автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Интеллектуальная компьютерная технология конструкторско-технологической подготовки механообрабатывающего производства

НАЩОНАЛЬНИЙ ТЕХНГШИЙ У1ПВЕРСИГЕТ УЕРА1НИ "КШВСЬКИЙ ПОЛГГЕХН1ЧНИЙ ШСТИТУТ"

ггз од 1 «

л

> ' * на. правах рукопису

УДК 658.512:621.7:001.5

ГЛОБА ЛАРИСА СЕРГПВНА

ШТЕЛЕКТУАЛЬНА КОМПЬЮТЕРНА ТЕХНОЛОГ1Я КОНСТРУКТОРСЪКО- ТЕХНОЛОПЧНО! ШДГОТОВКИ МЕХАНООБРОБЛЮЮ ЧОГО ВИРОБНИЦТВА.

СПЕЩАЛЬШСТ! 05.13.05 - Систпеми аетоматизаци проекту ван-ня

щ

доктора техючних наук

АВТОРЕФЕРАТ дисертаци на здобуття наукового ступеня

Киш - 1996

Дисертащею е рукопис

Роботу виконано на кафедрах технологи приладобудування та САПР Нацюнального Техн1чного Унверситету УкраТни "КиТвський пол1техИчний ¡нститут"

Науков1 консультанти: доктор техн|'чних наук,

професор Остаф'ев В.О.

Провщна установа : Харювський науково-доашдний ¡нститут

технологи машинобудування.

Захист вщбудеться 16 грудня 1996 року о 14-30 на зааданн1 спещалюованоТ вченоТ ради Д 01.02.17 в Национальному Техничному Ун1верситет'| УкраТни "КиТвський пол1техн!чний ¡нститут"

за адресою: 252056, КиТ'в-56, проспект Перемоги 37, корп. 12 ауд. 114.

3 дисертац!ею можна ознайомитися в б!блютец1 Национального Техничного Университету УкраТни "КиТвський полтехннний ¡нститут".

Автореферат роз1сланий "_" листопада 1996 року

доктор техннних наук, професор Петренко А.1.

Офщ)йш опоненти: доктор техннних наук,

професор Забара С.С.

доктор техннних наук, професор Молчанов О.А.

доктор техннних наук, професор Зеню'н А.С.

Вчений секретар спец!ал13ованоТ ради Д 01.02.17

Загалъна характеристика роботи

Актуалътсть тематики дисертацШпоТ робота Характерными рисами сучасного виробщщтза е випуск виробхв з бшыл високими показниками рхвня технологично! щдготовки виробництва (ТПВ), Що обумовлено шдвщценою складтстю конструкции вироб!в, шдвищенням вимог до ix розробки та виготовлення, частою змшою ix номенклатури, а вщповщно, зростанням циклу та обсяпв щдготовки виробництва. Основу любого виробничого процесу складас технолопя виготовлення дстал1 i саме в шй закладено потенцшш 'можливосп щдвищення еконолично! ефективност! виробницгва.

Разом з тим методолопя ЕСТПВ мае ряд суттевих недолцов, rnci обмежуготъ можлив1сть Ii використання при створенш комп'ютерыих технологий ТПВ, необхщвлсть в чому об'сктивно ¿снуе через значну працемютюсть процесу технолопчно! щдготовки виробництва: в комплекс! проектних poöiT на виробництв! розробка технолопчного проекту в ряда випадкгв за працемютюстю складас бия половини ycix витрат на проектування. Bei в1дом1 в св1Товш практищ спроби комп'ютеризацп ТПВ базуються на методолопях, еквивалентних ЕСТПВ. Тому вони принципово не придатщ для використання в практищ ТПВ. Саме за ui ею причиною технолопчш служба В1тчизняних шдприемств мають досить низький та малоефективний ргвень комп'ютеризащ!

MoHunmicTb усунення вказаних недолпйв методологи ЕСТПВ ¡снуе, але вона в першу чергу полягае в необхадносп створення принципово ново! методолоп! технолопчно! гпдготовки механооброблюючого машинобудовного виробницгва, передбачаючо! рцлення наступних проблем: - створення ■ теорИ сучаено! комп' ютеризовано! ТПВ; - створення алгоритмичного забезпечення на ocHosi т&ко! теорц; - використання можливостей штучного штелекту при оптим1защ! шдивадуальних та колективних рцпень в процеш проектування техволопчних процессе виготовлення деталей; - розробки та реал1защ1 пгтелектуалыю! комп'ютерно! гнучко! технологи технолопчно! щдготовки машинобудавного виробництва.

Тому розробка Teopii та формализовано! методолоп! технолопчкого проектування, призначено! для створення гнучких аггелектуальних комп'ютерних технологш технолопчно! щдготовки механооброблюючого виробництва, е досить актуальною задачею.

Мета дапоХ дисертацшво! роботи полягае в розробщ ново! методолоп! технолопчно! подготовки виробництва, яка вщкривае можливосп для створення штелектуально! комп'ютерно! шформацшно! технологи технолопчно! шдготозки виробництва та забезпечуе формування документ1в ТПВ на основ! :

- функщонально повного перелису елементарних, алгоритмично коректних функцюнальних задач, призначених для проектування докуменйв ТПВ;

- метод1В прийняття оптимальних колективних техшчних ршзень з використашшм штучного штелекту;

- принцитв гнучко! адаптащ! до конкретного виробничого середовища та зимог сучасного ринку;

та тако!, що дозволяв шдвигцити ефектившеть та ягастъ технолопчно! щдготовки машинобуд!Вного виробництва, наблизити якзеть продукци до р]вня евггозих стандарте.

Осповт задачi досщцжевпвя: 1. Анализ методолоп! та теоретичних положеяь розробки технолопчних процесгв та докуменпв технолопчно! подготовки виробництва для машино- та

приладобудування, а також можливостей в'щомих комп'ютерних технологий виробництва з метою визначення направления !х удосконалення.

2. Розробка (на основ! загальних правил формування технолог!! виготовлення деталей в машинобудуванш) ново1 формализовано! теори системного (взаемопов'язаного в простор! усього комплексу задач технолопчно! подготовки виробництва) проектування технолопчних процеав та документов технолопчно! гпдготовки машинобудовного виробництва, призначево! для створення штелектуально! комп'ютерно! технологи конструкторсько-технолопчного проектування.

3. Створення алгоритмхчного забезпечення для ново! методологи проектування документа технолопчно! шдготовки машинобудавного виробництва.

4. Використання можливостей штучного ¡нтелекту при оптишзацй ¡ндиввдуалышх та колективних техшчних рцпень, що наповнюють документи ТПВ.

5. Розробка та реал!загця гнучко! штелектуально! комп'ютерно! технологи технолопчно! гпдготовки машинобуд1вного виробництва, яка основана на новШ методологи.

Метали дослшжевь:

Поставлен! задач! визначили метода дослвджень, що використовувалися. При виконанш роботи використовувалися теоретичш та експериментальш методи досшджень. Теоретичш дослщження включали математичне моделювання та класифжаццо об'аспв проектування: вироб!в, деталей, техпроцеав, виявлених законом1рностей конструкторсько-технолопчно! гпдготовки виробництва. Робота базуеться на лопчному анал!з! та узагальнет передового вп-чизняного та закордонного досвщу автоматизацц процесу конструкторсько-технолопчно! шдготовки виробництва, а також виробка на цщ основ! ягасно нозих методолопчних ркпень, яга запропоноваш для практичного використання при комп'ютеризованому виготовленш деталей та вироб!в широкого диапазону складност! ( 31 складними як геометрично, так ! технолопчно характеристиками). Для форматзацп системних характеристик об'егепв дослщження, а також конструкторсько-технолопчних законошрностей використовувався апарат математично! логики, теори множин, теорп баз даних та теорп систем, теорп програмування, об'ектно-ор!ентованого анализу, пггучного ¡нтелекту.

Запропоноваш методи та програмне забезпечення, що Ы реал!зуе, дослщжувались експеримеотальпо при впровадженш та промисловш експлуатацп комп'ютерних технолопй конструкторсько-технолопчно! шдготовки. дЬочого виробництва. При цьому використано сучасне апаратне та базове програмне забезпечення.

Наукова новизна роботи:

Розроблена нова методолопя технолопчно! гпдготовки виробництва, яка призначена для створення гнучко! штелектуально! комп'ютерно! технологи конструкторсько-технолопчно! шдготовки машинобудавного виробництва, що дозволяе в 3-5 раз!в скоротити строки гпдготовки виробництва та наблизити ягасть випускасмо! продукцп до ршня свшших стандарпв. У склад! методологи розроблено : -нова теор1я системного (взаемопов'язаного в простор! усього комплексу функцюяальних задач технолопчно! шдготовки виробництва) проектування технолопчних процесгв та документ!в ТПВ; -математичш модел! предметов ! процес!в , що складаютъ суть теорп; -методи ринення елементарних функцюнальних задач проектування документов ТПВ; -методика прийняття оптимальних колективних техшчних ркпень на основ! динам!чного програмування в умовах единого комп'ютеризованого шформацшного простору конкретного виробничого середовища; - визначено перелж штелектуальних задач, призначених для формування документов ТПВ та розроблено концепцп для створення оболонок

експертних систем, що реалозують ргаення кожно! штелектуально! задач! вказаного перетку. Розроблено алгоритм1чне забезпечення для запропоновЕЛо! методологи в цолому. Створена та реал1зована штелектуальна комл'ютерна технолопя конструосторсько-технологочно! тдготовки машинобудовного виробництва на основ! розроблено! ново! методологи.

Практичае зпачеввя робота полягае у вклад! в удосконалення конкретного виробництва, що складаетъся з :

1. Створення сучасно! високоефективно! хнучко! штелектуально! комп'ютеризовано! технологи конструкторсько-технолопчно! тдготозки механооброблюючого виробництва, яка дозволяе швидко та легко реагувати на змшу номенклатури деталей, значно скоротити цикл подготовки виробництва виробш довшьно! складносг!, що виражаеться в скороченш строгав ТПВ в 3-5 разов, оперативно та своечасно реагувати на вимоги ринку.

2. Впровадження онтегроозано! штелектуально! комп'ютерно! технологи конструзсторсько-технолопчно! гпдготовки механооброблюючого виробництва на машинбоудавних тдприемствах замгсть традицшних методов конструкторсько-технолопчно! тдготовки виробшщтва. ;

Реатзапш роботл. Bei теоретично дослодження були застосовщ при розробщ та впровадженш значно! гами систем конструкторсько-техяололчно! шдготозки виробництва на конкретних тдприемтсвах, зокрема Кшвському мотоциклетному завода, Кшвських виробничих об'еднаннях "Завод Арсенал5', "ом. Артема", "iM. Петровського", "Веста", Хмельницькому виробничому об'еднаш "Темп", досланному тдприемств! ICM та учбовому процесо на кафедрах САПР та технологи приладобудування НТУУ "КШ". На ochobi розроблених принцитв автоматизацо! конструкторсько-технолопчно! подготовки виробництва було розроблено ряд apximiB та баз даних конструкторсько! та технолопчно! документацп, шетрументхв та обладнання, яю впроваджено у виробництва Методично принципи розробки сучасних комп'ютерних техиологш застосовано в учбовому процесо.

До захнету пуопонуютвея ваступш положения дисертаиШвоI роботи:

1. Методология i теоретичш положения системного (взаемопов'язаного в простор! усього комплексу задач технолопчно! подготовки виробництва) проектування технолопчних npotjecis та документе технолопчно! подготовки машинобуд!вного виробництва.

2. Математика модел! технолопчних об'ектов та документа технолопчно! тдготовки виробництва, зв'язгав мож характеристиками довольно! номенклатури деталей та технолопчними особливостями виробничого середовища шдприемства.

3. Формализован! методики шучкого динамочного синтезу оптимально! структури технологи виготовлеошя детал1 з використанням систем штучного интелекту для оргатзац!! процесу динамино! попарно! взаемодп елементарних функцоональних задач на всьому npocropi комплексу задач технолопчно! ¡тдготовки механооброблюючого виробництва.

4. Методики оптимозащ! рцнень кожно! з фушщюнальних задач технолопчно! тдготовки воиробництва на осново динам!чвого програмування, яоа обмежують потужтстъ простору прийняття ргшень та мцтнзують колькость ггерацой при прийнятт! колективодах техтчних рошень.

5. 1нтелектуальне гнучке алгоритмочне та програмне забезпечеошя, що реалозуе запропоновану методологою та дозволяе, по-перше, уникнути жорсткосп розм!рковуванъ та, по-друте, зменшити працемосткость алгорютшв, рошаемих функцюнальних задач технолопчно! подготовки виробництва мЬпмум на порядок.

6. Принципи створення систем штучного онтелекту в облает! технологи машинобудування на основ! предикатних моделей знань на вщзнаку вод

традигцйних продуцшних моделей, що дозваляють процес ргшення задача супроводжувати доказом вхропдносп I! рцпення.

7. 1нтелектуальна комп'ютерна технолопя конструкторсько-технолопчно! подготовки механооброблюючого виробництва з високим р1внем днтеграцп проектних рошень та мшомальними витратами на адаптащю для розвоматтодах галузей машинобудування.

Апробашя роботи. Основш положения дисертащйно! роботи доповщалися на ощжнаробних конференциях : "PROLAMAT-88", Dresden, GDR, 1988;14-th IFIP Conference on "System modeling and Optimization", Leipzig,GDE, July 3-7, 1989; The International Conference on Manufacturing Systems and Environment "Looking Toward the 21-st Century", JSME, Tokyo, Japan, 1990 ; The Fifth International Manufacturing Conference in CHINA 91 - IMCC 91, HONG KONG, 1991; International Computer Science Meeting "MicroCAD-system", Kharkov, 8-13 June 1993; можнароднш конференцп "Оснастка-94", Ки!в, 1994;The 1-st ISICIMS'94 Conference, Seoul National University, 1994; The International Conference -JCCJM'95, Gintic Institute of Manufacturing Technology, Singapore, 1995; "Оснастка-96, Ки'ш, 1996 та ряда всеукрашсьхих конференцой.

11убл1кацИ Результата дослдджень викладеш в 67 роботах i монографп.

Структура та обсяг роботи. Дисертащя складаеться з вступу, плести глав, загальних висновков, викладених на 337 сторшках машинописного тексту, списку л1тератури з 120 найменувань, 6 додатюв. Робота мгстить в co6i 67 малюшав, 34 таблиць

Основний змйяп роботи

У роботг обгрунтовуеться актуальность проблеми, що дослоджуеться, наводиться загальний огляд публжацш, пов'язаиих з темою дисертацн, наводиться перелок основних задач дослздження, зм1ст наукових положень, яга складають новизну та практичну цшшстъ роботи, та деяга питания реа_тзацп науково-техшчних результатов роботи. Робиться висновок про актуальшсть постановки в дисертацмшй робсгп тако! загально! задач! як розробка ново! методологи технолопчно! подготовки виробництва, що вщкривае можливоеп для створення штелектуально! комп'ютерно! шформацШно! технологи технолопчно! шдготовки машинобудгвного виробництва, яка забезпечуе формування документов технолопчно! шдготовки виробництва (ТПВ) на ociiobi :

- функционально повного перелжу елементарних, алгоритлпчно коректних функцюналыдах задач, призначених для проектування документов ТПВ;

- методов прийняття оптимальних колективних техшчних рнпень з використавням штучного штелекту та методу динамичного програмування;

- принцитв гнучко! адаптацп до конкретного виробничого середовища та вимог сучасного ринку;

та дозволяе шдвищити ефектившсть та шасть технолопчно! шдготозки машинобудавного виробництва, що виразитъся в скороченш строков ТПВ у 3-5 разов, наближент якоел продукци до р!вня свггових стандартов.

