автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Моделирование и оптимизация принципиальных схем технологических процессов в учебно-исследовательских САПР ТП

РГ6 од

На правах рукописи

1 НЮИ ¡895

ЛЬВОЗЭТ Игорь Яковлевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТШИЗАЦКЯ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В УЧЕБЙО-КССЛЕДОЗАТЕЛЬСКИХ САПР ТП

Специальность 05.13.12- Системы автоматизация проектирования

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени излдвдата технических наук

Всрояея - 1995

Работа выполнена в Воронежском государственно« техническом

университете

Научный руководитель Заслуженный деятель науки РФ, академик АЕН, доктор технически наук, профессор Фролов В. Н.

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки к техники

ТО, доктор технических наук, профессор,академик МАИ Батиа,еа Д.И., кандидат технических наук Ярких В.В.

Ведущая организация: Научно - исследовательский шютитут

----полупроводникового машиностроения .

(г. Вороне»)

Защита состоится 30 иикя 1095 года в 10 часов б коифаронцза-ле на заседании диссертационного оовета Д 053.61.02 Воронежского государственного технического университета по адресу 394025, Во-ронед, Московский проспект,14

С диссертацией можно ознакомиться а библиотека Еороас-кокого государственного технического университета

Автореферат разослан ч-^У" _¿¿/¿Тс'?_ 1095 г.

Ученый секретарь * ' . - . ,

диссертационного совета Д 053.81.02 Рьшдш А. А.

СЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш Проектирование технологических процессов занимает значительное место в общем цикги проб .гных работ по создании новых иэдели:":-. Качество выполнения этого этапа определяет возможности реализации решении, заложенных при системном, функциональном и конструкторском проектировании, уровень эк номических и экологических покгзгтелей производственного процесса. Поэтику с появлением г САПР автоматизации

технологического проектирования уделялс > серьезное внгмзике, что привело к лырокому распространению САБ/СМ,5 систем .

Основе ля задача указанных систем формировать информацию, залаженную в конструкторских документах ^ Серые приемлемой для преобразования з управляющие программы автоматизированного технологического оборудования, т,е. они охватывают важное, :о не единственное направление САПР ТП - проектирование операционной технологии. В меньшей степени автоматизированы направления верхних уровней: ■ технологическое планирование, проектирование принципиальных схем ТП. Создание подсистем верхнего уровня, связанное с необходимостью автоматизированного решения задач, при выполнении реальных проектов требует высотой квалификации пользователя, представления ему возможности предлагать и исследовать различные. варианта построения многооперацлонных технологических систем. , Дль интеллектуальной поддар«ки пользователя, предоставления ему возможностей работать в обучающей среде согдаюгея учебно-исследовательские (УИ) САПР. Однако в УЛ С/,ПР вн'шь основное внимание уделяется освоения процедур системного, функционального и инструкторского проектирования.

Таким образом,актуальность теш диссертации определяется необходимостью построения' подсистемы моделирования и оптимизации, "которая являлась ядром учебно-исследовательской С'ПР ТП и позволяла повысить степень автоматизации , эффективность и качество верхних уровней технологического проектирования. .

Работа выполнена в соответств-и с межвузовской комплексной научно-технический программой 12.11" Перспективные информационные технологии в высшей пколэ " в рамках одн ?о из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета " САПР и системы автоматизации производства

_ Цель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка элементов математического обеспечения подсистемы имитационного моделирования и оптимизация для автоматизированного проектирования принципиальна схем ТП . в рамках

учебно-исследовательской сисч-ш.

Для достижения поставленной цеди необходимо решить следующие основные Ездачи:

празае^изиоовать особенности автоматизации' верхних уровней технологичесзюго проектирования с ориентацией ■ на учебно- -исследовательскую САПР ТП;

рас-.г 'ататъ интегрированные алгоритмические'" процедуры отруктурно-параметрической оптимизации и имитационного моделирования ТП;

осуществить алгоритмизацию процедур принятия решений при мкоговариантном выборе принципиальных схем ТП;

создать программно-методическое, обеспечение подсистемы имитационного моделирования и оптимизации и оценить его эффективность в рачках учебно-исследовательской САПР ГП.

Метода исследования. При выполнении работы исташ "юванй основные положения теории систем автоматизированного проектирования,методы имитационного моделирования систем массового обслуживания, теории вероятностей и математической

статистики,оптимизации,исследования операций и принятия ревений.

