автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Модели для комплексной разработки процессов горячей объемной штамповки

кандидата технических наук
Громов, Сергей Владимирович
город
Москва
год
2000
специальность ВАК РФ
05.13.16
Автореферат по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Модели для комплексной разработки процессов горячей объемной штамповки»

Автореферат диссертации по теме "Модели для комплексной разработки процессов горячей объемной штамповки"

На правах рукописи ГРОМОВ Сергей Владимирович

МОДЕЛИ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ РАЗРАБОТКИ ПРОЦЕССОВ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ

Специальность 05.13.16. - Применение вычислительной техники,

математических методов и математического моделирования в научных исследованиях

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2000

Работа выполнена на кафедре АСУ Московского Государственного института стали 1 сплавов (Технологического университета)

Научный руководители: к.т.н., доцент, Калашников Е.А.

д.т.н., профессор, Рыков A.C.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Лотоцкий В.А. кандидат технических наук Трайно А.И.

Ведущая организация: АО ЧЕРМЕТАВТОМАТИКА

Защита состоится " 28 " июня 2000 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.053.08.07 в Московском Государственном институте стали и сплавоЕ (Технологическом университете) по адресу: 117936, г. Москва, Ленинский просп., 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Государственного института стали и сплавов (Технологического университета)

К623.300.Э'6Ч2.1,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы обуславливается необходимостью создания методики омплексной разработки сложных промышленных технологий, таких как горячая бъемная штамповка, роль которых в современном промышленном производстве остоянно возрастает.

Технологическая подготовка производства, осуществляемая традиционными гсособами, связана с длительной отработкой оснастки и режимов в роизводственных условиях и сопровождается значительными материальными пратами, что недопустимо в условиях усиления конкуренции на рынке роизводителей металлопродукции, повышения экологических требований, введения граничений на добычу сырья, распространения энерго- и металлосберегающих, алооперационных процессов.

Комплексная разработка, позволяет интенсифицировать процесс создания овых технологий. Известно, что большой процент затрат при создании новой родукции приходится на перепроектирование и связанные с ним проблемы. Даже :ли увеличить затраты на проектирование вдвое, за счет применения комплексной азработки можно добиться уменьшения суммарных затрат более чем на 60 %, экратить время выхода на рынок более чем на 40 %. Так как требования заказчика читываются с самого начала работы над изделием, качество продукта соответствует эебованиям рынка. Продукт появляется в нужное время и по правильной цене.

Данный подход требует реструктуризации в организационной деятельности а предприятии, создания условий, когда вся организация участвует в качественном роектировании для заказчика.

В области технологической подготовки производства это приводит к зеличению знаний о том, что собой представляет продукт, как он будет пользоваться. Приходится учитывать не только функциональные, но и другие шные аспекты разработки продукта. Каждое изделие имеет жизненный цикл, шочающий все фазы, в которых оно пребывает: формирование основных зпцепций, проектирование, изготовление, использование, уничтожение, греработка. Таким образом, сложность принятия решений при разработке ¡хнологий значительно возрастает.

Основные трудности, возникающие при поиске и выборе технологических :шений, обусловлены недостаточностью знаний о взаимосвязи основных факторов шяющих на качество проекта. Часть информации может иметь качественный фактер и не поддается количественной оценке. Часто она носит субъективный ¡растер и тесно связана с человеком - ее владельцем. Большинство задач, с ггорыми приходится сталкиваться во время проектирования можно отнести к классу юхо структурированных или слабо формализуемых. Многокритериальные зоблемы с субъективными моделями - вот класс задач, с которыми приходится 1ботать.

Одним из перспективных направлений повышения качества проектного :шения является создание интеллектуальных систем для поиска решений, усматривая способность инженера грамотно действовать в сложной ситуации как

важнейший фактор успешного проведения проекта, необходимо обеспечить ег инструментарием, интенсифицирующим его творческое мышление, позволяющи: получать новые технические решения.