Проведет? детальний огляд сучасних принцитв розробки комп'ютерних технолопй конструкторсько-технолопчно! шдготовки виробництва, метод1в автоматизованого проектування технолопчних процесса, що використовуююгься. метод1в виготовлення деталей та пор1вняння можливостей зальновщомих технолопй та систем як вотчизняних, так i закордонних.

Багатормций досвод розробки вказаних документов ТПВ вщповщно до методологи ЕСТПВ на десятках машинобудовних тдприемств Украши свгдчить про те, що жодне з техтчних рошень, яга наповнюють документе, не

представляеться мозкливим оттопзувати навоть за мгткальним набором icpirrepiiB, що впливаютъ на ягасть ТПВ. Причини цього суттевого недошку полягають у наступному:

1. Сам передне функцюналышх задач проектування документ ¡в ТПВ, регламентований ЕСТПВ, не е коректним через змютовну неоднозначшеть кожноо функционально! задач! проектування в залежносп вщ типу формуемого документу. Породжуе таку некоректность вдарваность методологи ЕСТПВ вод умов конкретного виробництва та вщеутшеть в методологи мехашзму врахування його впливу. Цю першу причину мозгеливо усунути, якщо перелас функщональних задач проектування документов ТПВ, який вмицуеться в ЕСТПВ замшити новим, розробленим автором в диесертагщ передаком функщональних задач проектування документов ТПВ.

2. В формуванш одного документу ТПВ на деталь середньо! складности приймае участь приблизно 20 чоловне, фаховщв розного профипо (фог.1Л). Причому витрати пращ кожного з них обчислюються вщ 3 до 10-ти чоловоко-дшв. При тда структур! взасмозалежносп за осходшдаи даяими, необхщними для рнпення елементарних функщональних задач проектування, ям наповнюютъ оптимальними техшчними решениями козкний документ технологичного процесу (фог.З-2), очевидно, що за одну хтераццо Bci взаемопов'язат задач! вирппити неможливо. Як мшомум гальгасть огерацхй дор'ттае колькосп фах!вц!в, що приймають участь в npoyeci проектування техтчних рошень. Максимальна зк щлькость отерацш дорхвшое декартовому добутку вароагтв техтчних рошень, яко може запропонувати кояший з фаховщв, що беруть участь в формуванш документов ТПВ, якщо не використовувати метод динамичного ггрограмузания для оотгимозацц колективного рошення, приймаемого учасниками.

Таким чином, наявною е необходшеть використання одног-о з методов оптим!зацо! при прийнятто колективного ршгення в процесо формування документов ТПВ. Тага вимош в методологоо ЕСТПВ водсутт, так як i в наущ, що називаеться "Технология машинобудування". Цю другу причину можно усунути, якщо запропонувати принципово нову методологию формування документов ТПВ, основану, по-перше, на оптим1зацоо кожного з техтчних ршзень, що наловнюють документа ТПВ, подруге, таку, що обмежуе потужшеть простору для прийняття ршоень, а також використовуе методи оогттглпзацн, яга мшйшзують к!льюсть гтеращй при прийнятто техшчних рошень. Саме такик подход й поосладено автором в основу пропонусмоо методолог!!.

3. Методолопя ЕСТПВ не врахуе наявшеть штелектуальотах задач при прийшгт оптимальних рцлень по ксскнш з елемевтарних функцюнальних задач проектування, що формують комплект документов ТПВ. Разом з там, доля задач тако! категорп при формуванш документа ТПВ доеягае 80%. Вказаний недолок методологи принципово виослючае можлишеть придати методологи властив!сть водкритоетт як системи, тобто поповнення онтелекта системи новими знаниями та методами ршоення нових задач на цих знаниях.

Ефективно усунути цю причину дозволяе використання методов штучного онтелекту при формувангп документа ТПВ. Методологоя ж, запропонована автором, як раз й базуеться на методах штучного штелекту.

Все вищевикладене стало основною передумовою виконання роботи, тебто проведения анал1зу та детал1зацн перелоку функцюнальних задач, що виконуються в процесо технологочноо подготовки виробництва та розробки:

1) методолоп! системного (взаемопов'язаного в просторо усього комплексу задач технолопчноо подготовки виробництва) проектування документов ТПВ;

2) алгоритмов, що скорочують витрати пращ, та водповщного програмного забезпечення для реал!заодоо запропоновано! методологи;

3) введения систем штучного штелекту в процес динамично! попарно! взасмодп на всьому простор! комплексу задач технолопчно! подготовки виробництва;

4) оптим1зац1я рппенъ кожно! з функщональних задач ТПВ на основ! динам!чного програмування;

Кшьюсть фах1вц!в, постшно зайнятих на 5 деталях = 20 чол. 1 вироб = 10 тис. деталей; Працемютюсть = 101 чол/дет;

Працемк:тк1сть виробу в чол/днях = 3x10 чол/дн1в; За запропонованою методикою = 3x105 чол/дшв.

Ф1г. 1.1.

Структура шформацшвоХ взаемощИ па приплат задачх ироектування КТП да деталь.

I. 1нтерфейс конструктор-технолог (задача розтзнання креслення та КД).

'¿. ьиоар аоо проектування заготовки. В. МШ ] })и.'1Ь иНИЦУ .ДаШИ-ВЛИ 1!ЛИ1«ЦЦ ал клрли

вщеотермшалу.

4. цшр авдаднаяня.—]

Нришиуваяия структура (маршруту ЩШрсЩЖниШ) '1 ^.ии-ии, 1шшш прицеиу

а. Внрф йщцц! 0ШЫ1Т«Л.—Г

ТгЩгаикту и

"яулт " та функцш С.

гсписиОу Шаувлшц та уоаншкл. дшал!, шиначишш

И. Ироектуъання структури операций ( состав та послшовшсть переходов).

8. Проактунамщ (итшцлшцо рццучого шетрумштуг—-р

Ш. 111дЬ1р найЬлижчих до оптимальних типових ¿'1 ; J 11. ДришнувашАЛ ¿раекшрп рулу Р1.

_аЦлчынД кицтри.ш> траиаиуц руху П нал екраш цщыит^рмша-чуг-

1.3. оАроектування оптимальних режшив р1зання- | .14- Риарадуншс тыш1чшш. норм часу.—'-

1И. Шб1р ц.Ш}жцлльниш Ыирудцщу._|

IV. Ироехтування розмлцення виьирювальыюс оаз в шс-грументожхцях та шструментальному магазин! верстата. 114. ч^ормування управляючо! програми."

¡и. члцшуяшм ч'шш-ыил .шдт ал цшцшыи.

- приспособи;

- рннучий шструмент;

- допомЬкний шструмент;

- вишрювальний шструмент.

20. фц^муьалаа ашццщц. нишилипчицА диуумндх!)

¿1.' Оалш та зЬердгання (архив) вюодних техналопчних документов (1'Ы та ¿41).

<—ц22. (Хицу. та ыО^рцашт (архив) дацщ. цри Аншищц та ылту'шщ.

а. иолж та зоерцання (архив) консгрукторсько! документашь

мг

Архиц тишмц* техцшюг1чши црициОц, шшрацЩ , инраиУд1и. |

МПзГДтаД тахшциПчцдх правил га ирияоыш иораеяиг

+¿6. р<ирша. мтшзыу идашш пришил шмжрыш ^шмш*

- приспособ;

- рвкучого шструменту;

- допомЬклого шструменту,

- втаирювального шструменту. ^а. дрхив (ООД1К та зоер1гання ид на у

>Р1>. /МППТд"'" 1пптк та зоер|гаяая Ч" Д|). 1

,_»130. Архив В1 (обт к та з6ер!гання КД на В1). 1

<-ЕИ. ведения архиву ооладнакня. |

(—йедення ЬТДтаУ вирооництва (класифцсатори, норыативи 1 т.д.).

«Кг. 1.2.

5) наповнення алгоритшв, що входять до алгориттчного забезпечецня, штучним штелектом с метою:

а) по-перше, запобггання жорсткосп розм^рковувань;

б) по-друге, зменшення працемюткост1 алгоритмов, функцюнальних задач, що вирцпуються, мЬймум на порядок;

6) створення системи штучного щтелекту на основ! предикатних моделей знань на вщмшу вщ традицВпшх продуцжних моделей, як1 дозволяють процес ршення задач! супроводжувати доказом' в1ропдност111 рцдетшя. При наявност! вимог системного гпдходу до проблеми, ГОСТ 14.402-83, шш. ГОСТ, а також ЕСТПВ зпираються на методологично нев1рний часний тдхад до

створення АС ТПВ, що вписуеться по iepapxii в систему АСУ виробництва. При цьому АС ТПВ повинна спиратися на 1сходш дат, що представлено в особистш вх!днш mobl Ничого не говориться B3arani про шформацшт протекали (модел!) обмшу в рамках единого комп'ютеризованого простору, про сучасш засоби зв'язку та передач! шформацп типу "электронна пошта", мережевих технологиях, технолопях CLIENT-SERVER, базах знань i т.д. 3 анал!зу ГОСТ та ЕСТПВ очевидна вщсутшсть не тшьки системного, але й якого-небудь сучасного подходу, процес проектування та управления ТПВ ¡снують зовс!м вццрвано один вщ шшого, вщсутня яка-небудь едина шформацшна платформа тдтримки прийвяття оптимальних та ращональних шженерних та управленських рилень в рамках единого комп'ютеризованого шформацийного простору.

Вщомо 6e3JiÍ4 po6ÍT в направленш створення методологи проектування технолога! виготовлення дета-Jii, яга враховували б в ти чи шш MÍpi уявлення про деталь як конструктора, так i технолога. Найбшьш BifloMÍ з них - так зващ "технолопчш мови" , що формують структурну модель детал! та яю у визначешй MÍpi шформащйно достатш для рцпення усього комплексу задач технолопчнох подготовки виробництва: проектування маршрутних та операщйних технолопчних процес1в, техшчного нормування, документування, розробки управляючо! програми. В основному вони використовуються для мехашчно! обробки. Найбщыд зна 4HÍ роботи у цьому напрямку викокага год кер1вництвом В.Д.Цветкова (формал1зована технолопчна мова-ФТЯ) та Г.К. Горанського .

Автоматизоващ метода конструкторсько! тдготовки виробництва та системи тдготовки управляючих програм для обладнання з ЧПУ отримали досить широкий розвиток. Можно назвати ряд розповсюджених систем таких, як CATIA, EUCLID, MEDUSA, CADIS, AUTOCAD, Pro/ENGINEER, COMPUTERV1SION та шших (пор1вняльний анализ сучасних комп'ютерних систем виробничого призначення наведено в дисертацй). На 6asi систем такого типу усшшно виршгуються питания моделювання деталей та вироб1в, а також програм гх обробки. Узгодження М1Ж системами конструкторсько! та технолопчноЗ тдготовки виробництва при цьому аж ш як не здойснюсться.

Таким чином, традицгйш методи ковструкторсько-технслоггчиоХ шдготозки виробвицтва стримують його розвиток, у зв'язку з чим icsyc об'сктивва иеобхщшсть в використаит наукових досягнешь в облает! машинобудуванвя в поеддавш з сучасними досягненвями в облаетi шформацшних комп'ютервих технологий та створеявя наукових i методичвих основ розробки сучасних комп'ютервих технологШ виробництва.

Дал! розглядаеться шформацшна концепщя моделювання об'ектш ¡нтегровано! комп'ютерно! технологи проектування технолопчних процес1в. Дослщження процесу технолопчного проектування ведеться з позицш: системного тдходу , iepapxÍ4Hnx систем прийняття рппень та об'сктно-ор1ентованого анал1зу. Найб^льш принциповим елементом теорп автоматизацп технологичного проектування е встаиовлення подвшного значення ü початкового поняття. Визначимо початкове поняття клас об'ект1в "технолопчний процес" - у "ф1зичнгй" трактовщ через ТПФ як вщношешш: ТП = ТПФ; (2-1)

ТПФ = Со C¡ ... Сп де С„ - поточний стан обробки, який характеризуешься визначеними геометричними, розм;рними i ягаскими параметрами; s - символ тотожносп;

-» - символ, який вздображае змши поточного стану об'екту обробки.

3 шшого боку, в поняття клас o6'cktíb "технолопчний процес" часто вкладаеться значення, встановлепе державними стандартами, тобто комплекту

технолопчно! документацп, який описуе послздовшсть змши сташв детат Д з вщображенням використаних засобш виробництва, необхщного оснащения, режимов обробки, норматив1в розходу MaTepiaOTB i витрат часу. Мова йде про шформацшне представления класу оо' скт!в "технолопчний процес" (ТП1) або про його шформацшну модель, тобто в даному випадку справедливо:

ТП = ТП1; (2-2)

ТП1=1с0 -> 1с, ... -> 1сп

де 1сп - шформащйний опис сташв об'екту обробки.

Стввщношення ТПФ i ТП1 може бути в загальному вигляд! представлено вщображенням Ф, тобто Ф : ТПФ ТП1 (2-3)

або бшьш докладно: Ф0 : С0 }с0

Ф1 : С1 Ic j _ (2-4)

Фп : Сп 1сп

Подвгйна трактовка початкового поняття дозволяе виявити характер об'ект1в дослщження i розглянуто! проблемно! облает! Так, при вивченш ф1зичного аспекту класу об'скт:в "технолопчний процес" ТП (тобто ТПФ) ставиться, як правило, задача виявлення законом!рностей формоутворення i досягнення точносних i ягасних параметрга об'екту, який належить до класу об'ектгв типу "деталь" в умовах використання рхзних технолопчних методов, тобто мае масце клас фунцюнальних технолопчних метод1в перетворення ТП. 3 другого боку, вивчення шформацшних аспектов ТП (тобто Till) спрямоване на розрооку комплексу наказ!в i шетрукцда, виконання яких забезпечило б отримання кшцевих характеристик об'екту обробки при оптим1зованих або оптимальних витратах на реал!защю конкретного об'екта "технолопчний процес".

Технолопчш об'скти (ТО) в щлому визначаються зв'язками з оточуючим середовшцем (умовами виробництва) - Z, структурою - S, функщею - F i набором властивостей внутрцшпх X = {х¡, Хг, .... , Xn } i зовшшшх У = {у ¡, уг, ..... , Уп)-

Взаем од 1я оточуючого середовища (Z) i технолопчного процесу (ТП) представляеться у вигляд! вщношень (R), яга шдроздшяються за напрямком на множину вщношень входу (Rvx) i множину вщношень виходу (Кггу). Таким чином, оточуючим середовищем, яке знаходиться у вщношенш Rvx з об'ектом ТП буде група складноструктуйованих об'екпв Zx, таких як подсистема матер!алъно-техшчного забезпечення виробництва, технолопчно! подготовки виробництва, оперативного планування i регулювання ходу виробництва, економнЫ i ф!нанс!в, конструкторсько! подготовки виробництва. Оточуючим середовищем, яке знаходиться у вщношенш RlJy з об'ектом ТП буде група складноструктуйованих об'осив Zy, таких як пщеистема зборки BHpoois, оперативного облшу виробництва, економнеи i фшансов, конструкторсько! пщготовки виробництва.

