Розробка принципів та методів автоматизації проектування технологічних процесів корпусообробного виробництва

Показано, що однією з причин відсутності САПР ТП у суднобудуванні є складність автоматизації окремих задач технологічного проектування, які носять творчий характер (побудова формалізованого образу об’єкта виробництва і проектування принципової технології його виготовлення). Це обумовлено наступними особливостями технологічного проектування:

– перевагою обсягу якісних характеристик об’єктів предметної області серед тих, що використовуються при проектуванні (наприклад, деталь характеризується формою контуру, типом поверхні) ;

– обмеження в задачі проектування носять в основному характер логічних умов (наприклад, ЯКЩО деталь має криволінійний контур ТА товщину від 5 до 100мм, ТО вирізування здійснюється на машинах з числовим програмним керуванням ТА розмічування не здійснюється).

На основі аналізу даних особливостей зроблено висновок про доцільність використання СФЗ при вирішенні задач технологічного проектування. Проведено аналіз структури і принципів роботи систем подібного класу, основною відмінністю яких є можливість введення, збереження у формалізованому вигляді та використання знань, отриманих від експертів (звідси інша назва – експертні системи), для вирішення задач у вузькій предметній області.

Розділ 2. Системне моделювання процесів автоматизованого технологічного проектування. Виконано системний аналіз процесів технологічного проектування КОВ з метою організації найбільш ефективної автоматизації. Наведено розроблені моделі процесів технологічного проектування КОВ. В основу моделювання покладено елементи математичної теорії систем, що дозволило отримати опис процесів технологічного проектування на будь-якому необхідному рівні декомпозиції. При цьому процес проектування S описується системою

 

де S1 – зовнішній, а S2 – внутрішній описи процесу проектування, Vi – множини, що об’єднують входи та виходи процесу проектування, Tk – множина проектних процедур, i = 1.. m, k = 1.. n.

Наприклад, входом процесу проектування є інформація про деталь і виробничу систему, а виходом – опис структури і характеристик ТП; прикладами проектних процедур є генерація множини маршрутів виготовлення деталі та вибір з них оптимального.

На основі цієї моделі з використанням методології SADT розроблена функціональна модель процесів технологічного проектування КОВ (рис. 1). Розробка моделі дозволила визначити: основне призначення підсистеми проектування маршрутів виготовлення деталей і вимоги до неї; функції, які виконуються підсистемою, та її зовнішні зв’язки; характер і зміст задач, які вирішуються технологом при автоматизованому проектуванні ТП КОВ.

Розроблена концептуальна модель підсистеми проектування маршрутів виготовлення деталей (рис. 2). Ця модель враховує наступні особливості роботи підсистеми: основна функція підсистеми – проектування; експлуатація підсистеми здійснюється у складі САПР ТП; якість та достовірність отриманих рішень залежать від актуальності інформації про стан виробничої системи.

Підсистема функціонує у двох режимах: конфігурування, при якому формується база знань, та експлуатації, у процесі якої безпосередньо виконується проектування маршрутів. У першому випадку робота з системою здійснюється через інтерфейс експерта, що дозволяє використовувати модуль редагування бази знань, а в другому – через інтерфейс користувача, що дає доступ до модуля логічного виведення та модуля пояснення прийнятого рішення.

База даних містить у собі фактографічну інформацію про деталі та виробництво, а також сервісні дані (історія та проміжні результати роботи модуля логічного виведення). База знань використовується для збереження закономірностей предметної області, відповідно до яких здійснюється проектування маршрутів. На початкових етапах формування бази формалізованих знань необхідна наявність системного аналітика, який володіє навичками структурування знань та виявлення глибинних закономірностей. Згодом корегування бази знань може бути здійснене технологом-експертом.

Розділ 3. Математичне та інформаційне забезпечення процесів автоматизованого технологічного проектування. У розділі розглянуто математичні моделі об’єктів предметної області, структура і зміст бази технологічних знань, а також моделі процесів прийняття рішень при проектуванні маршрутів виготовлення деталей корпусу судна.

Математична модель ТП описується сукупністю відносин, які визначають його структуру, та технічними характеристиками. Структура ТП задається за допомогою направленого зв’язаного графа без циклів, множина вершин якого відповідає технологічним операціям, а множина дуг – бінарним відносинам, які відображають їх упорядкованість. Для вирішення задачі автоматизованого проектування становлять інтерес такі технічні характеристики ТП, як собівартість, трудомісткість, тривалість.

Математична модель деталі являє собою множину ієрархічно організованих матриць. При цьому зміст матриці, яка належить верхньому рівню, задовольняє запити проектування маршрутів, а нижніх – визначення параметрів операцій. Такий підхід дозволяє структурувати усю конструктивно-технологічну інформацію про деталь та сприяє підвищенню ефективності її збереження та обробки.

Класифікація деталей, прийнята у суднобудуванні, в значній мірі орієнтована на використання її технологом. Її застосування при автоматизованому проектуванні ТП недоцільне, оскільки вона не враховує важливі з точки зору технології виготовлення характеристики деталі (наприклад, товщину і марку матеріалу). На відміну від даного підходу в дисертаційній роботі запропоновано виділяти ті атрибути деталі, які впливають на проектування ТП її виготовлення. При цьому кожний атрибут ai представляється трійкою

 

ai = < ni, ti, vi >,

 

де ni, ti, vi – відповідно назва, тип і значення i-го атрибута. Наприклад, <«товщина», «ціле», «12»>, <«наявність фасок», «булево», «так»>.

При побудові моделі виробничої системи застосовується функціональна декомпозиція. Кожна підсистема визначається через множину цілей її функціонування (наприклад, різання, зняття фасок, гнуття), а також технологічні характеристики. Аналогічно до моделі деталі, фіксуються ті характеристики, які впливають