Цель работы. Разработка методики комплексной разработки процессо горячей объемной штамповки, создание моделей и методов, соответствующих новы требованиям, предъявляемым к качеству разработки промышленных технологи! Построение на их основе программного комплекса, усиливающего возможност инженера в принятии сложных, комплексных решений.

В соответствии с поставленной целью были решены следующие задач исследования:

• анализ существующих подходов и методов в области разработки технологи горячей объемной штамповки для изучения методологических принципо! выявления достоинств и недостатков;

• многокритериальное описание проблемы создания технологии горячей объемно штамповки;

• постановка задачи принятия технологических решений, включающая:

- построение алгоритма формирования множества вариантов технологически решений;

конструирование принципов оптимальности для выбора рациональног решения;

• выбор вида моделей для описания технологических процессов горячей объемно штамповки;

• синтез объектно-ориентированных моделей для задач комплексной разработк технологических процессов, включающий:

- выбор трехуровневой иерархической структуры моделей;

- синтез моделей на основе исследования и компиляции комплекс математических моделей и процедур для расчета параметров процессе горячей объемной иггамповки;

• создание программных компонентов, реализующих синтезированные модели;

• построение программного комплекса для поддержки принятия технологически решений на базе компонентов;

Методы исследования. Исследования выполнены на основе системног анализа, многокритериальной оптимизации и теории принятия решений, объектне ориентированного анализа. В работе использовались объектно-ориентированны методы создания программного обеспечения. Система реализована с использование технологий построения программного обеспечения СОМЛЗСОМ и среды АиШСА 2000.

Научная новизна диссертации заключается в создании методики комплексно разработки технологий горячей объемной, в основу которой положены:

• алгоритм формирования множества вариантов технологических решений принципы оптимальности;

• объектно-ориентированные модели для описания технологических процессо горячей объемной штамповки и задач принятия решений;

• программный комплекс для поддержки принятия технологических решений построенный на основе компонентов, реализующих синтезированные модели;

Практическая ценность определяется возможностью использования системы и ее элементов:

• для поддержки принятия решений при разработке технологических процессов горячей объемной штамповки;

• в учебных курсах по системному анализу и теории принятия решений, а также по объектно-ориентированному анализу;

• в области разработки интеллектуальных систем проектирования и поддержки принятия решений;

• для подготовки специалистов в области обработки металлов давлением, повышения их профессиональных навыков, накопления опыта в проектировании новых технологий.

Предложенная автором схема построения инструментальных средств разработки и развития интеллектуальных систем проектирования имеет самостоятельную ценность и может быть использована для решения других задач проектирования.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы обсуждались на Международной научно-практической конференции "Управление большими системами - 97", Москва, 1997 и семинарах в МИСиС, в Институте металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН, в Университете Северной Айовы (США).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ. Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений и списка литературы, включающего 120 наименований. Основной текст занимает 120 машинописных страниц, в том числе 20 рисунков и 2 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования.

В первой главе рассматриваются основные проблемы разработки сложных промышленных технологий, таких как горячая объемная штамповка. Описано изменение условий, в которых эта разработка осуществляется. Затем исследуются существующие подходы и методы, используемые для создания технологий. Анализируются особенности применения этих методов в современных условиях.

Быстрое развитие информационных технологий, происходящее в последние годы, создало новые ориентиры в организации производственной среды предприятий:

• гибкое управление и планирование всех этапов жизненного цикла изделий в виде их параллельного выполнения, что возможно в едином информационном пространстве на основе единой модели объектов и ресурсов;

• формирование, накопление, рациональное использование интеллектуальных ресурсов.

Произошел переход от отдельных САЭ/САМ/САЕ систем к комплексным решениям, где интегрированная среда объединяет всех участников процесса создания нового изделия, включая и тех, кто продвигает его на рынке и даже тех, кто является его потребителем. Люди, задействованные в процессе разработки, получают доступ к разнородной информации на различных стадиях работы над изделием, а также после завершения работ для обслуживания продукта. Они используют различный инструментарий, например системы твердотельного моделирования, прочностного анализа, базы данных по стандартам, материалам и т.д. Таким образом, речь идет не столько об информационной, сколько о функциональной интеграции.