Технолопчний процес (ТП) обробки детал! розподшяеться на визначене число ЯК1СНО р1зних операцш, формуючих поняття клас технолопчних операцшОт Змша ягасного i/або шльгасного складу операцш при обробщ одше! i Tie! ж детал! виклихае змшу структури S процесу. Це положения справедливе i для Bcix !шлих складноструктуйованих технолопчшос об'ект!в.

Однаковий ягасний i кыгьгасний склад ще не евщчать про щентичшетъ структури технолопчних об'ект1в (ТО). Сукупшсть трьох ознак: яккть частин, юльюсть частин i ix взаемне розташування характеризуй способ структуювання технолопчного об'екту (ТО).

Традищйний доевщ проектування технолопчного гфоцесу ТП визначае

Ршень декомпозицп О - об'ект проектування ТП

ршень

декомпо- 3 — компози-цп ТО-операци

пар р1вень декомпог зицп 2 ТО-перв жд

ршень-декомпо-зицП 3 ТО-еле-ментар-ний пе-рехщ (хщ, про-хщ, 1 тд.)

Фгг. 2.1. Структурна модель об'екту проектування - "технолопчний процес". З-Заготовка на деталь; Д-Готова деталь; Зорстан детали, що оброблюетъся, теля Оп-ь 3„+1-стан детал!, що оброблюеться, теле

стугпнь його необходноо деталозацп на передбачеш дооочими державшими стандартами поняття: технолопчний маршрут, технолопчна операгця, технолопчний перехщ, робочий i допоможно ходи. Найбольш загальне представления про ТП дае технолопчний маршрут М обробки детал!, який визначае необхщну послщовтсть виконання технолопчних операцш 0mn , тобто

M = OmI-<Om2 -<...-< Omn (2-5)

де - < символ передування.

Кожна операция 3Í свого боку визначае послодовность виконання технолопчних переходов Пт, тобто Оп = П1 - < -<...- < i7m f2-6).

Hapetnri, окремий технолопчний переход при необхщносто розбиваетъея на елементарт складов!, hjcí називаються робачими або допоможними ходами Ху, тобто Пт = Хх - < Хг -<...-< Ху (2-7).

Розглядаошя технологичного переходу в такш площино представляе найбольший штерес при використант верстапв з ЧПУ. В даному випадку кожний окремий робочий або допоможний ход Ху можна ототожнити з елементарною функцоею обладнання з ЧПУ, тобто Ху = ФТ, (2-8)

що дозволяе зрозумоти "механизм" проектування технолопчного процесу на найнижчому його piBiii (розробка управляючих програм ЧПУ). Вирази (2-5) - (2-8) в сукупносто визначають не толъки макроструктуру технолопчного процесу, але й деяга окрем! проектш функцп при його розробцо. Вщношення взаемозв'язку Rx основних структурних елемен-пв ТП може бути задане за допомогою графа S (O^ Í2 ), множила вершин якого ¡зоморфна технолопчним операциям Om¿, переходам П{, прийомам X¿ та он., а множина дуг -вщношенням р, Ш , Г , вщображаючим впорядковатсть частин ТП.

Вщношення (OmipOmk) означае послодовний метод сумощення елементов технолопчного процесу ТП, при якому спочатку виконуеться елементО^а потом

Отк.

Водношення (OmiwOTrík) означае одночасность виконання елемештв технолопчного процесу ТП Omi i а вщношення (OmiT Отк) - зеув в 4aci

початку виконання Omi водносно Величина зеува г може бути довольною, але

не повинна перевищувати час Í виконання операцп Omi> тобто 0 < tT < t Qmi ■

Якщо tz — t (y^, то отримаемо поеллдовний метод сумощення, а при tT— 0 -паралельний метод сумнцення технолопчних об'егспв (операций, переходов, ходов та он.). Застосувавши до початкового технолопчного об'екту ТП визначений cnoci6 декомпозицнР.отримасмо множину подоб'ектов першого pi-вня(О ¡ ,0 тр......,0 im¡}.

1нформацшш моделз усох технолопчних об'ектов у подальшому наведено в дисертащо та водповщають CTpyKTypi технолопчних документе.

Застосувавнш вказаний cnoci6 для кожного тдоб'екту-технолоп'^ноо опе]эацп - отримаемо шдоб'екти другого ровня-технолопчт перехода:/ П ij,Tl ......,П jjJ.

Пщклас технолопчних переходов може також як i пщклас бшьш верхнього р0вня - технолопчних операцш , розподшятися по горизонтал1 i по вертикаль Аналопчними властивостями характризусться i шдклас третього рхвня технолопчш елементарт переходи (прийоми або ходи ) Ху.

Таким чином, в результат послщовно! декомпозици отримаемо граф структури сосладного технолопчного об'екту ТП (фог. 2.1), висячими вершинами якого е базово структурно елементи об'ектов.

Единою похщною моделлю для розробки технологичного процесу е креслення детал! Пщ "конструкторським" кресленням детали будемо розумгги сукушпсть двох множил: КЧ ~ {1РОУ, Ту } , де

КЧ - множила даних, яга характеризуютъ "конструкторське" креслення детали 1 в загальному випадку поеднуються в клас об'егспв "конструкторське креслення детал!";

1РОУ — { грои(г) } - множина структурних складових елемент1в '(поверхонь) складноструктуйованого абстрактного об'екту - "конструкторське креслення детал!" , причому 1 - гадекс, вздповщалышй за ведения номеру поверхш в кресленш; множина поверхонь з р1зними властивостями у вщрив! вщ поняття конкретного об'екту-представника класу "конструкторське креслення деталГ утворюс клас об'ектаз - поверхонь, яга мають визначений каб1р властивостей; Ту—{ (])} - множина даних, як! описують зовнипш ^(3) звя'зки 1 вщношення ыЬк поверхнями, тага як розм1рш лиш, точности характеристики, шорстгасть виготовлення детал!, техшчш умови, допуски 1 вщхилення, несоосшстъ 1 неперпенджуляртсть ! тд. , ! характеризуютъ !х взаемний вплив один на одного; саме завдяки вщношенням проста сукупшсть структурних елемеггпв -

поверхонь набувае нову як!сть - стае конкретним об'ектом -"конструкторським кресленням детал!".

В свою чергу ТО -"поверхня" е складноструктуйованим об'ектом, який описуеться як: 1РОУ={С, Тх} ,

де О ={ q( I ) /-множива даних, яга описують геометричш параметри об'екту -"поверхня" конструкторського креслення детал!, причому I - щдекс, вщповвдальний за ведения номера лшн, утворюючо! поверхню;

Т = (б)} - множина даних, яга описують внутрйпш ^(в) зв'язки !

вщношенния, як! характеризуютъ поверхню, тага як розм!рш лшп, точносш характеристики, шорстгасть виготовлення поверхш, техшчш умови, допуски ! вщхилення ! тд. абстрактного представника класу об'екпв "поверхня". На ф!г. 2-2 наведено структурну схему абстрактного представника класу об'екив "конструкторське креслення дета-ш".

Процес проектування комплекту технолопчно! документащ! супроводжуеться представлениям детал! на виробництв! вщ операц!! до операцп у вигляд! так званого документу - карти ескиз!в, де описано (прокреслено) стан детал! теля кожно! операцп. 1нформащйне представления або опис детал! в карп ескизгв умовно назвемо "технолопчним кресленням деташ".

"Технолопчне креслення" детал! мае ряд специф1чних ознак, що вщр!зняють його вщ "конструкторського креслення", це перш за все:

• ус! поверхш "технолопчного креслення" розбит! на групи, як1 вщповщадоть технолопчним олеращям;

• "технолопчне креслення" враховуе розташування кршлення та способи базування детал!;

• "технолопчне креслення" передбачае пооперацшний розподиг груп розм!р!в, що контролюються, та техшчних умов на виготовлення детал! ;

• в "технолопчному кресленн!" детал! кожна поверхня мае свш технолопчний код, який характеризуе не т!льки I! форму, але й способ !1 обробки;

• "технолопчне креслення" може включати в себе ряд додаткових технолопчних даних: шформаццо про обладнання, шетрумент, мюце виконання операди (участок, цех ) та таке шш.

Процес формування "технологичного" креслення детал! на основ! "конструкторського" креслення уявляе собою процес переробки шформацц за

допомогою експертно! гадсистеми як штерфейса шж САГ) та САРР гпдсистемами комп'ютерно! технолог!! виробництва: Р

КЧ КТ, де КТ - множила даних, яга описують "технолопчне" креслення детал!, а Г - вщповадна експертна тпдсистема.

'Конструкторське креслення детал1"(КЧ)

, З^нльнашфурлцщш .

т

X

номер детал:, матер1ал,входим1сть 1 т.д.

поверхвя (1)

ОПИС рОЗМфНИХ ЗВ ЯЗК1В,

розм1ри, вцрсилення, мюце розташування розм!ру, ../Ц,^)

^шшйцх^ц номер цВверхн! 1 тип припуски шд механсюбробку, геометричш 1 технолопчт дань

геомегричац дандх^ насцр опорних точок поверхш, описав лшш, складових поверхонь._

технологгшгдаш ¡1» наир розшрнид

1 технолопчних характеристик, шорстгасть 1 тд__

Фзг. 2-2. Структурна схема об'екту проектування-"конструкторське креслення

детал!".

Структура • ргвшв розгляду шформацн про "технолопчне креслення" детал! наведена на ф1г. 2-3 та в дисертацп.

"Технолопчне" креслення де-гал! утворюе абстрактний клас ТО -"технолопчне креслення детал!" ! описуеться такою моделлю:КТ=/ГОЕТДРОХ^Г,ОР£Д,ГйуЛ де ГОЕТ= {ШЦ1)}- множина даних, яга описують загальну шформацио про креслення детал!;

ОРЕЯ={орег(]) }- множина, яка описус наб!р технолопчних "оиеращй, що характеризують процес обробки конкретно! детал!, де ] -номер операцп; разом з тим ГО-"технолопчш операцп" в свою чергу складають ' клас, об'екти-представники якого можуть застосовуватися в склад1 складного об'екту-ТП. 1РОУТ ={ ЦюЩ,\с)}~ множина, яка описус технолопчт ознаки ?С-го ТО -"технолопчна поверхня", в сташ теля виконання 0ТО; операцп, де к - поточний номер поверхш, а ] - номер поточно! операцп; тобто дана множина описуе технолопчний стан поверхш; при цьому серед опимв таких поверхонь можуть бути технолопчт поверхш, яких не мае в кресленш;

Тгу—{1Ту(Л)}-множина даних, як! описують зовштт Ъгу{3,1) зв'язки ! ввдношення м!ж "технолопчними" iриЦу,к) ! гр поверхнями, тага як розм1рш лшн,

точносш характеристики, шорстгасть виготовлення детал!, техшчш умови, допуски 1 вщхилення ! т.д. , та характеризують !х взаемний вплив один на одного. В свою чергу абстрактний представник класу об'ект!в -"технолопчна поверхня" е складноструктуйованим об'ектом, який описуеться як: 1РОУТ = { СГ, ТДХ } , де ОТ = {д1(],к,п)} - множина даних, що описують геометричш параметри складнострутуйованого абстрактного об'екту ipvt(j,k) -"технолопчна поверхня" технолопчного креслення детал!, причому П - шдекс, вщповадальний за ведения

номеру лшп, яка утворюе поверхню;

»»гото*кл-дет*ль

01ХМС олердщ! ]

опкс опервци к

опис плащияи J

1-й ршвю. ^а11и11-хагоговки

2—н ргашъ гаврашк

5-й ржвнь плпшини

ОПИС ШЮЩГШК I

опис поверхя]

опис по&врэся! п

4-й pj.no. поверх»]

Фхг. 2-3. Р1вш розгляду шформ ацжно! моделз "технологичного креслення" деталь

Техволопчний об'скт грьЩ,к) вщр1зняеться вщ конструкторського опису наявшстю технолопчних характеристик поверхш типу:"колодязь", "контур", "отв^р" { т.д., яю пов'язаш з можливими методами !х обробки. Кргм цього, геометрична конфц-уращя кожно! окремоЗ поверхш може також вщр1знятися за способом кршлення детали, розташування технолопчного оснащения чи через наявшсть або вщсутщсть передбачено! обробки поверхш;

Тйх=/4гх (],к,т)} - множрша даних, як1 описують внутршхт Ьгх(],}с,т.) зв'язки 1 вщношення, що характеризують внутркпш властивостх "технолопчно! поверхш", тага як розьйрш лши, точност характеристики, шорстгасть виготовлення поверхш, техшчт умови, допуски 1 вщхилення 1 тд. абстрактного представника класу об'екпв "технолопчна поверхня" на кожнш окремй операцИ.

На ф!г. 2-4 показано граф, який описус структуру "технолопчного" креслення детал1, його структурну модель.

В процес! перетворення "конструкторського" креслення дeтaлi в "технолопчне" значна частина шформаци для формування його модел! сереться не ■ильки ¡з модел1 "конструкторського креслення" детал1, але й 13 банка технолопчних даних та знань, де описан! тип заготовки, матер1ал, його властивосэт

1 т.д., тобто технолопчне середовшце (ТС1).

Оптимальний вид заготовки 1 П модель обраховуються на проектному етат Р (1), п шформашйна модель описуеться в формат ТО "технолопчне креслення деталГ'.

Для процес1в виготовлення деталей фупкщя перетворення полягае в перетворенш об'екпв виробнидтва з початкового стану заготовки Сд, з яким ототожнюеться перше "технолопчне креслення" детал1, в кшцевий стан готово! детал1 Ск , що е останнш "технолопчним кресленням" детали

Початковий стан задасться множиною параметр!в Су —{ Ъ{ }, г — 1 + п,

що характеризуюсь форму 1 розмфи заготовки, марку матер:алу 1 його ф1зико-мехашчт властивоеп, як окремих поверхонь, так 1 детал! в щлому.

'Технолопчне" креслення детал!

ТХЖГ"

номер детал1, наименування, вузел, _вироб. материал 1 т.д._

ОРВК а> ;

номер операцп, тип (механообробка, контрольна 1 т.д.), найменування, обладаання 1 т.д.

1ГОУТ(Д,к) '

33?

Опис розьарних зв'язюв

номер поверхш,тш1, припуски шд обробку, геометрия I тд._

. '. " Т^ "г<* - '

наб1р опорних точок поверхш,опис лшш

...[ЩЩщЩ

7Т

розмфи, точшсть,шорстк1сть, шсце розташування розм1р!в 1 тд._

«Кг. 2-4. Структурна модель "технологичного креслення детал!.

У вщповцщост! з розподиюм ТО-технолопчний процес ТП-на операцп загальна функщя Р структуююеться як ряд операцшних функцш / . Функщя кожного ТО - операцп От полягас в перетворенш детали ¡з одного тгромЬккого стану в шший у/ : С^ —> С, та штерпретуеться дутою графа ; уС] .

ПромЬквз стани С;- характеризують форму, мЪкоперацшнз розм!ри деталп, 1х точность, ф1зико-мехатчт властивосто поверхонь, отримаш в результата виконання

операцп. Функщя ТП - технолопчний процес описуеться графом Р (С, & ): Е(С,&)= С0у/1С1у/гСг...Ск_1укСк. (2-9)

Цей граф уявляе собою з'еднання граф1в-функцш окремкх ТО технолопчних операцш От~. к

Г(С,&) =/1и/ги/3и...иА = и/3 .