Научна" новизна. В диссертации подучены следующие основные результаты,характеризующиеся научной новизной;

алгоритмы структурно - параметрической оптимизации,сйеопечива-ющие интеграцию имитационного моделирования, раци' налъного выбора структурных компонентов и параметров принципиальных охем ТП на основе рандомизированных поисковы; процедур;

м^тод г. ^строения штьыатического описания многооперационного ТП, отличаацикся совмещением процедур автоматической реализации активного и пассивного . экспериментов на имитационной кг ^ели о процедурно! структурно- параметрической оптимизации;

алгоритмические схемы шгаговариантного выбора в дамках САПР ТП,отличающиеся . математическими приемами преобразования качественных оценок и визуальных представлений в количественна меры при построении диалоговых процедур на основе механизмов интуиции проектировщика;

структура программно-ыетодичеокаго комплекса подоиотеш имитационного моделирования и оптимизации учебно-исследоватьльской САПР ТО, позволяюаря в процессе репения конкретных проектных вадач получать пользователю обучаашую информация», ооуцеотвлять контроль освоения отдельш": алгоритмов и процедур, компоновать программу решения из набора отдельных юрограшшк алгоритмических средств

универсального уровня.

Практическая целость работы гагсаочается в слелукг.ем: разработаны рекомендации по формирован™ математического обеспечения .ориентированного на верхние уровни технологического проектирования,и его реализации в рамках учебно-ксоледоьательских САПР ТП;

создан программно-методический гаа.'ч-кс, зарегистрированы!"в ГООЭАП по разделу 5051" Автоматизация гоо~-«:7ираьан'ля (Алгоритуci и программы 1.932 Н4605,)", позволяющий автощатизкрорчть процесс выбора структуры " параметров принципиальных схем шогоолерацнокных ТП по комплексу техктсо-гкаяомичэскиг показателей.

Реализация результатов работы. Научные результаты, излаженные в диссертации, получены автором в рамках госбюджетной ШР ГБ 91.04."Моделировании и оптимизация в автоматизированных системах" и хоздоговорной НИР S3/91 "Разработка учебно-исследозате^ского программно-методического гомплекса моделирования и оптимизации интегрированных САПР''.

Они внедрены в проектные работы при модернизация участка сборки на предприятии "Вадеофон" г. Воронежа с годовым экономическим эффектом 15120 тно. рублей в ценах 1994 г.

Подсистема имитационного моделирования к опткг.таацки учебно-исследовательской САПР ГО используется при выполнении курсового проектирования студентами специальности 220300 "Систем автоматизированного проектирования" Воронежского государственного технического университета" по дисциплине "Оптимизация в САПР".

Апробация'работы. Результаты диссертационной работы-докладывались н обсуидазшсь на с "едущих конференциях и семинарах:

Всесоязном совепрнии-семинаре молодь; ученых и специалистов "Разработка и оптимизация САПР и ГАП иаделий электронной техники на Сазе высокопроизводительных линий и микроэвм" (Барокех, 1989); 9 Воесоззноц симпозиуме "Эффективность качество, надежность систем "Человек-техника""( Воронеж, 1900); Всесоюзной научно-технической конференции "Идентификация, измерения характеристик и имитация случайных сигналов" ( Новосибирск, 1991); Республиканской конференции "Современные проблемы алгоритмизации"( .Ташкент, 1991); Всесоюзном совещании-семинаре "Интерактивное проектирование тгхнолопгчесгая устройств и автоматизированных систем на персональных ББ1,1" (Воронеж, 1391); Всесоюзной конференции по математическому и машинному моделированию ( Воронеж, 1991); Международной пколо колодах ученых и специалистов"САПР-92. Новые

информационные технологи-- в науке, образовании и бизнесе" ( Гурзуф,

1992); Российском совещании семинаре "Оптимальное проектирование технических устройств и автоматизированных систем"(Воронеж, 1992); Междунарс~ной школе: "Проектирование автоматизированных систем контроля и управления сложными объектами" (Харьков-Туапсе, 1992); Шиленкоп 20-ой международной конференции и школе молодых ученых и специал: лгов"ГАЛР-дз. Новые информационные технологии в науке, образовании и бизнесе" (Г\'рвуф, 1993); Научно-технической конференции"Автоматкзацы проектирования РЭА и ЭВА" ( Пенза, 1992); Международной конференции и шкоде молодых ученых" САПР-ЭЗг Новые информационные технологии в науке образовании и бизнесе" (Гурзуф,