К сожалению, многие из существующих сегодня программных инструментов разработчика не соответствует новым требованиям, так как они изначально были ориентированы на решение отдельных задач. Основы же современных систем лежат в методологическом и информационном единстве комплекса решаемых задач.

Другим важным аспектом в создании систем для комплексной разработки технологий является повышение их интеллектуальности, наличие различных советчиков, консультантов и т.п. При проектировании сложных технологий человек обычно полагается на собственный опыт в решении похожих проблем, на интуицию. Однако существуют границы его возможностей. С учетом новых факторов, связанных с жизненным циклом, которые необходимо принимать во внимание при разработке изделия, задачи становятся вообще труднообозримыми.

Под советчиками обычно понимают программные утилиты, обеспечивающие информационную поддержку, управление нижнего уровня, организующие обратные связи. Они действуют в четко очерченной области в качестве заменителей экспертов и могут в идеале настраиваться экспертами. Советчик представляет собой интеллектуальный агент, который использует абстрактные знания из определенной области для того, чтобы управлять деятельностью в этой или другой области. Такие интеллектуальные агенты играют все возрастающую, антропоморфную роль. Агенты могут рассматриваться как компоненты некоторой системы, идеально подходящие для работы с независимыми объектами. Они могут иметь различную природу, быть основаны начисленных моделях, базах знаний и др.

Задачи, решаемые во время разработки технологий, имеют различную степень формализации. Так, предварительное проектирование изделия, от которого, по мнению большинства специалистов, в наибольшей степени зависит качество и стоимость конечного продукта, где происходит понимание основных концепций и характеристик будущего продукта, является плохоформализуемым. Существует очень малое число программных продуктов, предназначенных для предварительного проектирования, особенно в сравнении со сложными программами численного анализа, предназначенными для завершающих этапов разработки, где цели определены вполне четко. Сегодня нет ясных перспектив для разработки полностью формализованных моделей для предварительного проектирования. Опыт технологов, их интуиция по-прежнему остаются главными движущими факторами в этой области. Это делает весьма перспективным направление создания субъективных моделей, интеллектуальных систем построенных на знаниях предметной области.

Для описания различных задач, решаемых на разных уровнях, нужна некоторая основа, язык, который был бы общим для всех областей. Объектная технология наилучшим образом подходит для этого. Она создает концептуальную базу (основу), с позиций которой процесс разработки выглядит как манипулирование множеством моделей, обладающих свойствами и методами для изменения этих свойств.

Технологии горячей объемной штамповки являются одними из самых сложных в области обработки металлов давлением. Для них характерно повышение точности изготовления поковок, усложнение их формы, появление нового оборудования, применение металлов и сплавов, имеющих ограниченный ресурс пластичности и узкий температурный интервал деформируемости. Важным направлением в развитии этих технологий является формирование заданных структуры и свойств материала, их распределение по объему детали в соответствии с заранее заданными требованиями. Данные процессы являются статистически неустойчивыми, так как их параметры не удается в точности повторить даже для деталей одинаковых форм и размеров.

Многообразие процессов штамповки делает трудной задачу исследования технологии в целом. Поэтому модели разрабатывают путем изучения отдельных фаз процессов, находят соотношения для расчета отдельных его параметров, например критериев прошивки отверстий, припусков, допусков, напусков, размеров заусенечного мостика и т.д. При этом используют правила классификации процессов, ограничивающие область применения полученных моделей.

Анализ литературы позволил выявить основные типы моделей, используемые для описания процессов штамповки: простые (детерминированные) дескриптивные модели, дескриптивные стохастические модели, цепные дескриптивные модели, стохастические оптимизационные модели. Возможна также иерархическая комбинация различных математических моделей. К недостаткам данных моделей можно отнести то, что они базируются на экспериментальных данных, а значит, работают только в четко очерченной области, предназначены для разработки хорошо известных процессов.