3=1

Для реал1зац11 операщйно! функцН необходно виконати визначене число основних 1 допом1Жних технолопчних об'скт!в-переход1в (П1^. У вщпозщноеп з заданою структурою ТО операцп (ОII функц!я декомпозуеться на ряд бшыд др1бних функщй ГО-переходов ( Л3г ) ^ . При виконанш простого чи складного переходу об'ект обробки переходить 1з одного стану С,_; в ¡нший стан С,-. Аналопчно вводиться функщя перетворення об'екту обробки на р!вш впливу ТО -елементарного переходу (Ху ) ^ .

Стан об'екту обробки ТОдет, взаем одшзчого з ¡шлими об'ектами I оточуючим середовищем (ТО£кс - клас технолопчних об'ектхв шструменти, ТОт - клас технолопчних об'екпв верстати/обладнання, ТОприсп- клас технолопчних об'екив пристосування ,ТОмат - клас технолопчних об'екпв матер1али та ¡н.) характеризуемся набором параметр1в, взасмопов'язаних з параметрами Т05ет

(параметри оброблюемих поверхонь, !х розкирш зв'язки м1ж собою 1 з базовими поверхнями, а також положения р!жучого шструменту при обробщ). Функщя переходу £1 описуеться вщображенням <р: С;_} С,- х може бути штерпретована як дуга графа вершинам яко! поставлеи у вщповщшсть С,- стани

технолопчно! системи - ТО^ TOiuC7n,TO¿¡eтn, ..., а стршщ, яка з'еднуе щ вершини , - назва П\ , за допомогою якого здшснюються щ перетворення.

Окрем1 стани ТП як складноструктуйованого класу об'екТ1В та взасмодЬочого 13 зовшшшми по вщношенню до нього об'ектами пов'язаш М1Ж собою. Кшцевий стан с початковим для одного переходу П\ або навиъ групи

переходав. В зв'язку з цим функщя операцп може бути отримана в результат! застосування операцп з'еднання граф1в-функцш Ц окремих перехода: Ш

^ (с, <Р )=Ьи £2и £3и...и ¡^и^ (2-Ю)

'? =1

Таким чином, на будь-якому р1вш декомпозици кожному структурному елементу ТП -абстрактному технолопчному об'екту - вщповщае своя технолопчна функщя.

На будь-якому к-му р1вш декомпозищ! кожний проекту емий об'ект (техшчний об'ект чи процес) описуеться множиною параметров:

$ — { вх, ... , }, де 4 - параметр, який описуе

визначену функцюнальну властитсть ТО, зокрема ТП.

Серед ус1х функцюналышх властивостей $ будь-яких ТО видошються властивост!, яю. характеризують 1х яюсш або цшьов! характеристики, ш ! визначають результат функцщуювання ТО, що розглядаетъся. Для ТП до числа таких властивостей вщноситься сукупшсть параметров, як! описують стан об'екту обробки теля виконання операцтО С; (як правило показники якостг поверхонь) 1 операщйний час Т0.1нтегровашсть властивостей ТП як технолопчного об'екту проявляеться в тому, що останш залежать не титьки взд властивостей, що складають структуру Ь-1 р1вня, але й структуру об'екта в щлому, тобто вщ характера взаемозв'язмв його частин, що описуються графом (От , ¿2 ).

Для технолопчних ггроцесш операщйний час рахуеться на основ! тризалост! окремих переходов ^ за алгоритмом визначення критичного шляху на графг операцгйнт структуры та з використання методов динамтного програмування. За аналопею приймаючи як показник якостг точнгстъ або шорсттсгстъ обробки ни гншг актуалънг для конкретного еиробництва показники можливо отримати иптималъпу структуру тпехпроцесу за визначенгш. критерием якостг на основг методу динамгчного програмування.

Це один з вар!ант!в вирцпення задач! визначення якост! проектування ТО -ТП. Параметри стану детали теля виконання операцп (точшеть м!жоперац!йних розм1р!в) у вщповщноста з принципом розташування конструкторських баз з технолопченими визначаються не тшьки точшетю виконання розм1р!в в окремих переходах, але й структурою операцп , тобто порядком виконання переход!в. В цшому модель технолопчного процесу як складноструктуйованого абстрактного технолопчного об'екту описуеться сукупшстто зщношень, що визначають функщональш властивоеп г структуру ТП на вс!х р!внях декомпозицп:

0т° = 0 : С0 -+Ск>{ ¿1 }, 8°(От\ п); (2-11) От = {( V ■ С1]-! С1], { От2, п )), }, з=1-п};

Отп = {( у : Сп,.1 С\ , {<?щ}) Я}, +пч

В першому рядку описуеться техшчна характеристика, структура i фушсци об'екту або процесу як цшого. Наступш рядки задають техшчш характеристики, структуру i функцй множини j — 1 -^rij об'ектш на першому i наступних piBHHX декомпозицп. Останшй рядок метить опис характеристик i функщй елементарних об'ектов або процешв, структура яких для виргшення поставлених задач не розглядаеться.

Взаемозв'язок двох розглядаемих понять ТП i Д носить характер взаемно-однозначно! водповщност!, тобто Д-^-ТП.

1з наведеного вище анал1зу змостовних взаемозв'язтв ТП i Д витшае важливий висновок: техволопчний процес е функщею об'скту обробки, тобто

ТП = / (Д) , (2-12)

де тд функщею / розушеться домшуюча залежтсть ТП вщ Д.

Разом з тим поняття об'скта Д як учасника шформацШного процесу асоццоеться з поняттям "конструк^горсъке креслення деталГ', що на практищ е шформахрйною . моделлю об'екту "деталь" (Д ). Причинно-наслщовний взаемозв'язок ф1зичного об'екту ДФ i шформацшного Д1 е очевидним.

Двосдина трактовка поняття "деталь" (Д) дозволяс зробити вщповщну розгортку виразу (2-12), а саме: ТПФ - f (ДФ) , (2-13)

ТП1 = f (Д1) ,

Ф1зична трактовка поняття ТС (тобто ТСФ) зводитья до матер!алького середовшца, яке утворюють засоби виробництва: ТПФ = f (ТСФ) ' (2-14).

Анашзуючи шформацшний аспект поняття ТС, тобто TCI, можна прийти до висновку, що вщображення Ф : ТСФ -УГС1 не е щлком справедливим, так як простий опис материального середовища ТСФ (вздомост1 про склад засоб1в виробництва i ix технолопчш характеристики) не утворюе необхщних шформацшних передумов для розробки технологичного процесу ТП1. Для цього необхщт додатков! дагп, яга стосуються правил i алгоритмов прийняття окремих технолопчних рппень.

Все перелзчене можна об'еднати одним поняттям - технолопчне проектве середовище (TCI), яке е очевидним аргументом технолоично! проектно! функцп, тобто ТП1 = / (TCI) , (2-15)

Технолопчве проектне середовище вщображаеться в сучаснш комп'ютернж техкологИ у вигляд1 банка технолопчних даних i знань, пршщипова структура якого е складноструктуйованим об'ектом в свою чергу та складаеться з баз технеяопчних даних та знань, apxiBa конструкторсько! та apxißa технолопчно! документаци, описуеться множиною: Q = { Q (г) },

де Q( 0) - множина, яка моделюе креслення детали що зберц-аються в apxisi конструкторсько! документаци;

QC 1) - множина, яка описуе вихщш технолопчш даш для проентування як управляючих програм, так i технолопчних процес!в.

Q( 2) - множина, яка описуе стан кожнр! окремо! поверхш i, KpiM цього, включае пщмножини параметров, що характеризуюсь поверхню, тобто

Q(2)={ q21, q22, q23, q 24, q25, q26, q27, q28 };

де q21 - технолопчш параметри поверхш, яга пов'язують кожну поверхню з шшими параметрами креслення детал1;

q22 - технолоичний код поверхн1, що вдентифжуе II технолопчний образ, такий як: карман, колодязь i тд. ;

<3'23 - опис заготовки на поверхню (суцшьний метал, попередньо оброблена 1 т.д.) , який розшзнаеться ¡з оютсу заготовки детал! в цитому;

д24 = {д24({)} - параметри, як! визначають ваяветсть вдентичних поверхонь;

(¡25 - шорстшсть поверхш 1 параметри, яга накладують обмеження на процес

рхзання;

д26 - параметри, яю описують точюсть виготовлення деталц

д27 = {д27 (£)} - визначае профшь поверхонь 1 Н власна геометричш обмеження;

д28 = {д28(г)} - описуе власно розташування в систем! координат детал1

Важлим е те, що концептуальна модель бази технолопчних даних 1 знань мютить шформаццо про об'ект проектування (технолопчний процес виготовлезня детал! в арх!в1 техпроцес1в 1 сам! детала в арх1в1 конструкторсько! документащ!) разом з середовшцем, в якому проектуеться об'ект (виробнич1 умови 1 способи реалгзацп технолопчного процеса для конкретного виробництва). Кожний комплекс функщональних задач проектування, ор1ентований на групу користувач1в, в залежносп вщ 1х функщональних обов'язкш мае сво! власш зовншнй у явления про модель бази технолопчних даних та знань. Оптимальна внутрйпня структура шформацшного фонду спроектована на основ! методолош релящйних баз даних Со<1с1а, яка автоматично вирцпуе проблеми цшосносп та непротиречивоеп даних при проектуванш.

Концептуальна модель бази технолопчних даних та знань метить там множили даних:

(¿3—{д3(г)} - опис шструменталышх матер1алш виробництва;

О4={д4(г)} - опис стандартних заготовок;

Q5—{q5(i)}- опис обладнання;

С^6~{д6({))- опис р^жучого шструменту;

0.7—{ц7(1)}- опис допомшшого шструменту;

(¿8=1{д8({)}- опис втюрювального шструменту;

(¡9—{д9(г)}- опис пристосувань для верстаттв та базування деталей; (¿10={д10(1)}- множина знань про прийми та методи обробки на реальному виробнищта;

(211—{д11{1)}- множина метод1В формування траекторп руху р1жучого шструменту та правил розрахунку управляючих програм; (^12={д12(г)}- множина методов розрахунку режим1в р1зання та норм часу.

Встановлет структури ГС/, а також характер шформащйних зв'язкз 1 лопчних залежностей ТП1 взд ТС1 е одним ¡3 роздипв теоретичних основ автоматизаци технолопчного проектування. Результуюча редакщя технолопчного процесу, як документу, мае безпосередне вщношення до описаних вище фактор1в, тобто ТП1 = / (М(С)) , (2-16)

де М - методи проектування технолопчних процесгв;

Множина метод1в проектування технолопчних процемв М—{т^} в свою чергу об'еднуеться в клас технолопчних метод!в 1 прийом^в, яга розподшяються на гадкласи проектування наборов елементарних переходов, р1жучого шструменту, засоб1в оснащения 1 т.д..

С—{С—} - шструменталып засоби формального опису метод1в технолопчного проектування, яга в свою чергу утворюють клас шструментальних засобов комп'ютерно! технологи технолопчно! подготовки виробництва.

Об'еднуючи вираз (2-13), (2-15) 1 (2-16), встанавимо загальну залежшсть технолопчного процесу обробки дета-т ТП вщ ряда системних факторш:

ТШ= / (Д1, ТС1, М(С)). (2-17)

Таким -чином, вираз (2-17) с формалъним гнтпегровним аписом, який визпачае у формалгзованому еыгляЫ науково-метподичш основи автпоматпизацгг технологгчного проектування в машино- та приладабудуванш.

В подальшому розглядасться комплексна методолопя оптимального проектування технолопчних процес!в в межах скр1зного автоматизованого . циклу конструкторсько-технолопчно! подготовки виробництва, яка складаеться з двох р1внш розгляду проектуючих процедур: -формування оптимально! структури технолопчного процесу (структурна опттйзащя) та проектування оптимальних параметрЬз технолопчного процесу (параметрична оптимхзащя) з позицш динам!чного програмування.

На р1вш структурно! оппотзацП пропонуеться використати апарат алгебри Логжи та внутрппш моделз бази конструкторсько-технолопчних знань.

Введемо поняття експертпого технолопчного правила, як гюняття деякого метаправила, що е формализовано«) моделлю правила застосуваппя методу прийвяття визвачевого ¡нжеверного р1шення, яке подаешься в науцг технолог^ машинобудуванпя у еиглядг словесного онису, та е абстрактвим лредставником класу технолопчних об'ект!в, а саше - методш прийвяття визвачених ¡пжеперпих рипевь. Формализований опис вгдповгдас структурнгй модел{ класу ТО- методгв прийняттпя хнженерних ргшенъ. Котсретт правила виробництва при цъому е членами такого класу.

Прийняття техшчних ридень реал1зуеться за допомогою експертних правил, фор/лалгзованих моделей основных методгв проектування технологи машинобудуванпя, та яга утворюють банк технолопчних даних 1 знань, працюють в комплекс! з проектуючими процедурами комп'ютерно! технологи в умовах реального виробництва. Комплексна методология проектування оптимальних технолопчних процеав з використанням принцишв динамичного програмування подана на фгг.З-1.

Проектурання оптимально! структури технолопчних процесш для довшьних вироб1в базуеться на наступшй методологи. Хай ТО - множина технолопчних об'еюпв. Пщ об'ектом будемо розушти деталь, елемент деталх, геометричний контур, технолопчний процес, елемент технолопчного процесу й т.д.

ГЦд ршзеннями Я будемо розумгги оснащения, шструмент, режими р1заиня, метода розрахунку траекторп перемкцення р!жучого шструменту, що використуеться, технолопчний процес, групу спроектованих об'ект1в % тд, тобто конкретно прийнят! щженерт рнпення вщносно можливоси використання конкретних об'екттв з реального технолопчного середовища.

Завдання проектування. За заданою вщповщшстю <3 ствставити один з одним елементи множини ТО й К, тобто: С с ТО / К . Технолопчш завдання мають т1 властивосп, що не дивлячись на свою багатовар1антн!сть, в конкретних умовах конкретного подприемства при проектуваню технолопчних процеств для конкретного виробу приймаеться щлком визначене рнпення: СТО, = , яке мае найкра1щ показники якоси, тобто С е взаемно-однозначною вщповщшстю.

В загалъному В1шадку Сг с функщею параметров об'екту та стану виробничого оточення 5,- в даний момент часу. Множину вох можливих сташв середовища позначимо через Под виробничим середовищем будемо розумгги -

юльюсть виробш, яга необхадно виготовити; ^ - умови, в яких пропонуеться оргашзувати та здшснити подготовку, виготовлення та випуск виробу (обладнання, оснащения, шструмент, перспективи отримання нового обладнання, традищйш засоби обробки); мюцезнаходжешш (можлишсть кооперування з шлими

подприемствами, умови постачання й тл.); £4 - планов! строки подготовки та засвоення нового виробу та оргатзащя його випуску. Стан середовища змщюеться

за часом, тому 5 ( е 5 . Стан виробничого середовшца та умови випуску виробу можуть бути надат в актуальному сташ в баз! технолопчних даних

та знакь. Якщо представити елементи ТО, е ТО та 5,- е 51 через кортеж! ознак ТО, = = ("V, ,у/г ) , то можна записати :

в = йг,..., IV,, и>2,

Вщповвдтсть С можна подати у вигляд! композиту двох вщповщностей й = ОсС0 , де Сх0 - вщповщшстъ, яка визначае метаправило, за яким вадокремлюеться припущена множина рилень К; с И; С с - в'щпов'щнгсть, за якою з множили припущених рилень Щ обираеться конкретне рппення г7 У вщповадност! С„ враховуються титьки параметри об'екту ТО,- :

О, =/,(¿„¿2,...,^)

Ця вщповщшстъ в загальному випадку неоднозначна, тобто:

с0го;. = к

В використовуються титки параметри середовшца на даний момент часу:

Gc = f2(Wl>W2<->W?)

