автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Разработка метода интегрированного представления технологических процессов и его применение в управлении качеством (на примере литейных производств машиностроения)

* Г 6 о

к ; пр .пг ,

' российская академия нау1с

даьневосточное отдемше шстщ.п автоматики и процессов управлегс-и

На правах рукописи

Сатаэв Анатолий ГпкраноЕЯч

разработка метода интегр5шованного проставления

технологических процессов и его пршнешз . в управлении качества

(ка гфгиерв лигэйшх производств мййипсстроения)

Олэшальносгь 05.13.16 ^.пртгашжге шчислятэльной техники,

математического моделирования я математических методов а научных исследованиях (тэлззся)

Автореферат диссертация на соискание ученой отоггенн кандидата технических наук

Владивосток 1994

Работа выполнена в Институте автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской Академии наук.

Научный руководитель - кандидат технических наук,

старой! научный сотрудник Ф.И.Бернацкий

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В.П.Кривошеев

кандидат технических наук, доцент В.И.Богданов

Ведущее предщштЕЗ. - йнсшгеут проблем управления РАН

Зацата состоится апреля 1994. года в__часов на заседании

специализированного совета Д 003.30.01 в Институте автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН по адресу.:

690041, г. Владивосток, уд. Радио, Б.

С диссертацией поено ознакомиться.в библиотека Института автоматики и гфоцессов управления ДВО РАН.

Автореферат разослан "З.С" карта 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совете доктор технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. Обоспочстм необходимого качества продукции при серийном производства является оскоакЬй задачей кепдого предприятия, решении котсроЗ осуществляется посредством'управления качеством.. Повышение требований потребителей удовлетворяется в условиях производства совершенствованием управлзшя качества и внедрением новых технология.

Для совершенствования управления качеством кеобходищ коглтлэкс-нн8 исследования производственных технологических процессов (ТП), сочетавшие котоды прикладной математика н шзераегика, практпчес-к?й опыт технологов.,производств? и возмсяноота коккьвтораой твхпа-ки. Такие исследования долкян гпикчать, в частности, создание систем автоматизированного сбора и хрвязнвд нн®оркацел о функционировании ТП, разработку методического, алгсрдт'/зяескего п программного обеспечения обработки к анализа ов«5шрнкбатаяьпой производственной информации, построения пагекзтических гэдэлой ТП, синтеза алгоритмов управления (коррекции регламентов ¿здания) ТП.

В последнее. время.-- з. мегзкостроятодышх отраслях интенсивно внедряются лягвйш технологии* 3 то обусловлено прзцдэ всего тем, что лптьэ бо 1ЯЮП5Х случзяг является едшствзшв.1 способом полу.ЧЭ-ния двтатй слоеной, 'конфлгу^ецаи я-даэт; вогакшюсть. производить даталп высокого класса точкойтя, готовой рвбочей поверхностью без припусков на коханачезкуэ.^Spaójncy. -'Одегйо' шфэксау ■щвиввв-нязэ литоГинх технолог^'препятствуем шсокзй уровень брака прл изготовлении отливок. Поэтом? обокгаченнз; качэбгва отливок является одной рз наиболее яхтуалышх проблем тзхннчзекого развития маш-ностровния,. для решения aotopoJÍ' яеойюдамо сйвэрпвнотзовзть-управление качеством ТП.'

'Цель п радвчи псслэдочапнй." На льо диссертационной работа является. разработка. метода интегрированного представления разнородной (экспериментальной к 'априорной).япформаша о, технологических процессах я исследование воэмопюота ото 'црЕкеязния.''»--'удрэзяойии качеством.

Для достижения цели : диссертационной работа продполвгилось решить следующие научно-тёхнкчэс-киэ"задача:

- ис'следовать возможность ксхялексирования рэзнородеой кзформа-ции 9 ТП и разработать общий"-.•подход-к' синтезу ' интегрированного • представления ТП,

--- разработать методику игя&ормэцкояного кодэ-Мфозеггия структур Til,

- разработать- матедину -и алгоритмыавгогадтязировшсюго гзнери-

рованяя множаста учишваемых причинных факторов,

- наполнить программную реализацию разработанного. алгоритмического обеспечения,

- применить разработанные нэтодаки и алгоритш дяя решения практических. задач, в управлении качеством лигах дэталэй в мааи-ностроенш.

Уотодн иоодаловйШ'Д. Для реиешл указанйнх задач использовалась элошнта теории мноязста и еягебрц, апвнанти теории графов, теории управления и вдецтвфикащш, ьатоды шделяровалия.