Среди наиболее известных методов моделирования процессов горячей штамповки выделяют: сляб-метод, метод направлений течения металла, метод фотопластичности, метод верхних границ, метод Хилла и метод конечных элементов (МКЭ). Все, кроме последнего, примыкают к эвристическим методам и не имеют четкого обоснования.

С появлением мощных компьютеров были созданы предпосылки для развития МКЭ, что привело к появлению программ, позволяющих моделировать напряженно-деформированное состояние металла при обработке давлением. Наиболее известные из них: ALPID, LASTRAN, FINEL. В России также ведутся разработки такого класса пакетов программ в нескольких научных коллективах (МГУ, МИСиС, МИЭМ, УПИ, ППИ, ЦНИИТМАШ). Несмотря на универсальность расчетов, применение численных методов ограничено конечным набором ситуаций, в

которых они работают. Упрощения, характерные при формировании уравнений для данных методов, часто приводят к неточным результатам.

В последние годы, осознав пределы построения формальных моделей в данной области, исследователи пытаются создавать субъективные модели, сочетающие математику и" человеческий опыт. Активно применяется нечеткое моделирование, экспертные системы, искусственные нейронные сети и др. Однако, объединение разнородных моделей возможно при наличии прочного фундамента, которым является многокритериальное описание. Данное направление является наиболее перспективным и позволяет говорить о комплексной разработке новых технологий.

В автоматизированной разработке технологий горячей объемной штамповки, существуют два подхода: индивидуальное и групповое проектирование. Первый способ обычно применяется на предприятиях с массовым и крупносерийным производством, где требования к качеству проектного решения ■ намного выше, где даже при незначительном уменьшении расхода металла или затрат на изготовление отдельной поковки получают значительный экономический эффект. Менее высокие требования предъявляются к проектированию технологических процессов для мелкосерийного и индивидуального производства. Здесь большее внимание уделяется групповым методам изготовления поковок, штампов, оснастки.

Анализ известных систем позволил сделать следующие выводы:

1. Для большинства существующих систем автоматизированной разработки технологий характерно то, что они предназначены для решения локальных задач, между ними почти не существует связи, они несовместимы и представляют интерес только для конкретного производства с учетом конкретных условий данного завода, что затрудняет их распространение;

2. Слабо распространен системный подход к решению данных задач. Это выражается в следующем:

- не соблюдается единство методического информационного и технического обеспечения при разработке отдельных звеньев системы;

- системы должны состоять из ряда подсистем, которые можно объединять в различных вариантах и автономно использовать; должен применяться иерархический принцип построения программных средств, модульный и пакетный принципы решения сложных задач;

- должно обеспечиваться должное взаимодействие с внешней средой, адаптируемость к конкретным производственным условиям на всех уровнях управления;

3. Отсутствуют проблемно-ориентированные средства, позволяющие автоматизировать процесс реализации задач технологического проектирования.

4. Существует разрыв между человеком и системой. Недостаточно используется диалог в решении трудноформализуемых задач.

5. При оценке вариантов технологий не учитываются технико-экономические, экологические и другие показатели, которые на практике оказывают существенное влияние на конечный результат.

6. Не используются многокритериальные модели и методы оптимизации, позволяющие добиваться оптимального сочетания параметров процессов штамповки и всей совокупности процессов с учетом рациональной загрузки оборудования.

Во второй главе излагается проблема комплексной разработки технологий объемной штамповки на языке многокритериальное™, даются постановки задач принятия решений, алгоритм формирования множества вариантов технологий.

Технологии штамповки можно рассматривать как сложную систему, эпределяющуюся большим количеством параметров, каждый из которых зависит от эазличных физических, технических, экономических и других факторов. Нахождение 7равильного сочетания данных параметров - довольно сложная задача По мнению штора, существенным недостатком традиционных методов является то, что их ;оздатели не в полной мере учитывают многокритериальность задачи. Среди многочисленных требований к качеству создаваемой технологии сокращение расхода металла, понижение износа штампов, оптимальное использование оборудование, минимальное отклонение от геометрии детали и т.д. Эти требования противоречивы. I данной ситуации сведение задачи к однокритериальной обедняет возможности ее федставления и решения.