процесгв.

Ця вщповщтсть однозначна. Вщповщшстъ Gc можна надати у вигляд1 композицп дегалькох вщповщностей : G с = kG 3 G 4 G jG 2 , де £ - критерЩ сшвставлення альтернатив: G ,, G 2, G 3 , G 4 - вщповщносп, як! визначають експертт правила, за якими множина припущених рнпень, обраних на попередн1х кроках етапу прийняття рилень, уточнюсться при облжу фактор1в, що характер!зуютъ стан середовжца. Вщповэдшхгп Gl,G1,G3,Gi,G0 - в загальному випадку неоднозначш та сшвставляють елементи резнях за природою множин. Вщповщшсть к - однозначна, KpiM того, област1 вщправлення та прибугтя щс! вщповщност! визначеш на одшй i тм же множит. Для Bcix розглянутих вщповщностей можна припустити, що область вщправлення равна облата визначення вщповщносп, разом з тим i с технолопчним середовищем TCI. На основ! сказаного вище можна записати: kGzGiG1G2TOj = г. (3.1)

Так як кожна вщповвдшсть - це частина експертно! процедури, то при такому подход! до прийняття ршоення реалозуеться один з принцишв юбернетики -незакшченость приймаемих р1шень. Це дозволяе полегшити процес формалозацп рцпення завдання, побудову експертних процедур, зботыпити 1х адаптившсть, динам1зм та доспчдаршсть.

Водповодшсть С0 будуеться на основ! наукових знань в тсхяалогп. Щ експертно процедури не залежать взд параметров середовища, що дозволяе пристосовувати !х для розних виробництв. Вщповвдтсть Ст2 можна записати у виглядо такоо комлозиц!! водооводностей: = ОуОтОиСпС1 (3.2)

де Су - вадповщшстъ, яка враховуе конкретно умови виробництва таи, як доюче подприемство або знов проектуеме; з сершним, дробносеройним або одиничним виробництвом ;

- вцщовщтстъ, яка визначаеться наявшстю традицшних метод1в обробки материалов,

Си - водповщшсть, яка залежить вод р1жучого, виморювального та допом1жного онструментов, що використовуються;

Сп - водповодтсть, яка визначае приспособи, яш використовуються; - вщповщшсть, яка враховуе ¡снуюче на виробництво обладнання. Експерт» процедури, яш реал1зують водповодносн Си, Сп? - чггко

визна«Гет в реальних умовах виробництва.

При рошенно технолопчних завдань важко прослодкувати зв'язок мЬк входами та виходом, а, огже, визначити описи водповодностей. Для полеплення процесу визначення С, реа.тзацц його на ЕОМ та покращення адаптивних властивостей та властивостей адаптуемоеп до середовища функцшуювання комп'ютерно! технологи, технолопчне завдання розбиваеться на ряд тдзавдань. Тод1 ргшення

надаеться у вигляд1 набору елементародах рипень : rJ: = { г/ ,... , г/ } . Вщповщшсть Сг надаеться у вигляд1: С = С} С ^ _ 2 • - • С 4 ■ • • С] (3.3),

де Л - загалъна кигьгасть шдзавдань конкретного завдання. Для будь-якого щцзавдання Сд. в!рш всо м!ркування, наведено вшце. Для обгрунтування виразов (3.1) - (3.3) можна сказати, що експерхт процедури прийня-гтя технолопчних рцпень складаюгься з сукупносп елементарних експертних процедур, що працюоотъ за принципом незакшчених рцпень. Критерп оцшки ршоенъ в кожному пздзавдакш е локалышми критериями, як! призводять до бажано! глобально! мети, онакше - до оптимального рошення за сукупним критероем. Така модель в загальному вигляд1 опису*. ¡ерарх1чну розгалужену структуру прийняття рошення з р1зними або одним критер1ями водбору рошень, як на розних р1внях, так о на одному р!вш. Вщповщшсть Сг^ можна надати у вигляд1:

= 9 ,(<*,,</2,....¿„.и-,,-^,....и» „ ,г/ ,...,г({_п) (3.4)

або у виглядо <?, = <р 2 , ,..., , , и>,,... м> р , г/, г/,..., г/) (3.5)

Вщповодшсть вощу (3.5) описуе модель прийняття рпцень, за якою результат, отриманий на /с-му крощ, не впливае на результат, отриманий на попередньому кроць

При комп'ютеризованому моделювант технологи под множиною об'ектов ТО розумоеться множила деталей, технолопчний процес обробки ягсих необхщно спроектувати. Множиною ркнень К буде множила технологочних процес1в виготовлення множшш об'ектов полого класу-деталей. Тод1 вщповодность Ст можна

надати у виглядо композицп вщповщностей: С = б о (5 ^ 1 де

о ^ ге о $ 1мс ггр G т?аек ß v ixcG cpl , приЧОМу ЫДПОМДШСТЬ С? г е 0

I

визначае множину рцпевь Rj' , яга визначають геометрично-технолопчний образ об'екту то,.. який може бути обробленим за допомогою множини BapiaraiB

обробки, тобто : Rj' = {rj1 , rj2 ,...,rj2 ,...,rf" }

Слад вадштити, що при проектуванш технолога виготовлення деталей послщовне використашш вщповщностей веде до поменьшення незаюнченос-п

ркпень, тобто: Rj'zz R j" с г

Вддповщшсть G.j,,, „ конкретизуе метод розрахунку траекторп руху

п т V о* к «

рджучого днструмента та народжуе множину Rj , яка також мае ступень

птраек т_ f Imp 2тр imp Ктр\

неоднозначносп та надаеться кортежем: Jvy ~ Vj ' j '■•■>'j * — /; *„р < KiHCr,< К,, .тобто R'j-z> R)"*=, r;*"".

Вщповщшсть Öpi ж визначае правило вибору законом1рностей розрахунку режшйв р1зання при обробщ й дозволяе прийняти гце меньш невизначене рцлення

ПР1Ж _ г ipix 2piae ipiac JTpi>ci

Rj , яке виражаеться кортежем : — 1 'j ■>• j ■>•••■>'] >r-»v > >

де*,.« < Kmv < КЫср< K3^R'/=> КГ"^ Rf~

GmTa 0щор визначають правила вибору законом1рностей розрахунку точносп та nrapcncocri обробки й дозволяють прийняти ще меньш невизначеш рцнення

Л, точв п шов _ • г» тч»таг_/ 1точв Атича » п

у . та Rj , як! виражаються кортежами: Bj ={ гу , . . . rj } , de

<КХ та Ж/Ъ ВГР ^ Ä/Ъ В/0- ;

ВГЧгГ', .. . rj°a°p}, де К^К^К^К,, тв

Bf =з В/""* => В/"=> В/*~=, Bf" ;

Однак, остаточну область можливих економ1чних ркпень можна визначати за

допомогою вщповщносп G ор1, яка дае область ргшень

Л °Р' — {г1°р' r2°P' riof ГК°Р>\ j — \rj ,!j ,...,lj j

к op, < к pi« < < К I, с V < К , . та

ä;*o Ry'^z) RJr"" "z> R*'"* z> R°" Для огримання остаточного оптимального технолопчного процесу виготовлення детал! визначаються вщпов1дност1, як! описують середовище, що дозволяе отримати конкретний технолопчний процес з використанням < конкретно! номенклатури щструменту на конкретному верстай при обробщ конкретно! детал! в умовах конкретного виробництва. Bei щ характеристики й визначають сшввщношення : G с = G stG iK с ^G м amG , к QQdem, тобто кожна вщповщшеть визначае конкретш характеристики:

Gr si st st st ■>

.------- st ~ \W1 >W2 i

_ _ Г~! __C P1 -,.AH C P1 1 C P1 Л./1" C P1!

-щструментально1 бази: ^Jj« C p — l^j ,W2 ,...,wl ,...,wJll )

-властивоси матер!ал!в детал! та шетрументу:

-нормативно та економоко-техшчоп хараостеристики технолопчного процесу в

х-т _ е е. е е с \

рамках гадприемства: ек он— {W] ,W2 >---'Wi '■■■'Wn4i

Таким чином, водповщшсть можна уявити у вигляда композищ! водповщностей:

Ge = ^rn^st^iHc Tip^jHom^EK oQdem деk тя - критерш ырвставлення альтернатив при адаптацц до умов конкретного середовища (подприемства, цеха й т.д.). Вщповодшсть G с водокремлюе з множини R°p' рцпення г °р' е R , яке й буде водповодати оптимальному технологичному процесу обробки деталей. На основд вищесказаного можна записати:

" 'G-нетр ' Ожт ' ^ек ок Qfem" Озр* " ^иж " ^тпроект Qkctb '^гсол1 TOj ~ При проектуванш технологи виготовлення детало в режимо проектування

одиничного технологгчного процесу реал!зуеться вщповздшсть (3.4) ^ТП У виглядо: GTIJ = рЛ^!, d2, . .., dnw1,w2,..., W м, Г1Я r2i, . ..,TXj)t а при проектуванш операщй:

= <PÄd1,d2,...,dn,wl,w2,...,wfl,rij,r2j,...,r(K_1).)

Визначемо метод обробки детал1 а,- як перетворення детал1 або поверхно в результат! формоутворення, 3i стану Сг1 у стан с,- теля обробки:

—> С, , де а, - метод обробки (обробити паз, площину, контур, отвор й т.д.).

Стан поверхш Cj.j , Cj характер1зуються множиною параметров:

Z = {ZyJ, тага, що описують форму, операцшш розмори, ф1зико-хишчт властивосп детал!, або поверхш, метода обробки, що вживаються, з такими характеристиками як розання з pi3Horo подачею, кЬтькгстю обертов пппнделю, глибиною та шириною р!зання, а також шструментом з розними геометричними параметрами.

В зв'язку з цим вщображення: (р: Сх_j—> Ск неоднозначне та надасться у вигляд1 графа GfC, А), в якому вершина сповставлена 3i станом поверхш, а множила дуг А - з технояогочними методами обробки. Кажний з станов С;, сг, . . сп ровня к -першого вщображуеться на множит стаюв к - другого ровня й т. д., до тих nip доки параметри сташв на (к - f) -ому ровт не будугь сповпадати з параметрами заготовки, тобто з початковим станом поверхш Ср. Вудь-який шлях на графо з с„ в СК буде одним з BapiaHTÖB обробки геометричного контура, що вщпсводае обраной траекторп руху при визначенш геометри рожучого шструменту з врахування визначених оптимальних режимов р!зання. Якщо розглядати геометричний контур ¡зольовано, то найболып рацзональний шлях в граф1 буде водповщати оптимуму критер1я оптишзацп Twm.K та до того ж дозволяе роздалиги процес oimiMi3axjiö на два ровня: ршень переходу - внутришнш ровень, що водповщае нижньому piBmo iepapxii та верхнш pißeHb icpapxii - pieeia детал1 в цолому.

Стльний алгоритм призначення вариантов обробки поверхонь та ' визначення складових методов ох обробки по етапам полягае в наступному:

1) за вщображенням (pi : —> С j визначасться множила переходов {<Pj}, що забезпечузоть отримання вимагаемих параметр1в поверхно с,-, а також лшожину вщповщних або проможних сташв Cj.j.

2) будуемо вщображення <Рц-\ '■ С,- —> яке забезпечуе вимогаемий стан поверхно а також множину пpoмiжш^x стан1в С£. Пор1внюючи параметри

сташв поверхш С4+1 на виконаному переход! та С^ з вимогаемими характеристиками геометрп поверхш, для виготовлення яко! необхщно виконати переходи ц>{ , <р{+1 , одержуемо множину можливих вароантов обробки.

3) на граф! можливих вар1антхв обробки визначаемо шлях, який мае мЬпмальне Тшт_к. Кшьгасгь можливих вар!ант1в обробки скорочуеться на основ! попередшх технолопчних рекомендащй.

Осгалыси оптшвпзащя технолопчного процесу ведеться в два етапи, що взаемоддоть в п-ераццшому режим!, то на першому еташ (структурному або зовншшьому) оптим!зуютъся множили параметров шструменту, а на другому еташ (параметричному або внутрппньому) вектором оптатпзуючих зм!нних е вектор х = {5М , що дозволяе подати задачу оптим!зацп режимов розання у вигляд! задач! нелинейного програмування, для ркпення яко! ыоже бути використано метод штрафових функцш з множниками Лагранжа.

Формально завдання нелшейного програмування на другому еташ комплексно! оптштзацп може бути зформульована таким чином: мошм!зувати безперервну

функщю /1 (х) , при х е О * при умов1 задовшьнення нелшейних обмежень у вигляд! нершностей: ^ (х) > 0 , де за вектор X обираеться вектор пезалежних змшних ¿>м та а: х = , л). За функщю мети /, (X як приклад, обрана

фуикщя ьиду: . , „ Ч _ —- г + —- I , при умово

^ ^ я * , I г«,;

виконання обмежень g . (X ), за як! обрано технолопчн! умови, а саме показники

якост! вироб!в, ф!зичш умови процесов механообробки та економ1чт показники.

Алгоритм обчислення оптималышх параметров процесу механообробки на другому еташ комплексно! оптимозацп формулюеться таким чином:

1. Вводяться ослаблююч! змгнш в обмеження типу нер!вностей, тобто g . (х) > 0 перетворюються в обмеження типа ргвностей шляхом введения

ослаблюючих змшних: (х) — Р^? = О ;Якщо вщняти V * з = Т^р). то

можно гарантувати, що обмежуюча умова в початковш постановщ задач! мае вид нер!вност1 та дшсно виконуеться.

2. Визначимо функщю Лагранжа з врахуванням обмежень

Р(х,*)= /(*)+ V/]

де V) = 1, р^ - негативш та незалежш вод X коефощепти ваги, яш отожнюються з множниками Лагранжа.

3. Складаеться система р!внянь, яка визначае стащонарне рнпення:

8 ? О ' >

д х 8 Р (х

= О

д и> у

3 Р

8 V ,

2 . у , = О

Перевагою цих методов е простота використання та наявшсть максимального оптшшзуюючого ефекта за рахунок постшного компромису мЬк необхщтстю задовЬхьнення обмежень та процесом мшхшзацп функцп мети, який досягасться засобом призначення визначенних коефщ^ештв ваги (множнигав Лагранжа).

Число оптам^зуемих змшних на другому еташ дор^внюе двом параметрам 5М 1 п. Це накладас визначеш обмеження на метод оптимозацп: стае невипдно використовувати • с клади! метода опткшзацн та одночасно число можливих вар1ант!в значень оптим!зованих змшних е великим, що ускладнюе використання 1ттерацшних метод!в.

Для вирцлення проблеми зменшення юлькостг гтерацшного перебору у вузлах графа СЦС, А) можливих метподгв обробки використано експертт технологгчш процедури.

