошо заваренный чай - вкусный, ароматный и полезный для здоровья напиток? Думается, не каждый может...
-
Введение, Режим резания и геометрия срезаемого слоя - Режимы резания
Резание технологический трение От современных машин требуются высокие эксплуатационные и технико-экономические характеристики, надежность работы. Проходя...
-
Введение - Кинематический расчет привода главного движения станка мод. ВМ127М
Процесс конструирования - это непрерывный процесс творчества, использующий анализ и синтез. Любое изделие до того как появиться таким, каким мы его...
-
Введение. - Разработка маршрута обработки поверхности деталей
Точность деталей машин характеризуется отклонением действительных размеров элементов детали от заданных (погрешности размеров), отклонениями формы...
Введение - САПР