Перейдем к многокритериальной постановке. Имеется множество ариантов, альтернатив П, нужно выделить из него некоторое подмножество, в астном случае один вариант. Представление о качестве вариантов, альтернатив арактеризуют принципом оптимальности opt. Принцип оптимальности opt задает

п

ли отражает понятие лучших альтернатив. Имеются критерии Д,...,/т (целевые |ункции), называемые локальными, по которым оценивается эффективность работы истемы. Каждый из критериев зависит от вектора параметров (входных воздействий) : = (л|,...,.хп) и взаимная важность критериев описывается коэффициентами тносительной важности у\,.~,ут ■ Альтернативное решение х характеризуется екоторыми оценками по локальным критериям: f(x)-(fl(x),...,fm(x)) . Каждый экальный критерий f, связан со значениями входных воздействий, эти зависимости

писывает система моделей объекта.

Рассмотрим задачи формирования набора критериев. Множество критериев s является расширяемым. Добавление нового элемента в систему расширяет иожество моделей и множество критериев. Модели используются для получения генок по критериям.

В этом состоит существенная особенность подхода. Модели реализуются в ще независимых компонентов созданных по технологии, обеспечивающей их легкое ¡пользование. Теперь сам технолог в состоянии сформировать необходимую ему еду разработки. На рис. 1 показаны отличия предлагаемого подхода (б) от адиционного (а).

Предметнг ^область

Область рг зработчика___________________________Предм_етная_о

I Проблема п>

Содержательная постановка задачи

ФММ Алгоритм Программа Решение-7 -

Интерпрет результат

(а)

Предметная о_бласть_

Проблем;

Содержательная постановка задачи

Подбор необходимых компонентов

1>

Настройка компонентов

—)> Решение

Интерпрета результат

Разработка компонентов

Ж

КОМ ПО'

немтов

(б)

Рис. 1. Схемы решения задач ТПП: а) традиционная, б) предлагаемая автором.

Структурно-лингвистическая модель предлагаемой системы: Мц={М1,Ме} ~ множество моделей для комплексной разраб технологий;

М[ - множество моделей для разработки технологических процессов; Ме - множество внешних моделей, описывающих другие асп разработки.

Модели М е М/ имеют следующую структуру: Им — название модели;

б - модель, определяющая геометрию детали; X — множество входных параметров; У - множество выходных параметров;

Я - модель, определяющая жесткие правила проектирования процессов; Р - модель, определяющая гибкие правила проектирования процессов; £] — метод, определяющий модель /?; Е2 - метод, определяющий модель Р;

Ь - метод модификации продукционных правил, содержащихся в модел1 В моделях М геометрия тесно переплетена с данными о технолог правилами проектирования. Изменяя правила проектирования, технолог к

и

охранять их в отдельно, станавливают методы £], Е2

используя модель Р. Связи между моделями

^Начало ^

-Ж-

Расчет С-п и Оно

Ж

Редактирование контура детали

ж

Назначение припусков

Ж

Напуски на

центральное

отверстие

Ж

Назначение уклонов

Ж

Проектирование центрирующего бурта

Ж

Напуски на кольцевые углубления

Ж

Напуски на центральную наметку_

Л-

Назначение радиусов закруглений

Ж

Сопряжение элементов контура

Пленка под прошивку]

Поворот детали относительно разъема штампов

Вариация параметров в алгоритмах

Выбор лучшего ■ варианта технологии

' Г

Печать результатов

^ Конец

Рис. 2. Алгоритм разработки технологии горячей объемной штамповки на молотах и КГШП.

Внешние модели необходимы для описания других, часто не апологических, аспектов разработки. Нами использованы модели этого типа для 1язи с системами моделирования напряженно-деформированного состояния металла )и обработке давлением. На вход модели подаются параметры процессов и ометрия, а на выходе получается качественная оценка степени успешности «веденного эксперимента. Далее эта оценка используется при оценивании жданной технологии.