Дшп розглядаються типов! модел! експертних технолопчних правил та методи оргашзацп банку технолопчних даних 1 знань, що працюють в комплекс! з проектуючими процедурами комп'ютерно! технологи в умовах реального виробництва.

Експертна пщсистема технолопчного призначення завдяки штучному штелекту мае здатшсть генерувати механизм прийняття, оцшки га оптим1зацц технолопчних рипень в залежноей в!д вхадних даних, змшювати його в результат! придбання та уточнения знань та працюе з чотирма видами технолопчних знань:

- простими експертними правилами, яга представляють собою наб!р правил отримання лопчних висновгав;

- комбинованими експертними правилами, яга включаютъ в себе як наб!р умов лопчного висновку, так ! експертш задач!, що оформлеш у виг ляд) множили конкретних проектних процедур, направлен! тх на отримання конкретно! модел! та вщр!зняються умовами використання ! динам1чно адаптуються до змшност! вх!дно! модел!;

-експертними залежностями та умовами !х використання;

-математичними моделями реальних ф1зичних об'екттв та процесш.

Просте експертне правило представляе собою ствердження вигляду: (4.1),

Уч(г)(3 тщ(г]) Я Зтгщ(гк).....ЩУ ц(1)(3тц(Ь )КЗ гпд(Ы)......3 ЯТЩгтп)

Ф Мф) Мф) Я Mq(l) Мф) 577? ■ ЯТЩг)

де (¡—^а)} - множила математичних об'екпв, наприклад, описав деталей, поверхоньдцо обробляються, матер!ал!в та тх;

MQ= {Mq(i)} - множина властивостей г-х об'сктгв, причому кожному ф Mq(i) та Мц{1)={тгщ(ц)} об'скту ставиться у вщповвдшсть множина властивостей ц(г) технолопчного об'екту , що описують наб!р параметров, як! впливають як на яюсго, так ! на киьмса характеристики об'екту д(1) ;

Л= {г(кз)} - множина вщношень, як мик елементами любо! множини ,так !

м!ж двома любими множинами Мц(г) та Mq(j) типу : або, не.

При цьому як елементи тд(Ц) с Mq(i) розглядаються конкретш влас-швосй елементу <3 тага як, наприклад, можлив1сть сопрягатися з сусщн!ми

елементами, впливати на вибгр р!жучого шструменту у д!апазош вщ _ до _ та т.1н.

За множину ЗТК~-{ЗТЩг)} можливих технолопчних рцлень прийнято тдмножину д(Х)е<2 або гадмножину властивостей Mq(j)eMQ, що дозволяють сформувати або поповнити модель конкретного етапу проектування.

Прикладом використання простого експертного правила може бути рнпення х "'ач! визначення набору елементарних технолопчних переходов для визначенно! те._лолопчно! поверхт.

При розробщ експертно! годсистеми використоваш експертш процедури (або задачЦ, що реал1зують просп висловлювання типу: \/Е(г) 3 кЦ) => 3 Щ), (4.2.)

Е К Ц

де K=(k(j)} - множина можливих сташв шформацгйно! модела ТО та

обчислювалъних ситуацой, що водповодае визначеним значениям технолопчних параметров;

T={t(i)} - множина експертних задач, тобто, якщо в процес! обчислювання формуеться визначене значення якогось технологочного параметру, то в такой ситуацп виконуеться конкретна задача з именем t(i) , наприклад, при формуванш технологичного креслення детало, в залежносто вод технологочного коду поверхш виконуються р1зномаштнз задач! з метою отримання геометричних параметров, що вимагаються для подальшого формування методов обробки щео поверхш.

В експертнш подсистем! реалозована складна структура експертного правила, в загальной структур! якого використовуеться поряд з набором умов i i:a6ip експертних процедур (технолопчних метод1в), що визначають цо умови або за набором умов визначаеться ом'я експертноо процедури, яку необходно виконати. При цьому розглядаеться висловлювання виду : ( 4.3 ),

Vq(i) (3 mq(ij) R 3 raq(ik)..... ) RV q(l)3 mq(ls) R 3 mq(ln)....)=>V T^fi) 3 T^im)

Q Mq(i) Mq(i) Q Mq(l) Mq(l) TMem T^i)

Де ^мет - множина iMeH експертних процедур (технолопчних метод1в), при виконанш яких отримуеться потробне технсшогочне рошення. Усо експертн! процедури оргашзоваш у вигляд1 системно! бази знань.

При розгляд! методологоо побудови експертних правил у вигляд! наборов залежностей та умов !х використання використовуемо таку модель правила:( 4.4 ), Vq(i){3 mq(ij) R 3 mq(ik) ... ) R V q(l) ( 3mq(ls) R 3 mq(ln)...)=>V for(i) 3 for(im) Q Mq(i) Mq(i) Q Mq(l) Mq(l) FOR for(i)

де FOR ~{fcr(i)} - множина шен експертних залежностей,серед яких при використанш та виконанш потр!бних умов знаходиться едина залежшеть, за допомогою яко! i виконусться розрахунок необхщних технолопчних параметр!в, що вадповодаооть у сукупносп технолог!чному рошенню, пошук якого виконувався. Даний тип експертного правила використано в систем! для розрахунку та оптимозащ! режим!в розаняя.

Усо техноло1чш решения оцшюються в системо за допомогою зворотшх прямим експертних правил (альтернативяих методов комплексно! оцшки очокуемих параметров якоси).

Таке експертне правило формулюеться як комбиноване експертве правило типу:

V q(i)(3 mq(ij) R 3mq(ik).....)RVq(l) ( 3mq(ls) R 3 mq(ln)......) => Vt(ij)3T(lk) (4.5)

Q Mq(i) Mq(i) Q Mq(l) Mq(l) T T(ij)

де t(i)={t(ij)}, j—l,k; - множина експертних процедур оцшки технолопчних рнпень та вибору напрямху подальших проектних робот, а саме: t(i; ) - процедура оцшки якост! на заданому Е(г) еташ обчислювального процесу;

t(i2 ) -процедура оцшки економ1чних критерНв продуктивное^ та собовартосп ршень-претендеотв.

В коют'ютернш технологи передбачаеться можливзсть переходу з любого Е(г) етапу проектування за допомогою анализу технолопчних рошень на любий шший Е(к) етап, при умов!, що ( к>г ), тобто можно повернутися на бйгьш рант етапи або пропустити один або декилька еташв.

Нехай РЯТ={ prt(i)j - множина технолопчних правил, тодо PRT1={ prtl (i)} -1 група "прямих" експертних правил ; PRT2={ prt2 (i)} -2 група "оцоноючих" експертних правил;

PRT3={ ргЬЗ (i)} -3 група "продуцюючих" експертних правил та при цьому виконуеться умова: PRTk '^PRTJu nPRT2k п PRT3k <-> Ек (4.6)

Кожне prtj (i) технолопчне правило представляе собою набор альтернативних технолопчних рквень ранжоваошх експертом за приоротетшетю використання в реальних умовах виробництва: pr£, (i) ={prtj (ij)}, j=l,10. (4.7)

В БТЗ передбачено взаемо-однозначну вцщовздгпсть виду: V3 рП,(г) => -^ЗрНг({]))пЭрПг(1)пЭ рПг({) П (рП,(г) <-> рПг(г))п (рП2(г) рП3(г)) г РКТ г ; г г (4.8)

На основ! усЬ: трьох множин технолопчних правил виршгуеться задача оцщки та оптим^защ! технолопчних ркпень в систем! з можливютю використання д1алогу фаххвець-ЕОМ.

Процес прийняття, оцшки та уточцення технолопчного ркпення носить ¡теращйний характер. На першому етат приймаеться технолопчне ркпення за допомогою "прямих" правил, при цьому користувачев! пропонуеться наб^р ркпень ( п< 10 ) в порядку 1х приор!тетность

Вибране рг1г (г]) технолопчне ркпення оцшюе-гься за допомогою рг(г{1) правила оцшзси цього ркпення на основ! конкретних критерпв якост!, як! задан: у конкретному технологичному кресленш деталь

Множина критерпв КЯ—{ кг({)} для оцшки конкретного технолопчного ркпення мае динам1чну структуру та формусться в процес! проектування, виходячи з технолопчного креслення детал!, причому кожному кг(1) <-> рП2 (i) . Якщо виконана оцшка результату проектування виявилася незадовщьною шдключаеться група "продуцюючих" експертних правил, де оговорено в залежноси вад проектно! ситуацп, як! да! потр1бно виконати, для того, щоб отримати задовшьне за показниками якосн ршення.

В робст розроблено бигьш шж 15 моделей експертних правил та майже до 300 правил на кожну модель.

Експертне правило на р!вш лопки користувача формулюеться у витляд! тривим!рно! структури типу: "ЯКЩО {ОР,} - ЛОГ1ЧН1 ОПЕРАЦ11 {00^ - ТО {Пк}", де {ОР- множила умов експертних правил;

{OOJ - множила лопчних операцш експертних правил;

{Яь} - множила результатш експертних правил. ЯКЩО : ТО:

ЛОГГЧН1 ОПЕРАЦП наб^р умов наб!р результат!в

- умова 1

- умова 2

- умова 3

умова 1 & умова 2 -результат 1

результат! & умова 3 -результат 2 I т.д.

Наб!р умов може бути вибраний з об'ектхв (даних) словника, складеного з довщншйв ус!х технолопчних знань, що присутш в базь

Словник технолог!чних термгшв ! класифпсатори складають так званий алфавит комп'ютерно! технолог!! проектування виробничих об'скт!в, який можливо поповнювати 1 який обслуговуе ¡нтерфейс конструктора/технолога-корйстувача.

Наб1р лопчних операцш с фактично звичайною таблицею прийняття рцпень. Наб!р дозволених лопчних операций описуеться в баз! технолопчних даних ! знань у вигляд! структури абстрактного об'екта - загальносистемного експертного правила тдтримки структур довыгьних експертних правил конструкторсько-технолопчного призначекня.

Код реестрацп процедур та файл!в (таблиць), тобто об'екттв експертвоЗ пщсистеми комп'ютерно! технологи мае таку структуру:

К1Ж ,де

I II 1:1- универсальна процедура експертно! пщсистеми

2 - окрема процедура експертно! шдсистеми

( що формулюються в структур! правила)

3 - експертна процедура.

II : 1 - занесена в базу програмних засоб1в О - не занесена в базу програмних засоб^в.

Для оргашзацп ефективного та незалежного вщ рхзномаштно! природи об'екнв комп'ютерно! технологи обчислювального гфоцесу введено поняття логичного формату об'екту. Лопчний формат об'екту виконуе зв'язок м!ж фозичним ровнем уяви даних в комп'ютер! та лопчним на р1вю об'ектно-ор!ентованого опису даних та складноструктуйованих об'екив. Оскшьки в конструкторсько-технолопчнш шдготовщ виробництва в рамках комп'ютерно! технологи можливо застосувати однаков! мехашзмм маншулювання як досить простими об'ектами, такими як час виготовлення детали, так 1 досить складноструктуйованими, такими як конструкторське креслеаня детал^ то введения логичного формату даних дозволяе виконати абсграгуванвя ус!х об'екэтв проектування на р1вш лопчного формату та класифЬсувати мехашзми обробки лопчних формамв даних везалежно вщ 1х предметно! суп через визначення чпкого сшввщношення мЬк лопчним та ф1зичним форматом об'екту.

В експертшй щдсистем! передбачеш типи лопчних форматов об'ектш програмного забезпечення комп'ютерно! технолоп!, що структуюються у вщповщносп до коду формата елементарного об'екта комп'ютерно! технолоп! з точки зору програмного забезпечення: X : X, де I П

I П 1- цып 0 - без доввдника ! без д!апазопа

2 - дшеш 1-з диапазоном значень

3 - текст 2-з словником

4 - формула 3 - з диапазоном значень ! з словником

5 - задача/процедура 4+9 - тип стандартного формату фашнв

6 - конструкторський/

технолопчний об'ект (шформащйна модель)

7 - геометричний образ (креслення)

8 - геометричний образ(малюнок)

¡НИ - вс! можлив! стандарта типи структур. До наведених тишв лопчних формата легко можно додати як залис бази даних експертних правил потр!бш в залежносп вдд предметно! облает! проектування типи лопчних формат!в об'екттв, що використаш у склад! комп'ютерно! технолог!!.

Для реаЛ1защ1 мехашзму виводу експертна падсистема використовуе файли "лопчного" висновку. Виходячи з необхщност! отримання технолопчних рхшень через базу технолопчних знань остання мае можливкяъ утримувати вс! три типи файлш, властивих експертним шдсистемам: - файли умов;

- файли результата;

- файли отримання лопчного висновку.

Для опису структурно! схеми лопчного вибору конструкторсько-

технолопчних даних фах!вець-користувач може самостшно описати лог!чш умови вибору за визначеною лопчною структурою та форматом.

(Кзична адреса формусться системою автоматично на оенбв! лопчно! шформащ!, яка утримуеться в словника^ 1 класифжаторах.

Швидшсть доступу до шформащ! забезпечусться мехашзмом прямого адресного доступу (або його лопчним вщтворенням за допомогою SQL-зaпитy) ! прямим переходом по записам виконання або невиконання лоично! умови. Число читання запис1в в файлах при такШ умов1 е мш1мальним.

3 метою скорочення часу пошуку даних в баз1 конструкторсько-технолопчнмх даних та звань передбачаеться можливкть виходу на будь-яку вершину дерева, описаного в лопчнш структур! шформац!!, яка збернаеться в файлах. Для виходу на будь-яку вершину дерева по лопчному адресу встановлюсться

взаемозв'язок кяж фозичвими 1 лопчниии адресами бази об'ектно-ор1снтованих даних за допомогою двумерного масиву, в якому ф!зичтй адресо конкретного запису водповщае Н лопчна адреса. Прикладна програма па основ1 класифшатора або доводпика обраховус необхщт логгеш адреси ! переводить Хх у в'щповщт ф1зичш адреси, за якими мае прямий доступ практично до будь-якого ф1зичного запису безпосередньо.

В подальтокгу розглядаеться комплексна методолопя проектування технолопчних нроцейв та управляющих програм ЧПУ.

В1РТУАЛЫ1А ТЕХНОЛОПЯ - це фозично не оснуюча технолопя обробки детало для отримання заготовки, яка вщрозняетьея вод реально! технологи тим, що с абстрактною обробкою кожно! поверхш детал! у виглядо окремо! абстрактно! операцп, яка складасться з упорядкованого набору абстрактних технолопчних переходов, напрямок обробки яких протилежний напрямку обробки необходних в реальному смисл! переходи, та таких, що забезпечують ягасть поверхно детало при обробц! заготовки цими реальними переходами.

В реальному техпроцес! фозичш перетворення спрямоваш вщ заготовки до детал! В процес! ж проектування (на стад!! анал1зу) уявш перетворення спрямоваш вщ детало до заготовки 1 можна представити процес отримання заготовки з детало за допомогою деяко! уяляемо! обробки деталл. Цю абстрактну обробку ! назвемо вхртуальною технолопею. Тод! за визначенням в!ртуалъну технолопю можна представити: УТ: Д-^3, (5-1)

де УТ,=<и1.1о{.г,...,и£.71>-впорядкована множила, тобто виртуальна технолопя, така що будь-який в1ртуальяий технолопчний процес задовшьняе умов! vt.i еУТ & геЛГ; Д={д,} ~ визначена попередньо множина - деталь, яка склада еться з одного елемента - детал! д1( яку необхщно "обробити" по вортуальнш технолог!! УТ. 3=<з.1,з.2,..,,зт> - визначена попередньо впорядкована множина заготовок, яка отримуеться в результат! застосування до детал! Д в1ртуального техпроцесу УТ;

Борту альний техпроцес можна визначити через стввщношення, яке буде водповщати схемо 1:М —> з.,

vt.г:д з.г (5-2)

vt^:д з,

Водзначимо, що у водповодносто до теори множин кожной функцп може водповщати обернена фунадря. На щй пщетав! приймемо: VT=r1, (5-3)

де Т1 - функщя обернена Т.