1993); Региональном совещании-семинаре "Опыт информатизации в промышленности"( Воронеж, 1993); Научно-технической конференции "Машинное моделирование и обеспечение надежнооти электронных уотройотв"( Бердянск, 1993); Всероссийском совещани.»-оеминаре "Высокие технологии в проектировании технических уотройотв ■ к автоматизированных систем" (Воронеж, 1S93)¡ Международной научно-технической конференции "Современные проблеш автоматизированной разработки и производства радиоэлектронных устройс: ¡ и подготовка инженерных кадров"( Львов, . 1994); Международной конференции и школа молодых ученых" 0Л1Р-94: Ноеь» информационные технологии в науке образовании и бкзпвоэ"( Гурзуф,

1994); Российской научно-технической конференцы "Методы и средства оценки и Еовшенш надежности приборов, уотройотв и систем"(Саратов, 1994); Всероссийской научно-технической коьференг^ш с участием зарубежных представителей "Интеллектуальные САПР-94"(Геленджик, 1994); Екзгодных научных конференциях профессороко-преподават-покого ооотава Воронежского государственного технического университета.

Публикации. Ооновные результаты диссертации опубликован:; в 12 печатных работах. •

Структура и объем работы. Диооертация состоит -из введения четырех глав, заключения яа 120 о., описка литературы (06

наименований), цршшвикя, содержит 21 рисунок, 4 таблицы.

• ' •

ОСНОВНОЕ СОДЕРШШЕ РАБОТЫ

Во введен, и обоснована истуальнооть работы диссертации, ее новизна, сформулирована цель и ездачи иоолэдозшиг;.

Первая глава тсвящена анализу возможностей имитационного моделирования и оптимизации для проектировь.шя пру. ципиалышх схем ТП.

Показано, что ка этапе формирования принципиальных схем ТП, относящееся к верхним уровням технологического .роектирования, необходимо оценить варианты прохолденкя материальных потоков через различные виды обработки и типы техшшзпг-мского оборудования без учета собостокмостей обработки индиг-идуальнсй детали и сборочной единицу (ДСЕ). Технологический процесс рассматривается как сложная система, преобрззуюг.аяся входной поток ДСЕ в поток из изделий. Преобразующая часть является шогоап-.рационнои (многоЗазяой) системой, пропускная способность которой зависит от производительности используемого оборудования„ соглаооЕг-нссти объеме? материальных потоглз и суммарных производитегакостей операций.

Перспективным является построение математического обеспечения САПР ТП с помоцью типовых моделей проектирования и изготовление (ТШИ), кнтегриругнзях описания обобщениях технологических процессов пзготозлэния групп подобных изделий и соответствующих им обобщенных процессов автоматизированного диалогового проектирования.

Ориентация па ТМПИ определяет следуюпцге пути совершенствования автоматизированного проектировала ■пржзцяпиалышх схе;л ТП:

обеспечение согласованности информационных средств с математическим обеспечением процедур структурного, параметрического синтеза I», анализа вариантов прш"?шиальных схем;

учат стохастического характера реальных процессов иа.отовления продукщи на каждом этапе САПР л Л;

формирование мкогозльтернативного процесса автоматизированного преобразования исходной информации з документу, представляющие принципиальные схемы ТП;

использование разнообразных сценариев взаимодействия проектировщика и программного обеспечения, основанного ка ШЛИ.

Приведено обоснованна выбора а качестве адекзатного математического аппарата ониоения фуш-щанировазия ТП при зшформационнсм обеспечении на уровне его принципиальной схемы имитационного моделирования. Проанализированы основные варианты случайных материальных потоков в производственных системах. Показано, что для описания реального ТП преимущественным является транзактный способ организации квазипарадлелизма в имитационной еРЗБ - модели.

Для окончательного пр? юразования общепринятой имитационной модем ТП в ХМШ , предложено дополнить ее реализацию в САПР следующими процедурами:

автоматг-еского изменения1 параметров е зависимости от соответствия показателей моделируемого варианта ТП ваданнш требованиям; автоматического формирования различных вариантов структуры утем замены отдельных компонентов о синхронизацией моментов появления информации дла новых компонентов; интеграции и синхронизации имитационных и поисковых схем оптимального проектирования; введения и преобразования дополнительной экспертной информации при сравнении моделируемых вариантов принципиальных охем ХП.