На основе анализа традиционного подхода к разработке технологий горячей ¡ъемной штамповки сформирована схема расчета параметров технологии для > л ото в и КГШП, представленная на рис 2. Данный алгоритм является общим и шет изменяться технологом н зависимости от конкретных требований. При этом

каждый из этапов предложенной схемы имеет наполнение в виде моделей, полученных в результате компиляции существующих процедур расчета параметров процессов, адаптированных под современные требования.

Автором предложен алгоритм построения вариантов технологий (рис. 3) основанный на выборе и настройке элементов системы, расширяющий схему на рис. 2.

Требования заказчика

Подбор компонентов

Нет

Выбор материала и параметров технологии

Ж

Создавалась ли подобная технология ранее?

л

Да'

Имеется ли готовая последовательность?

Нет

Формирование последовательности процессов

Ж

Нет

ж

Да

Нуждаются ли компоненты в настройке?

I

Да,

Нет

Настройка компонентов. Указание диапазонов изменения параметров и шага изменения.

Расчет вариантов технологий

ж

Необходима проверка какой-то технологии?

Да

Моделирование процессов ■4» штамповки при помощи пакета анализа технологии

Нет

Результаты удовлетворительные?

Рис. 3. Построение вариантов технологий

Последовательность действий технолога при создании технологии:

1. выбор алгоритма проектирования;

2. изменение его структуры под новые требования, если необходимо;

3. выбор моделей используемых на каждом этапе;

4. настройка моделей;

5. построение вариантов технологий;

6. выбор критериев учитываемых при оценке технологий;

7. выбор принципа оптимальности;

8. сохранение созданной технологии.

В третьей главе конструируются принципы оптимальности и постановки задач для выбора рациональных вариантов технологий.

Рассматривается задача со стремлением минимизировать все критерии: уs —> min , j = 1.....т . Критерии разбиваются на группы:

- технологические;

- экономические;

- экологические;

- организационные.

Центральными, с точки зрения данной работы, является группа технологических критериев. К ним относятся:

- число перенастроек штампа;

- время на штучные операции штампов;

- стойкость штампов при штамповке углеродистых, низкоуглеродистых или высоколегированных сталей;

- усилия штамповки;

- машинное время на штамповку одной поковки;

- допустимое число перенастроек штампа;

- допустимое число восстановлений штампа;

- расход металла в облой;

- допустимые отклонения от номинальных размеров;

Система комплексной разработки технологий позволяет легко добавлять другие критерии оценки созданных технологий.

При конструировании принципов оптимальности в качестве базовых использовались принципы относительной и абсолютной уступки, идеальной точки, минимакса и др.

Как пример конструирования принципа оптимальности критериев принцип главного критерия. Для формирования применим разные принципы оптимальности.

Приведем ограничения (множества) для принципа построенные на основе следующих принципов оптимальности: принципа идеальной точки

применим к группам ограничений так же

главного критерия,

Хх=\х: arg

IW' *

V

и

-т+1

/- = 1,2,...

(при г = 1 данный принцип порождает такое же множество, как и при принципе абсолютной уступки)

принципа минимакса (частный случай принципа идеальной точки при г = оо) Х2={х: атё(тгх{ут_,ь...,у2т}<у^)},

принципа относительной уступки

' ' 2т ^

Х3=\х: аг§

П

У=т+1

если у} = 0, то используем у]- г, где е > 0 - малое число, например, е = 10 5, принципа антиидеальной точки

'еМ

Х4 =

'■У вг

где у^1, ] = т+\,...,2т координаты антиидеальной точки, выбираемые,

например, как большие числа = 105.