Сгпвставивши (5-2) ! врахувавпш (5-3) можна записати, що кожному ¿-ому в!ртуальному техпроцесу гЛ., вщповщае обернена функщя реального техпроцесу, тобто , (5-4)

Де - функщя обернена

Це означае, що вй vt.i теж функцп. За аналопею визначимо ]-ту вортуальну операцою г-го в!ртуального техпроцесу ОПу , а також вортуальний переход.

Дугке важливо в технологичному смисл! те, що процес породжуе наступний елемент на основ! попередньо! "юторп" утворення елемент!в. Саме таким чином вибираються технолопчщ переходи - з урахуванням результатов попередньо! обробки на попереднох переходах. На щй подставо запшдемо : с.,,> в оп.{](пк.^)

С.ф в опл,(с.^2)

..........................(5-5;

пзч.,} е оп.^с.щ.,) Строго кажучи, множина технолопчних стаюв поверхонь <пк.р

буде замиканням в!ртуально! операцп оп.ц вщносно конструкторсько! поверхш пк.;-лшие, якщо процес може починатися з будь-якого

!Шртуальний переход можна представити в матричшй форш:

ПР. 1} =

«"V 2

••ЧТИ

(5-6)

яка € щдмножиною на декартовому добутку можливих технолопчних сташв поверхонь .

Ццсавим е той факт, що д-ий в^ртуальний технолопчний переход ]-о\ операцц ¿-го технологичного процесу е д-кк ступеней процесу ]-о\ операщЗ г-го технологичного процесу, визначений в смисл! рекурентних сшвводношень, доиускае рекурсивне визначення опера.иД:оп.^=<оп.г^пк.)),(Уп.^2(пк.^,...,опН1Г1'1(пк^)> (5-7)

Зводси випливае дуже важливий висновок - в1ртуальний переход за визначешшм е В1ртуальною операщсю таким чином, мЬк нимй ¡снуе в "атрибутному" смист зв'язок включения (наслодування,"1!5-А"), в той час як М1ж опера т^ями 1 техпроцесом за визначеням ¡снуе зв'язок надежности (агрегування, "РАКТ-<ЭТ").

1Иртуальна технология УТ:Д—> 3 буде визначена, якщо буде визначена система в!ртуальних техпроцес1в: vt.1: д з.,

г>4.2: д з.г

тЯ^: а з„

Технолопчний стан поверхш визначаеться

припущень на декартовому добутку множин:

рамках

приинятих (5-8)

с.1;={<рз,дп,ш,ф,р> е РЗхДПхШхФхР\рз еРЗ& опеДП & шеШ & феФ & реР),

Де

РЗ - множина розм1рш, Ш - множина шорсткостей,

ТР - множина допусшв, Ф - множина допусюв форми, Р - множина допусюв розташування поверхш. Переход визначаеться в свою черту не ильки визначеним вище технолопчним станом поверхш, але й типом поверхш, а також матергалом з якого виготовлена деталь. Виходячи з цього уточнимо (5-6):

-так.; < рз,дп,ш,ф,р,тп^ч >, с.^ 2<рз,дп,ш,ф,р,тп,м. > с. ц 2< рз,дп,ш,ф,р,тп,м >, 3< рз,дп,ш,ф,р,тпТм>

ПР.,,

с.ц ч < рз,9п,ш,д5,р,тп^н>, р.,,- <гц<рз,дт1,ш,ф,р,тппгм>

(5-9)

с.1; „.,< рз,дп,ш,ф,р,тпгм>, пзч. г1<рз,дп,ш,ф,р,тг.гм> Да!й,наприклад, технолопчний стан поверхш , що мае атрибута'

<рз,дп,ш,ф,р, ■пшгм>, можна представити у виглядг. <рз,дп,ш,ф,р,тпгм> (5-10) В свою чергу матрицю (5-9) можна представити в бшьш компактному табличному виглядк

II

предикати: пк.]<рз,дп,ш,ф,р,тпгм> с.1; г<рз,дп,ш,ф,р,тпгм>

с.щ<рз,дп,ш,ф,р,тп^л>

с.^п_1<рз,дп,ш,ф,тпгм> пзч. 1}<рз,дп,ш,ф,р.тПгМ>

1

переходи:

пР~Ч 1

-ОР-Ч г

(5-11)

}

^пр:

¿771-1

За В[ртуальною технолопею з посднанням через поеднання технолопчних сташв отримаемо вортуальш технолопчш переходи, композищя яких дасть технолопчш операцп, що складають в1ртуальний технолопчний процес. Останнш шагом проектування технологи виготовлення детал! на структурному piBHi е операция перевертання виртуального техпроцесу зверху вниз з метою отримання конкретно! технологи. Такий метод проектування використано при проектуванш сдиничних технолопчних процес!в. За методом групових та типових технолопчних процес1в використано експертш правила, модел! яких опиеаш в подальшому.

В наступвому розглянуто алгоритми автоматизованого розтзнання технолопчних поверхонь в конструкторському кресленш детал! Розроблеш алгоритми використовують .dxf формат як вхздну шформацйшу модель для опису геометрп поверхш як об'екту проектування. 1нформащя про поверхш отримуеться вод конструкторсько! пщсистеми, зформовано! на баз1 стандартних CAD-систем, таких як, наприклад, AUTOCAD.

Розшзнання типу поверхш ведемо за допомогою експертних правил, вщповщно до алгоритму, який anajiisyc стввщношення геометричних елеменпв та геометричних характеристик, i на цш основ! дозволяе визначити тип технологично! поверхш за класифжатором типових поверхонь, наведених у додатку 1 дисертацп. Далг розглянуто конкретш приклади реальних виробничих експертних' правил для проектування технолоп! виготовлення вироб!в в машинобудувант. Основш етапи проектних poöiT при розробщ технологичного процесу та управляючо! программ для деталей широкого д!апазону наведено на фц\ 7.1. Кожний з цих еташв вщповщае конкретнш груш експертних правил, навдлених на виконаяня проектних poöiT поточного етапу та шдтримуеться вщповщним роздшом бази технолопчних знань.

1нформац!йш модел! експертних технолопчних правил наведено в дисертацп, число конкретних виробничих правил на шдприемствах за визначиною темою, наприклад вибзр набору елементаряих перехода (метод ¡в обробки р1зномаштних поверхонь), досягас 600 -700 екземпляр!в.

Bei групи експертних правил розглядаються як структури бази технолопчних знань та описуються концептуальною моделлю, наведеною в червертш глав! дисертацп, а конкретш правила, де вадбито реальш виробнич! умови розглядаються вже як записи бази технолопчних знань.

Таким чином, методи динамично! побудови процесу проектування в рамках гнртуальпоХ технологП дозволили отримати досить високий р1вень автоматизацЦ проектування для вщносно простих виробгв та деталей, середшй для середшх та досить складних Biipo6iß.

В подальшому розглянуто методологию розробки комп'ютерно! технолоп! конструкторсько-технолопчно! подготовки виробництва, де вказано конкретну множину функцюнальних задач у вццтовцщост! до перел1ку проектних po6iT та для досятнення властивосп адаптуемост! до конкретних виробничих умов за допомогою бази конструкторсько-технологгчних знань, запропоновано нову модель функционально! задач] конструкторсько-технолопчного проектування, пов'язану з параметрами предметно! облает! та таку, що мае складну iepapxi4Hy структуру, коргнь яко! асоциюеться з вщповщним MeTi поточного етапу проектних po6iT експертним правилом; а листя асоциюються з комплексом проектуючих процедур, що шдключаються в залежноси вщ отриманого результату вщповщного експертного правила; з зовишшми характеристиками - похщна та вихщна шформацШш модел! поточного етапу проектних po6iT.

Кожна обчислювальна система в умовах динам!чних швидкоплинних змш виробш-щтва може розглядатися не тшьки як сладкий граф з функцюнальними вузловими задачами, але й як множила вузлових комплексов проектних процедур

^—

Ш Формування техничного креслення детал!

Е8 Розрахунок траектори руху Р1

И

Сфай

'аил траектори р;

>ухуРП>

Е9

Формування СШАТА з урахува-нням конкретного обладнання

т

С$а£лСШАТА

ЕЮ Внведеяня УП

Е11

Формування техн. документацц

Файл опису техн. оснащения/1

Е12 Формування техн. докумевтацд

_±_

Модел! техн. документа

ДРУК

Файл опису елементарв

.техшчних перехода

■>■ " _

[ Е5 |Виб1р 2 оптгапзащя набору Р1|

>айл вябору опису еле-ментарних техн. перехода з описом геометри Р1

Е6

Видшення технолопчжих дДля-нок на елемнтарному переход!, розрахунок 1 оптимизация режимов роадня

I

Файл опису елементарних ^техволопчних перехода з Р1 та режимами рЬання по Д1ляннах

Е7

Формування 1 оптгойзащя плану обробки

Файл опису плану обробки

Фгг. 7.1. Послщовшсть основних етатв проектних роб!т при розробщ технологичного процесу та управляючо! програми для деталей широкого диапазону.

ввдповщно до фгг. 8.1., де функциональна задача {у розглядаеться як складна структура (вузол), що мае таю елементи як:РЩ—{рг^,, —ргщ, — рг^к }; - комплекс

експертнкх процедур ( задач) проектування, нащлених на виргщення f^J задач! ; тйуХц-вхвдна модель для функцзонування функционального вузла ;

»

тЫпХу - вихщна модель, результат функгцонування функционального вузла / ; ЛЪерц - база даних експергних правил (множила правил одше1 структури) управлшня процесом вибору конкретно! експертно! процедури проектування у вхцповщносп до одше! стльно! конкретно! структури експертного правила,

тобто !снуе взасмооднзначне вщображенния типу: /"у о вЬгеру, що е одшею з орипнальних ха_рактеристлк_вузла;

«Кг.

I.......Г

МДвих.

вихцща модель

8.Ï. Структура функционально! задач! fц-(функцюнального вузла) ftj - функциональна задача - функцювальний вузел

{army -гнтерфейс користувача, що вщповщае як взаемооднозначне вздображенния

типу: J'y о iorniij конкретному функцюнальному вузлу.

Таким чином поняття функционального вузла можливо представити у вигляд1 множили Î3 визначеною структурою:

= { РНф rodvxfr mdviXjj, dbepjj, form ¿J; KpiM цього, в1дм1тимо, що кожний вузловий комплекс процедур або задач може бути нацшеним на виконання вщповщно! локально! мета, наприклад розрахунок опоргшх точок перемкцення ргжучого шйгрументу. Експертне правило формулюеться як наведено попередньо, штерфейс користувача уявляе собою вщповщний граф1чний редактор, ус! експертш правила для р1зноматтних деталей та метод!в обробки та експертш задач! розрахунку траекторп зберггаються у вадповщшй баз1 технолопчних знанъ та такий обчислювальний вузол мае конкретно визначеш зхщву та вихцщу -математичш модел!. Базуючись на

вищевикладеному будемо у подальшому використовувати термш "функщоналъва задача" у розумшнд "фуккщоналъний вузол"

Таким чином, така постановка проблеми формувашт структури комп'ютерно! технолог!!, яка використовуе запропоноване розумшня функщональних задач на 6a3i загально! концепцх! в облает! штучного штелекту, дозволяе описати базу даних вузл1в обчислюваного процесу у термшах лопчного формату даних, що дозволяе мати дивалачшга продес проектування та легко його адаптувати до реальних умов на виробництвь

Процес проектування в довьпьшй предметнш облает! можливо прЬдставити у вигляд1 багатозв'язного графа , в вузлах якого розмнцеш функщональш задач!, а дути можливо зв'язати з множиною правил переходу до чергово! задач! проектування. Це уявлення у загальному випадасу е ушверсальним та не залежить взд конкретно! обласп використання. Умовно назвемо конкретний маршрут проектування, що вибираеться, виконуемою проектною л!шею. Таким чином, одним з основних элементов комплексу комп'ютерно! технологи е шетрументарш, який управляе посладовшспо виконання задач у вщповщност! з заданою лопкою po6iT по проектуванню, тобто такий шетрументарш бере на себе функцц виконання (програвання) сформовано! користувачем, або розробником попередньо лшп проектування.

Для реал1зацй запропонованого шдходу використано трировневу оргашзацЬо управляемих ресурсов (задач проектування). Верхшм р1внем е шетрумент -реализуема функциональна задача проектування. Наступили рпзень-ршень дж, що ассоциюються з даями проекгувальника на еташ рнпення конкретно! функцюнально! задач! проектування. В свою чергу Д1Я може складатися з множини управляемих ресурсов третього (нижньоЛэ) рцзня -процес1в. Процеси при даному тдходо е кшцевою проектною процедурою -процесом ¡3 множини шетрументальних засобгв , hkí знаходяться в 6a3Í даних процесов. Процеси можливо об'еднувати в ди за правилами, закладеними в таблицях вЦповщностей процеав-дщ, як! знаходяться також в баз1 шетрументаршз. Аналопчно дп об'еднуються в шетрументи. Можливо також пряме входження процесш в шетрумент.

Таким чином формуються набори шетрументш , що уявляють собою по cyri функционально задачо проектування, на яких будуеться конкретна проектна лш1я. Хнструмент управлзння процесом проектування, що було розроблено, передбачас наявшеть складених проектувальником дешлькох инш проектування. У водповодноста до програмно! реал!заци будемо розглядати шетрумент як форму , тобто документ, який заповнюеться в процес! виконання проектно! лоно!. Заповнення виконуеться шляхом послодовного виконання вцщовщних дой для даного шетрументу.

Дп ,в свою чергу, можуть бути вкладеними формами , але не документами. ГЦ форми можливо використовувати для настройки виконання дп, як сукупност! викликаемих основною програмою-моштором програм-процес!в. Очевидно, при такой реалозацп управлшня процесом проектування можливо виделити деколька етап!в роботи комп'ютерно! технологи:

- на першому eTani водпрацьовуе програмний комплекс наповнення баз даних програм-процесов, дШ, инструментíb;

- наступний етап - працюе програмний комплекс визначення вщповодност! м!ж можливими ресурсами -створення таблиць вщповодностей процеси-дп-Шструменти;

- дал1 запускаеться програмний комплекс, що дозволяе проектувальнику формувати виконуему проектну лшио;

- останнш етап-це виконання проектно! лшп.

Кожнж функщональнш задач1 f¡j вщповщае сукупшсть функцюнальних програм Р д I , яга утворюють функщональний програмний комплекс Pj , який реал1зуе функцюнальну задачу або процедуру /у та який умовно назовемо процесом та позначимо Pj ■

Множину функцюнальних задач /",- , що утворюс ввдповщний !й програмний комплекс Р, назовемо умовно Д1ск> та позначимо як Р, .