На основании проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе приводится исследование по интеграции алгоритмов структурно - параметрической оптимизации и имитационного моделирования при проектировании принципиальных охем ТП. Рассмотрены структурные компоненты и параметры имитационных моделей, в: .»ироваят когорымя позволяет формировать множество вариантов •принципиальных охем »Л.

В обобщенном виде результаты анализа влияния структурных компонентов и параметров 'через имитационную моде^ на варианты ТП как сложной системы представлены следующим образом. Пусть система характеризуется ш«17Й потоками однородных событий, которые при имитационном моделировании формируются генераторами случайных последовательностей О^О-ГГЙ) с параметрами х,(¿-1,Л). Степень участия ш-го потока в модели преобразования определяема ш-м логическим блоком, равносильным булевой переменной:

1, если т-й блок формйруег случайную последовательность событий для участия в модели (1) преобразования; О, в противни* случае (т-МО.

Альтернативные переходы, ооответотвуюцие переменным (1), осуществляются при иштационном моделировании в соответствии с вероятностью р2т г. правилу:

1, если * < г да. О, если ^ > Ггш

Таким образом 1-й вариант ТП, который характеризуете показателями Р. (1-171) полностью определяется эначеют'-м переменных гт(т*17Й) и хИЗ"1»-1)» т-е- имитационная модель ог.хг'лгт зависимость

(г)

в форме, необходимой для организации папаха структуры и параметров нескольких (Ь) вариантов, дошнир; Л'щих по отношение к остальным наилучшими ' значениями показателей Р^(1=171) • Зависимом: (2) приемлема только для использования поисковых алгоритмов структурной и параметрической оптиыисации, которые основаны на возможности определения вариации показателей при изменении одной из переменных 2п и си и фиксированных значениях остальных. Для настройки вероятностей р2щ и параметров Хз в релизе имитационной модели по значениям вариаций функций (2) в наибольшей степени подходят рандомизированные схемы поиска.

При разработке ракдсьдаэировФшых схем выбора структурных компонентов исходили из следующих предположений:

1) частота шагов процесса настройки вероятностей Оим определяется циклом нмитаг 'онного моделирования случайной реализации показателя Р, по которому осуществляется оптимизация;

2) прогнозирование направления и^иенония вероятлостей рет проводится по величине вариации оптимизируемого показателя при изменении переменней ^ от О до 1 и случайных гчачениях остальных переменных;

3) необходимо сформировать празшш перехода от итерациош-:ого процесса оптимизации по некоторое; показателю I7 к процессу генерации вариантов, удовлетворяющих ограничениям по комплексу показателей;

4) цикл настройки параметров генератора Фщ совпадает с циклом настройки величины вероятности Ргт.

. . Итерационные схемы требуют некоторого условия останова, гарг^тируюдэго, что последуюздя генерация. 11. вариантов и отсечение в .соответствии с ограничениями -на показатели р! позволяет

действительно сформировать мне кество вариантов предпочтительных по совокупности показателей.

Принято, что значения переменной будут считаться равными 1 в зоне (i-s. 1), а 0 - в зоне (0,е). Согласно теории информации нижняя граница вероятности ошибки связана с количеством информации в усредненном сообщении h(t,pt) и средней пропускной способностью канала связи (С) следующим соотношением:

H(t.pt) "С - -elge -(1-.) lff(l-e) +£ lgU^l) . (3)

В соотношении (3) величина е задается, количество вариантов L, которое предполагается генерировать для отбора вариантов, удовлетворяющее ограничениям, так же задается. Тогда макет быть определен уровень вероятностей ргщ1г на k-й итерации, которые обеспечивает выполнение (3). Само соотношение (3) выступает в-качестве условия останова итерационного процесса в следующем виде! м

Е ПдГ2 +(1-Р2пЛ led-VzmK) +Psmk lgpznfr > П"1 (4)

igL+ elge +(1-2) lff(l-e) - e leiE^l).

На основе вычислительных экспериментов устанавливается число итераций К* , начиная о которого проверяется условий останова (4).

Рассмотрены возможности определения рационального варианта принципиальной схемы ТО на соно?е построения в ходе имитационного эксперимента математической модели, ' связыващей показатели о суммарными производительноотями каналов. Отдельно иосшедована организация пассивного и активного имитационных экспериментов.