Теперь, применяя следующие принципы оптимальности в сочетании с разными ограничениями, получим комбинированные критерии:

целевая функция на основе принципа идеальной точки

1) /(**)= тт/(х) = р = 1.2,... ,

хеХ,

хеХ,

'7=1

2) f(x )= тт /(х)= тт

хеХ,

х<=Х-

• т I \

3) я/; = тт /(х) = тт ) р ,

хеХ

4) /(х*) = тт /(х) = тт У{у,)р ,

хеХл хеХ,

4 4 ]=\

целевая функция на основе принципа минимакса

5) /(х') = тт f(x) = хеХ, тттах\у,,.. деХ, -Ут } »

6) тт /(х) = хеХ2 тт тах\у\,. хеХг -Ут }>

7 )/(х*) = тт /(х) = хеХз тт тах{у1,. хеХ3 -Ут}.

8) /(* ) = тт /(х) = тт тах {у.,. х<=Х, -Ут}>

Из полученного множества постановок задач пользователь-технолог выбирает постановку(и) наиболее соответствующую его представлениям об описании "качества" технологии. Разные технологи могут выбирать различные постановки задач.

В четвертой главе описан программный комплекс для поддержки принятия технологических решений, созданный на базе компонентов.

Большинство современных систем имеют модульную структуру, облегчающую адаптацию к конкретным условиям, однако их структура, как правило, уникальна, вследствие чего, они представляют интерес только для отдельного производства.

Выше отмечалась необходимость системного подхода к решению задач построения автоматизированных систем, а также потребность в проблемно-ориентированных средствах. Было указано, что многообразие процессов штамповки заставляет строить модели для отдельных фаз процессов, путем решения менее масштабных и простых задач, с перспективой последующего объединения отдельных частей в единую систему.

В работе предлагается компонентный подход к построению программного комплекса основанный на технологиях Microsoft COM/DCOM. Его основной принцип заключается в том, что на этапе алгоритмизации из общей задачи или системы выделяют некоторые ее части, имеющие относительную смысловую и функциональную самостоятельность, которые проходят автономно стадии анализа, программирования и отладки, после чего их в готовом виде используют для настройки приложения. Отдельные компоненты, решающие определенный комплекс задач проектирования, могут использовать более мелкие компоненты низшего уровня, реализующие стандартные процедуры преобразования информации и используемые во многих компонентах высшего уровня.

Выделение из множества проектных процедур наиболее универсальных и часто встречающихся и включение их в библиотеки компонентов исключает дублирование в процессе разработки, снижает трудоемкость создания систем. Компонентный подход решения задач обеспечивает гибкость и пластичность автоматизированных систем (причем функциональность таких систем можно изменять созданием, добавлением и настройкой новых компонентов). Он позволяет поэтапно вводить систему в эксплуатацию и расширять её за счет разрабатываемых компонентов.

В работе предлагается иерархическая трехуровневая структура системы (рис. 4), каждый уровень которой представлен различными по своему назначению компонентами.

На первом уровне находятся компоненты с минимальными знаниями о целях системы. Основное их предназначение - работами с данными составляющими проект. Компоненты этого уровня могут быть легко заменены так, что это не окажет влияния на другие части системы. Например, изменение описания геометрии детали не приведет к нарушению функционирования остальной системы.

На втором уровне располагаются функциональные компоненты, которые описывают различные варианты расчетов параметров технологии. Они обычно нуждаются в настройке. Для этих целей используются специализированные компоненты третьего уровня. Каждый компонент обладает набором свойств, доступ к

которым имеют различные части системы. Механизм доступа регламентируется интерфейсами компонента.

3. Уровень управления процессом разработки

БЮТй

(компонент комплексной разработки технологии)

2. Фунциональные компоненты описывающие различные варианты расчетов параметров технологий

НТоо1а

&Яеуо1уеОеиП НТоо1з

(Методы расчета Параметре« процессов)

—Г"

бЯ0Ме(а1 РгорегГуде

(расчет физических характеристик модели)

1Неуо)увОе1а|Ю1) > (>—

Юи1до'шз О-■—-

гп 1

вКотЫуеОеШЮШ

(графтаский интерфейс

пальаоеаталя для настройки компонентов)

^Ое\а«То©1$0------

15КОе1а|1Тоо)»Еп11<~)-

ЗЯОТоо!« (геометрически* операции над моделью детали)

1. Уровень представления данных

1Р«г*1«51огадаО--

(СоплесбопРвМ ~ Солитег ' I Сол пасЬолРо 1п1

$Яеуо|уеОеим!