Введемо поняття взаемооднозначно! вщповщност1 м1ж сукупшсттю дш Р = {Р4}<=>Г = |Т|с|) де тд множиною Т = будемо розум1ти

сукупшсть штерфейсиих форм та процес1в , яку умовно назвемо Ыгтрументом. Tofli одному инструменту Тк буде вщповвдати одна екранна форма formк та сукупшсть програмних комплекав Pu }, тобто Тк = { formt г> Рк } .

Структура Тк наведена на ф1г. 8.2.

РА

Р,

Р.

W

N.

фц\ 8.2. Структура об'скту проектування - "шструмент". Пздсистему S К комп'ютерно! технолога, яка реадазуе bcî функщ! множини

задач FK , визначемо як: FK = U/¡,1 — S,L',S > 1 \L ^ 5"; та будемо вважати, що вона утворюе об'едання функцюнальних програмних комплекс1в та може бути визначена як гпдсистема за допомогою таких вираз!в:

SK = U F,,¡' = S,L;S > 1;I > S;

5К = [) Т,, I = М , N ; М > 1; N > М ; що !нщими словами озкачае, гпдсистема з одного боку е об'еднанкям функцюнальних задач, з шнюго боку с об'еднанням шструмегтв. Поняття функцюнальних задач використовуемо при функцюнальнш постаковщ задач! беручи до уваги алгоритм проектування. Поняття шструменту дозволяе звернути увагу на програмну реал1заццо ком'ютерно! технологи у виглядг модел! програмного комплексу. Поняття инструменту використуемо для вказувакня цъльового аспекту в рамках комп'ютерно! технолог!!, коли вона не направлена тшьки обмежено на одну цигь (будемо називати умовно !! проектною лицею РЬ) , а мае одну або дегалька глобальних щлей ( проектних лшю РЬ={РЬ-} та обов'язково деталька локалъних цшей ( або проектних лшй) РЬ1 = {РЬ }. 3 шшого боку визначимо проектну лшио як сукупшсть шструменпв, виходячи з того, що при досягненш конкретгю! мети в процесс проектування користувач виконуе визначену послщовшсть дш

використовуючи визначеш екранш форми, тобто штерфейси, тобто проекта лоноя складаеться з впорядковано! множили шструментов: — { Т1—> Тг —>_-> Тг }.

Виходячи з введених понять можна визначити пщсистему як, сукупность проектних лппй: 1

= и РЬШ , що можно ототожнювати з множиною команд користувача. Такий гадоад дозволяе перейти до вдеологП проектування за подаями, тобто у вдаювщь ыа подш виконуеться визначена послвдовшсть дш або процеов. Модем подП може бути м1сце на екраншй формц що е складовою частиною штерфейсу користувача. 1птерфейс користувача ори цьому може бути моделлю реальних документов, а подН в його графах - реальними комп'ютеризованими д!ями користувача в умовах реального виробництва.

При реалхзацН вищезазначеного шдходу отримусмо унхверсальну за своею суттю технолопчну мережу обчислювань, що легко настроюеться шд ынцевого користувача та дозволяе йому самому вастроювати й нарощувати систему шд себе. При включенщ в систему управления дезайнера форм з прив'язкою до останньо! шструменив, дШ, програм-процесов з бази знань обчислювальних процеив, що наповнюеться самим користувачем, механизм варащування системи буде доступним користувачев1 любого ршня.

Освовт результата та висвовки :

При проведенш дослёджень, в цолому подпорядкованих мет} створення наукових основ ново! методологи технолопчно! щдготовки виробництва, що водкривае можливосп для розробки штелектуально! комп'ютерно! шформацойно! технолоп! клнструкгорсько-технолопчно! щдготовки машинобуд^вного виробництва та штелектуальних засобов II впровадження 1 швидко! адаптацо! до реальних виробничих умов, були одержат так! результата:

1. Розроблено на основ! загальних правил формування технологи виготовлення деталей в мапхинобудуванш нову формализовану теорш системного (взаемопов'язаного в простор! усього комплексу задач технолопчно! гпдготовки виробництва) проектування технолопчних процес!в та документов технолопчно! щ'дготовки машинобуд!вного виробництва, призначену для створення гнучко! штелектуально! комп'ютерно! технологи конструкторсько-технолопчного проектування.

2. Створено алгоритм!чне забезпечення для ново! методологи проектування документов технолопчно! гпдготовки машинобудавного виробництва, яке використовуе методи динам!чного програмувавня для оштизацп шдивёдуальних та колективних рппень в процес1 проектування технологи виготовлення деталей.

3. Використано можливосп штучного штелекту при оптим!зац!1 шдиводуальних та колективних техшчних рипень, що наповнюють документа технолопчно! подготовки виробництва.

4. Розроблено та реал1зовано гнучку штелектуальну комп'ютерну технологий технолопчно! щдготовки машинобудшного виробництва, яка основана на новой запропонованой автором методологи.

5. Впроваджено методологию розробки сучасно! високоефективно! комп'ютерно! технологи конструкторсько-технолопчно! гпдготовки виробництва з! штучким штелектом та штегрований комп'ютеризований процес проектування заметь традищйних метод!в конструкторсько-технолопчно! щдготовки виробництва бьльш шж на 4 шдприемствах галузо, та таку, яка дозволяе швидко та легко реагувати на змону номенклатури деталей та значно скоротити цикл подготовки виробництва вироб1в довольно! складность

ПубжкацН по темi дисертацИ

По тем1 дисертацп опубликовано 67 наукових po6iT, основой з них:

1. Глоба JLC., Остафьев В.А., Жданов Б.И. "Проектирование интеллектуальных компьютерных технологий для технологической подготовки производства", Киев, НаУКМА, 1996, 198 стр.

2. Л.СХлоба "Элементы искусственного интеллекта в системах автоматизированного проектирования технологических процессов", в кн."Разработка и внедрение автоматизированных систем конструкторско-технологической подготовки производства, Хмельницкий, 1990г.

3. Глоба Л.С. "Ьтгегрована система конструкторсько-технолопчно! подготовки виробництва" - Матер1али мЬкнародно! конференцп "Оснастка-94", Ки1в, 1994 р.

4. Глоба Л.С. "Оргавазахця та метода ведения баз технолопчних даних та знань" -Зборник матероалов мЬкнародно! конференцп "Оснастка-94", Киш, 1994 р.

5. Глоба Л.С., "Методичш взсазовки до лабораторних робот з курсу "Автоматизация проектування комп'ютерних засобов" для студентов спецоальносто 7.0 804.02 - Укл. К.ТД, доцент Комп'ютерш системи проектування" - КИ1В: КШ, 1995. - 40с.

6. Глоба Л .С. "Проектирование САПР ГП на базе СУБД СПЕКТР."-Технологические пути экономии трудовых и материальных ресурсов и интенсификации производства в приборостроении. Всесоюзная научно-техническая конференция, Суздаль, 1983 г.

7. Глоба Л.С. "Методы построения автоматизированной системы технологического проектирования." - Молодые специалисты Укрфилиала НИАТ в научно-техн. прогрессе. Сборник материалов научно-технической конференции, Киев, 1985 г.

8. Ostafiev VJL, Globa I^S., Patri K.V. "Integrating CAD with CAM for Prizma Type Parts. - The International Conference -JCCJM'95, Gintic Institute of Manufacturing Technology, Singapore, 1995.

9. Ostafiev V.A., Globa L.S., Tymchic G.S., Ostafiev D.V. " Intelligent Expert Manufacturing System for NC-Machine", Proc.og the 1-st ISICIMS'94 Conference, Seoul National University, p.p. 248-252,1994.

10. V.O.Ostafiev, LS.Globa, R.S. Ostafiev "Artificial Intelligent Expert CAD/CAM System" - International Computer Science Meeting "MicroCAD-system", Kharkov, 8-13 June 1993.

ll.Ostafiev V.A., Globa L.S. "Some Approach To Artificial Intelligence Computer-Aided Expert System for Production Process Planning- The International Conference on Manufacturing Systems and Environment "Looking Toward the 21st Century", JZME, Tokyo, Japan, May 29 - June 1, 1990.

12,Ostafoev V.A., Globa L.S. "Artificial Intelligence Expert System for Complex Surfaces Tool Path Design and Optimization"- the 5th International Manufacturing Conference in CHINA 91 - IMCC 91, HONG KONG, 2-4 th April 1991.

13. Кужидэм 3.B., Глоба Л.С. Программная компенсация погрешности позиционирования станков с применением самоорганизации. -. Материалы II международной научно-технической конференции советских и польсюях ученых-выпускников высших учебных - заведений СССР, Вроцлав, 1986 г.

14. Ostafiev VJL, Globa L.S., Globa A.V. "Integrated End Milling Optimization Development" - Annals of the CIRP, V. 33/1/, Paris , 1984.

15. Ostafiev V.A., Globa L.S. "Optimization Aspects in CAD/CAM "- Preprints conf. "PROLAMAT-88", v.II, Dresden,GDR,1988

16. Ostafiev V.A., Globa L.S. "Some Approach Integration Expert System with Artificial Intelligence (AI)." - 14-th IFIP Conference on "System modeling and Optimization", Leipzig, GDR, July 3-7, 1989

17. В-А-Висикирский, А-А.Тимченко, ЛСТлоба. Средства графического моделирования в интеллектуальной САПР.- в кн."Програмное обеспечение САПР и АСУТП - Тезисы докладов Ш Международной конференции "Програмное обеспечение ЭВМ", Тверь, 1990 г.

18. ОЛ. Пилипенко, Л.С.Глоба "Ьггегрована автоматизована система виготовлення оснастки" - Матерхали м1жнародно! конференцп "Оснастка-94", Ки!в, 1994 р-

19. O.G. Минецький, Л.СХлоба "Граф!чна база даних технологичного оснащения" -Матер1али м1жнародно! конференцй "Оснастка-94", Ки!в, 1994 р_

20. Е.В. Жовтий, ЛС.Глоба "САПР ТП "Славутич"" - Матер1али Мхжнародно! конференщ! "Оснастка-94", Ки!в, 1994 р.

21. Остаф'ев В.О., Глоба Л.С., Глоба ОЗ., Лупкин Б.В Способ обработки колодцев-а.с. N 1284734, 1987 г.

22. Глоба Л.С., Воримская НХ. Особенности построения комплексной САПР ТП для фрезерных операций - "Технология и автоматизация машиностроения", вып.46, 1990 г.

23. Остафьев В.А., Л.С.Глоба Интегрированная экспертная система с искусственным интеллектом, в кн. "Разработка и внедрение автоматизированных систем конструкторско-технологической подготовки производства", Хмельницкий, 1990 г.

24. Андон Ф.Н., Глоба Л.С., Дерецкий В.А. "Использование интегрированной мультипрограммной обработки данных в САПР ТП. " - Технологические пути экономии трудовых и материальных ресурсов и интенсификации производства в приборостроении. Всесоюзная научно-техническая конференция, Суздаль, 1983 г.

25. Б.В.Лутсин, А.ВТлоба, Л-СХлоба Автоматизированная система проектирования технологических процессов (ТП) обработки КМ.- в кн."Технология производства деталей из композиционных материалов, г.Киев, 1992 г.

26. Камаев ЮЛ., Глоба Л.С. "Структура данных банка технологических данных. Автоматизация решения задач ТПП на предприятиях и в организациях Укр. ССР /Опыт внедрения ЕСТПП/. Сб-изд-во стандартов,1983, вып.25

27. Остафьев В .А., Л.С.Глоба, Глоба A.B. "Методика построения подсистемы описания детали в диалоговой САПР ТП." - УСИМ, N 2, 1986 г.

28. Глоба Л.С., Гиганяк ВЯ. "К вопросу об автоматизации проектирования систем автоматизированного проектирования. - Дел. УкрНИИНТИ, N 2277-Ук-85,23.09.85

29. Глоба Л.С., Воримская ВТ. "Методика построения подсистемы ввода чертежа детали в САПР технологических процессов." - Технология и автоматизация машиностроения. Межведомственный сборник, вып. 42, 1988 г.

30. Остафьев В.А., Глоба Л.С., Глоба AB., ЛупкинБ-В. "САПР технологических процессов фрезерной обработки для станков с ЧПУ. - Вопросы авиационной техники, прилож Авиационная промышленность, 1989 г.

31. Глоба Л.С., Воримская Н.Г. "Принципы организации вычислительного процесса и архитектура САПР для станков типа "ОЦ"." - Технология и автоматизация машиностроения, Межведомственный сборник, вып. 43, 1989 г.

32. Глоба ЛС., Воримская Н.Г. "Особенности построения комплексной САПР ТП для фрезерных операций." - Технология и автоматизация машиностроения, Межведомственный сборник, вып. 46, 1990 г.

33. Пилипенко О.И., Глоба ХС. "Интеграция CAD/CAM систем и системы подготовки производства" - Автоматизация конструкторско-технологической подготовки производства в машиностроении и судоремонте на базе ПЭВМ, Материалы конференции, Одесса, 1996 г.

34. Зинченко Д.В., Глоба Л.С. "Организация динамического вычислительного процесса в производственных компьютерных технологиях" - Автоматизация конструкторско-технологической подготорки производства в машиностроении и судоремонте на базе ПЭВМ, Материалы конференции, Одесса, 1996 г.

35. Жданов БЛ., Глоба Л.С. "Опыт разработки и использования САПР ТП "Славутич"" - Автоматизация конструкторско-технологичеекой подготовки производства в машиностроении и судоремонте на базе ПЭВМ, Материалы конференции, Одесса, 1996 г.

Глоба Л.С. Интеллектуальная компьютерная технология конструкторско-технологической подготовки механообрабатывающего производства. Рукопись. -Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.05 - Системы автоматизации проектирования, Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев,

Защищается работа на основе 67 статей, которые содержат в себе результаты исследований и разработок в области высокоэффективных интеллектульных компьютерных технологий конструкторско-технологической подготовки для машино- и приборостроительного производства.

Работа посвящена методам разработки интеллектуальных компьютерных технологий производства, методологического, математического, алгоритмического и программного их обеспечения, теоретического обоснования и внедрения методов его рационального проектирования и изготовления как сложного инженерного объекта, обладающего искусственным интеллектом в области технологической подготовки производства, средствами быстрой адаптации к условиям реального производства и быстрого реагирования на изменение требований современного рынка. Создана и многократно внедрена на ряде предприятий Украины программная реализация предложенных методологии, теоретических подходов, моделей и алгоритмов.

GJoba L.S. "The intelligence production process computer technology" - Doctor of Technical Science thesis on speciality 05.13.05 "Systems of automated designing".

National Technic University of Ukraine "Kiev Polytechnic Institute", Kiev,

The thesis based on 67 articles deals with the results of the reseach and designing in fields of the intelligence production process computer technology for manufacturing.

The work discusses the designing methods of the intelligence production process computer technology, it's methodological, mathimatic, algorithmical and program supports, theoretical prove and using the intelligence computer-aided design convenient methods for production process computer technology designing like complex engineer object with artifficial intelligence in production process engineering, with the tools for adaptation to the variable production conditions and products in up-to-day market. There are the number of CAD/CAM systems was using by Ukrane plants to design based on discussed theoretic principles, models and algorithms.

Ключоп1 слова: комп'ютерна технология, конструкторсько-технолопчна шдготовка виробництва, штучний штелект, математичне моделювання, o6'eKTHo-opie

1996.

1996.

П1ДХ1Д.