Предложено осуществлять имитацию случайных потоков ДСЕ на основе рандомизированных схем параметрической оптимизации. Обоснована процедура перехода' от параметризованного .способа усреднения целевой функции к многоуровневым адаптивным алгоритма i настройки характеристик случайных потоков, элементы 'которых распределены по показательному, ' нормальному, равномерному законам либо относятся к распределении Зрланга.

В третьей глазе рассматривается задачи, связанные о разработкой алгоритмического обеспечения рационального выбора варианта принципиальной схемы ТП. Показано, что для такого выбора недостаточно формальных оценок влияния отруктурных .компонентов и параметров имитационной модели и необходимо привлекать текущие

экспертные оценки, которые формируются проектировщиком в режиме диалога.В первузэ очередь, предлагается алгоритмизировать Еыбор на основе качественных суждений в форме лингвистических переменных. Для различных значений зг. х переменных рассмотрены процедуры построения размытых оценок с исполгзованием параметризованных аналитических выражений. Окончательный выбор осуществляется по минимальному значеют энтропии размытого шсяества.

С использованием экспериментальных данных, полученных при исследовании простых признаков на поведенческом уровне, выбраны визуальные образы, которые наиболее эффективна при сравнен™ набора значений показателей с эталоном на основе наглядных механизмов 1ттуищт проектировщика.

Исходя из приведенных экспериментальных фактов, предложены в качестве визуальных образоз секторы круга.

Каждый сектор круга соответствует 1 - му (1- 1,1) показатели, радиуо сектора пропорционален значению И, а угловой размер -значению весового коэффициента «1. Последовательность сравнения визуальных образов следующая:

1) Формируется аталоннш"! визуальный образ по значениям р!*, «1»" (1-1,1).

2) Формируется визуальные образы, соответствующие каждому 1-му (1-1,Ь) варианту по значении Г'п при «¡»й!

3) Проектировщик осуществляет коррекции секторов по 10 10-градусной сетка для каждого 1-го варианта в зависимости о его мнении по необходимой степени изменения Гц.

4) Для скорректированных визуальных образов 1-го (1«1Д) варианта вычисляется значение средневзвешенной свертки.

5) В качестве варианта принципиальной схеш ТП, используемого для последующего улучшения, принимается вариант о наибольшим значением свертки при Р^ -> пах, 1-1,1.

По!сазано, что управляющими параметрами адаптивного алгоритма являются значения вероятностей привлечения локальных критериев, сформированных на основе показателей р!(1-1,1) к поиску. На начальной итерации принимается равномерное распределение этих вероятностей:

РЛ(1/1)71=1^. (5)

На каядой итерации п. оектироЕщик рассматривает слояивпееся соотношение показателей й высказывает суждения, позволяющие за счет

¡имеаения значимости показателей ( Pik) найти компромисоный вариант. ' ...

Таким образом наблюдается переходный процесс изменения вероятностей во времени поиска LPi(к).

Этот процесс предлагается прогноилровать, очитая, чтс изменения происходят по экспоненциальной функции:

г с(1-еьк), при тенденции к увеличению, . üPi(k)-Pi(k)-Piik-i)'-{ (6)

ис(1-еЬк), при тенденции к уменьшению,

где c,L - параметры, определяющие конкретный вид зкспонегцальной функции.

Тогда установившиеся значения рассматриваемых' показателей

равны

PÍ"-Pi«3Í. (7)

Коэффициенты экспоненциальной функции Li испочьвуются для регулирож m скорости-изменения вероятностей, если проектировщик считает необходимым после начальных кв итераций продолжить использование поисковои алгоритма. С этой целью вводится эталонный переходили процесс со стороотьп L*. Пси формировании суждений о необходимости изменения t-.ro показателя, проектировщик учитывает соотношение между Lt и L*. Пели Lt>L", то следует обратить внимание на другой показатель, если Lt<L*, то осуществляется изменение вероятности Pt в соответствии с алгоритмом (7).

В у^твертой главе приводится материал по реализации прогоамюга-методическсго комплекса имитационного моделирования и ■ оптимизации в учебно-исследовательской САПР ТП.