(комлонект описывающий деталь, основные свойства детали (название, марка стали, класс точности о

т„д). методы для модификации свойств)

[ЭСоМоиг

(*омпон»нг-«онгур, методу позволяющие модифицировать данные объекта )

Ра (а вСогаде

Рис. 4. Трехуровневая схема построения системы на базе компонентов

На третьем уровне находятся компоненты описывающие технологию в (елом. Формируя компоненты этого уровня, мы создаем различные варианты ггратегий производства, которыми руководствуется пользователь при -фоектировании технологии. Данные компоненты используют постановки задач лредложенные выше для обоснованного выбора из исходного множества вариантов технологий наиболее рационального с точки зрения предпочтений пользователя.

Компоненты были реализованы при помощи следующих средств разработки: Microsoft Visual С++ 6.0 (невизуальные компоненты), Borland С++ Builder 4 (визуальные компоненты), Borland Delphi 4 (визуальные компоненты).

Применение разработанного программного комплекса позволило:

1) рассчитать около ста технологий с характеристиками соответствующими требования технологов, с учетом их предпочтений;

2) обеспечить взаимосвязь с другими подсистемами, участвующими в комплексной разработке;

3) сократить время разработки более чем в пять раз.

Программный комплекс используется в учебном процессе для обучения, как специалистов технологов, так и специалистов в области управления.

Заключение

В диссертации разработана совокупность моделей, постановок задач и методов их решения для комплексной разработки технологий горячей объемной штамповки.

Основные результаты работы состоят в следующем:

1. Произведен анализ и сформулированы требования к решению задач комплексной разработки технологий горячей объемной штамповки с учетом современных достижений в области информационных технологий.

2. Даны многокритериальные постановки задач принятия технологических решений для названной области.

3. Разработан алгоритм построения множества вариантов технологий горячей объемной штамповки, основанный на подборе и настройке компонентов системы.

4. Сформированы проблемно-ориентированные принципы оптимальности, учитывающие специфику рассматриваемой области, и проведен выбор рациональных вариантов технологий.

5. Разработан программный комплекс моделирования процессов горячей объемной штамповки с использованием компонентного подхода, позволяющего гибко изменять и расширять функциональные возможности системы.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

1. Громов C.B. Подход к проектированию CAD/CAM приложений для горячей объемной штамповки. II Техника. Экономика. Сер. Автоматизация проектирования / Всероссийский научно-исследовательский институт межотраслевой информации, 1995, Вып. 3-4, с. 93-96. ,

2. Калашников Е.А., Громов C.B. О подходе к интеграции систем технологической подготовки производства в системы управления предприятиями. И Управление большими системами: материалы научно-практической конференции. -М.: СИНТЕГ, 1997, с. 86.

3. Калашников Е.А., Громов C.B. Разработка программного и информационного обеспечения для систем технологической подготовки производства на примере горячей объемной штамповки. И Информационные технологии в металлургии и экономике: Сб. научных трудов -М.: МИСиС, 1997, с. 206-212.

4. Калашников Е.А., Громов C.B. Некоторые аспекты подготовки специалистов в АСТПП в современных условиях // Информационные технологии в металлургии и экономике: Сб. научных трудов -М.: МИСиС, 1997, с. 212-215.

5. Громов C.B. Использование систем, построенных на базе интеллектуальных компонентов для технического проектирования. II Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. -Липецк, ЛГПИ, 1999, с. 25-32.

6. Рыков A.C., Громов C.B. Разработка системы проектирования технологических процессов горячей объемной штамповки с использованием многокритериальных методов и компонентных объектов. // В кн. Математические и экономические модели в оперативном управлении производством. Вып. 11. -М.: Электрика, 2000, с. 3-7