Учебно-исследовательские САПР в отличие от промышленных систем включают специальные модули, позволяющие в процессе решения конкретных проектных задач получать пользователя обучающую информацию, осуществлять контроль освоения отдельных алгоритмов и процедур, компоновать программу решения из ,' набора отдельных программно-алгоритмических средств универсального уровня. Для того,, чтобы создать указанные элементы в рамках подсистемы имитационного, моделирования (Щ) и оптимизации, определены основные компоненты ИМ. Эти компоненты представлены в виде'трех; ровневой иерархической' схемы •; • • '

При разработке обучающих и контролирующих средств, поддержизащях каждый из этих компонентов, испольгсраяа психолого-педагогичесгае принципы деятедьностногс подхода. В этой случзе элементы обучения л контроля считаются неотъемлемыми составляющими постановки, формирования и резания задач пользователем в рамках подсистемы имитационного моделирования и оптимизации.

Для пр'/ледения рационального выбора обучаодих и контролируем« ерздотв определены количественные показатели стегани обученьости пользователей

При заданных ограничениях на затраты С < V и лелеемых

1-1

значениях степени обученяоети х^" по каждоиу 1-му циклу юметса возможность оценить сбалансированность затрат и качества обучеиности с использованием оптимизационной модели.

п п

Е «и**! * Е(1-й1)1г(1-«}) пах,

1-1 1-1

п

Е 1/«11п(1/1-Я1)<*г, Я1И<я4<1, 1-1,п. (В)

1-1

где и - постоянная обучения,

Г(е1,е2,гЗ,е4)',

е1 - количество изучаемого материал^, е2 - сложность изучаемого материала, ¿3 - способности обучаемого, е4 - методика обучения и средства обучения.

Постоянная обучения устанавливается рчоперимаитально на начальном этапе создания УН САПР.

Используя методы нелинейного программирования, получвкы решения «1*, 1-1,п, па основании которых подбираются порции обучающего матзркала н тзстсваз вадсяаа для сцеякя ях усвоения.

Особое значение для ' поддержания оптимальных значений обученнооти «1* имеот тестовые задания.

Э ч задания позволяют проверить нижний уровень компонентов 12.!. Проверка верхних уровней требует формирования комгпркст.« квалификации чых заданий в форме реальных практических яяпач

автоматизированного проектирования ТП. В разрабатываемой учебно-исследовательской подсистеме практические задачи реваштся последовательно при описании ТП в терминах СМО и при описании ТП в технических характеристиках оборудования и условий принципиальной схемы.

Для выполнения комплексного квалификационного задания наряду о информацией о математическом аппарате и алгоритмическом обеспечении ИМ включена обучающая ..^фармация по вычислительной среде. Разработано два варианта ПО учебна - исследовательской система. Первый вариант - на алгоритмическом языке Паскаль б среде MS-DOS. Второй вариант - в виде дополнительных модулей в среде языка имитационного моделирования GPSS PS.

В первом варианте объединяются 19 модулей . Проектировщик вводит исходные данные и предлагает до десяти вариантов схеш ТО, отличающихся на каждой операции. Дли каждого варианта осуществляется имитационное моделирование, совмещенное с параметрической оптимизацией. Далее проводится ИМ для фиксированных X-i и производи- эльности ТО с расчетом всех показателей ТП как Ой. Затем с помогаю модуля рационального выбс.за находится наилучший ¿ариант.

В случае ИМ в среде GPSS/PC предлагаемое комплексное задание можно реаить, совмещал структурггук оптимизация с построением математической модели.

С этой цедъ^ наряду с основным каналом, реализующим прохождение транзактов через имитационную модель сложной системы вводятся дополнительные каналы, позволяющие управлять логическими ключами основного канала в соответствии с алгоритмом структурной оптимизации. Для инициализации дополнительных каналов используются траняакты, которые взодятся через блок GENERATE и управляются блоком TERMINATE, не оказывая влияния на прогоны модели.

Применение подсистемы имитационного моделирования ' и оптимизации учебно-исследовательской системы, реализовано при проектировании принципиальной схеш ТП сбогки изделий радиоэлектронной и вычислительной техники на атале ее переналадки на новую номенклатуру и объемы' выпуска изделий.

Для обеспечения • аффективного .функционирования гибкой технологической системы сборки с АУН необходимо минимизировать среднее время производственного цикла (МТО) и суммарное время простоев АУН (ТОО) при фиксированном объеме производства (К) и участка ремонта (КР*) ;

ГС - ТД+ТСВ+ТРЕ+ТВ+ТТЕ+ТУ ,

где ТД - время движения- АУН от участка загрузки до участка сборки;

ТСВ - время сборки;

ТРЕ - время ремонта;

ТВ - время движения сборочной единицы на участке вибрации;

ТТЕ - время электротермотренировки (ЭТТ);

ТУ - время упаковки.

Время сборки и время ремонта являются случайными величинами, эаопределенными по показательному закону распределения со средташ значениями ШСВ и ИГРЕ. Соответственно суммарное время простоев (ТОО) складывается из времени ожидания АУН загрузки при определенной интенсивности поступления на загрузочные площадки автоматизированного склада сборочных комплектов (в олучае трех !отрузочных площадок L1,L2,L3) и интенсигности поступления АУН к аесту загрузки (L), которая определяется их количеством в шмплекте, обслуживающим участок сборки. Среднее время фоизводствонного цикла (МТО) зависит от аарианта принципиальной ¡хемы ТП. Варьируемыми компонентами 'принципиальной схемы шляатся: число АУН (L), число сборочных дкний на участка (МК) и 1ероятности, определяющие характер переходов между технологическими 'перациями (Р1-верапт:юсть брака после участка сборки и первой ■енотовой проверка, Р2-вероятнооть ' брака после вибрации, версятноотг брака пЬсле ЭТТ). Суммарное время простоев пределяето; хараетерист'Чаыи Ш1тенсшзностей(1,1Л,1_2(1.3). При атом олмен обеспечиваться определенны!"! объем вь.луска изделий К* и объем чаотка ремонта КР*, который зависит от следувщих величин: Р1-ка»леотво изделий, поступающих на ремонт после сбор!си; Р2-каличество изделий, поотупаищих на ремонт после вибращш; РЭ-кожкчеотво изделий поступающих на ремонт гт^сле ЗТТ.

На-основании приведенного формализовано^ описания сидтлш Оорки составим следуизув задачу оптимизации i

МТО - fi(L, Ш, П, P2, РЗ) —> nJn ,

ТОО - fa( L, Lt, L2, L2) ~> rain,

К - f3(Ll, L2, L3, MK) > K\

KP - KP1 + 1<Р2 + KP3 - f4(L,Pl,Pg,P3) í ifP",

t£{ > 0, L > 0, L1 > 0, L2 > 0, L3 > 0,

1 <Pi <1, 0 < P2 < 1, 0 < РЭ < 1. (9)

Для принятия решений в соответствии, с оптимизационен моделью проводится имитационное моделирование ТП сборки.

Рассматриваются источники экономии, за счет которых достигается эффективность использования . УИ САПР ТП в сфере производства.

Основными результатами работы являются следующие:

1. На основе ' анализа путей развития математического обеспечения САПР ТП 01пделены особенности интеллектуальной поддержки автоматизированного проектирования принципиальных схем технологических процессов, базирующиеся на интеграции процедур имитационного 1 оделкрования, структурно-параметрической оптимизации и рационального выбора.

2. Предложена структура интегрированного алгоритмического обеспечения, позволяющая включить в традиционный процесо имитационного моделирования процедуры управления структурой и параметрам.. ТП с использованием итерационных схем оптимального проектирования.

■ 3. Обосновано пр-шенениэ рандомизированных адгоритузв структурной оптимизации, возможность их совмещения с имитационными пассивным- и актив, ¿ми экспериментами для автоматического формирования множества перспективных вариантов принципиальных схем ТП.

4. Разработаны процедуры имитации случайных потокоз с настраиваемыми характеристиками на основе рандомизированных схеы параметрической оптимизации.

Б. Проведена алгоритмизация процесса рационального выбора принципиальной схемы ТП с ориентацией на экспертные оценю. проектировщика в форме лингвистических переменных.

6. На основе исследований поведенческого уровня проектировщика при проведении сравнительного ■ анализа и прогноаигпвания пс визуальным представлениям совокупности показателей, характеризую:?® варианты принципиальных схем ТП, построены процедуры выбор; рационального варианта.

7. Предложена совокупность ' базовых модуле! программно-методического комплекса подсистемч имитационногс моделирования и оптимизации принципиальных схем ТП в рамка} учебно-исследовательской САПР.

8. Сформировала оптимизационная модель выбора обучающих 1 контролирующих, средств, с иопользованигм которой проведен; декомпозиция небного материала на циклы, завершающиеся тестовыми 1

квалификационными в зданиями.

9. Разработан комплекс программных средств в операционной среде . MS-DOS, включающий 26 модулей на алгоритмическом явике Паскаль и два модуля на язык, имитационного мзделиоования GP3S/PS, который внедрен при автоматизации проектирования принципиальных схем технодогпеского процесса сборки- изделий радиоэлектронной и вычислительной техию лив учебный процесс лри подготовке инжелерсв по спецлшьности 220300 "Системы автоматизированного проектирования".

ОСНОВНОЕ СОДЕРНАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Юрочкин А.Г., Львович И.Я. Имитационное моделирование гибкой технологической оиотемы сборки микроэвм//Разработка и оптимизация САПР и ГАП изделии электронной техники на базе высокопроизводительных линий и микроэвм: Тез. докл. Всео. совет,, сем. Воронеж, 1989. С. 152, 153.

2 . Львович II.Я., Фролов В.К. Структурно-параметрическая оптимизация технологических систем на основе' имитационных моделей //Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах: Сб.научн.тр. Воронеж: БПИ, 1991. С. 100-104.

3.-Львович И.Я., Фролов В.Н. Алгоритмизация структурно-параметрического имитационного моделирования и оптимизации технологических систем // Современные проЗлемы алгоритмизации: Тез. докл. республ. конф. Ташкент, 1991. С. 10-1?..

4 . Львович И.Я., Фролов В.Н. Mr чгокритериалышй выбор варианта сложной системы о использованием наглядно-образного представления результатов структурно-параметрической оптимизации //Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах: Сб. Е!аучн.тр. Воронеж: ВПИ, 1992. С. 76-80.

5. Львович И.Я. • Структура . программного обеспечения шгоговариантной оптимизации слотах систем в среде GPSS/PC //Оптимальное проектирование технических устройств и автоматизированннх сио'»»м: Теа.дмсл. Рос. сов?и.- сем. Воронеж, 1992. С. 71.

б.1 Львович И.Я. Структурная оптимизация -мощной системы в ;рэде PpSS/PS//CAnP-92. Новиэ информационные технологии в нлуке, збраэовании и бизнесе: Тез. докл. международной конференции и ¡г ко ли молодых ученых и специалистов. Гурпуф-Еоронея, 1992. С.207.

У. Львович И.Я., Фролов М.В. Структурная оптимизация • программно-технических комплексов САПР на основе имитационного моделирования в среде GPSS/PC//Автоматизация проектирования РЭА и ЗВА: Тез. докл.- Пенза,■ 1992. С.39,40.

8. Львович И.Я..Фролов В.Н. Многоальте! дативный выбор варианта технологической системы по результатам имитационного моделирования // САПР-93: Информационные технологии в науке, образовании, бизнесе: Тез. докл.- Гурзуф-Москва, 1993. С. 10.

9. Львович И. Я. Структурно-параметричес.сая оптимизация технологических систем на базе имитационного моделирования в среде BPSS/PC//OnHT к .форматизации в промышленности: Тез. докл. per. совещ.- сем. Воронеи, 1993. С. 58.

10. Львович И.Я., Фролов В.Н. Интеграция имитационного моделирования и структурно-параметрической оптимизации в учебно-исследовательской САПР ТП/7САПР-94. Новые информационные технологии ь науке, образовании, медицине и бизнесе: Тез. докл. мекд. конф. и шк. молодых ученых Гурзуф, 1994. С. 17.

11. Львович И.Я., Фролов В.Н. Алгоритмы многокритериального, выбора при проектировании сложных оистем//Методы и средства оценки и попышенш. надежности срнборов, устройств и систем: Тез. докл. роо. науки.-техн. конф. Саратов, 1994. С. 90,91.

12. Львович И.Я. Оценка. эффективности использования учебно-исследовательской САПР в зависимости от обученнооти польвователя//Высокие технологии в технике и медицине: Медвуз, сб. научн. тр. Воронеж: ВГЧ11, 19П4. С. 99.- 102.

ЛР N 020419 от 12.02.92 Подписано к печати 22.05.95. Уол.-печ. л. 1,0. Уч.- изд. л. 0.8. Тирад 100 экз. Заказ N Воронежский государственный технический университет 39402В г. Воронеж, Московский проспект, 14 Участок оперативной полиграфии Воронежского государственного технического университета