Няуччао новизна диссертационной работа состоит в следующем.

1. Предложен мэтод интегрированного представления характеристик гмлирпчасхого объекта, отличэвдйоя использованием комшшоировв-ния разнородной информации для цедэй идентификации и управления.

2. В рамках формального (тадрбгаад-глкэзествонного) подхода исследована возможность кошлаксировеная разнотипных (разлячашдхся способами реализации) моделей эмпирического объекта в интегрированной предотавленгэ: Еьшэдевд формальные необходимые и достаточные условия его существования.

3. Сфорздлировщщ содорка-юлыша условия кошлэксирования разнотипных моделей еыпирнчэского объекта.

4. Построена теологическая-' иодель предлоткоа области анализа качества продукции ТП..

Практическая шгоюотх. дассартавдокной работы заключается в сле-дущем.

1. Разработана штодака информационного моделирования структур ТП, основанная на формализованном щэдставленш структуры ТП, информационных отаошшях структурных схем, блоков и информационны* потоков схем. • Ыетодока позволяет автоматизировать поиск структур математических описаний зависимостей характеристик (показателе! качества) ТИ от хфччиншх факторов..

Из основе предложенных концептуальной и графовой моделей процесса формирования качества продукции ТП разработаны методики и алгоритмы автоматизированного. генерирования множеств причинных факторов макро- н микроуровнзй.

3. Разработана методика применения интегрированного представлэ-яля ТП для автоматизации управления качеством, позволяющая обеспечивать регламентурованный уровень качества продукции.

л. разработано штогрированкое представление двух технологических систем ТП изготовления стальных отливок методом лйтья но выл-лаьлябмш,: моделям ( ДВМ) литейного производства Ульяновского ьвиа «ионного промышленного комплекса (УАЛК), программно реадазованно-

в среде система ирограмляроввлия Clipper.

Применение этого представления для рез&ния. двух производственна* задач в уярзвлегпги качэстЕси отливок - формирования множества причинных факторов для показателя качества отшеки и структурного синтеза рзсчешой (матоматаческой) модели Гфичзшко-следстветюй связи "факторч - показатель качества" - продошнстряровало високуп эффектность (по критерию временных затрет) использования интегрированного представления ТП.

5. Показано, что кп^юркациипго-модэглруигие системы (реализации интегрированных представлений) ТП латья цэ/эоообразчо использовать кск основные подскстсга АСУ квчествсй литых деталей в составе литейных производств.

Реализации и Ш1МШШ2 результатов рзЗотч. Результаты диссертационной работа исполъзозаш в разработке ШАТ "Разработка кнфориа-

циошюго ii тохлологич6ского созспвчонея САП? ТП литья по шшшзля-еннм модели!, в кокиль и фор.?/ кз ДТС и обеспэч&га сокращение времени анализа дефектов ог.г-жск, нсеользоваклэ накоплекних ¡знаний о. моделях литейных процессов при структурной идептсфтацяя ТП, что подтверждается справкой.о ппедрештп с ояздзёным экономическим аффектом в 1.0 млн. руб. в год (январь 1993 г.).

Научныэ результаты, излозешшэ в длссертащш, получены в про-

ц8сс9 ешкшшния: .

1) плановых ноучио-ксс.тедовагельскюггем 'Кзстнтутя автоматики и процессов управления ДВО РАН:,

"Исслбдопаялв и разработка катодов, алгоритмов и програкм обеспечения 'качества и надежности технических систем" (II ГР. 01.86.0 10ТТ35) В 1986-1990 ГГ.,

"Разработка прнпципов и ?.»тодов организации и проведения бччух -литольних экспериментов при идэктиЗЗямяш и управлении технологическими процессами" (Н ГР 01.9.10 016822) в. 1991-1S33 гг.;

2) договорной Tdf.ii с УАШ "Разработка прогр&чшо-гехнйчеекого модвлфующэго комплекса для управления техполопгсосг.ми процесса:«! литья" (1586-1990 гг. ъ" внполняелзйся по постаиовлокяп Совета Министров СССР и распоряжении. Президиума АН СССР в рамках Комплексной программу Министерства овипцимшой промышленности СССР "Проектирование, освоение, вкздреше и эксплуатация первой очередк интегрированной АСУ литейного производства УАПК км. Л.Ф. Зсшюва".

В указанных НИ? автор принимал участке в качестве исполнителя я ответственного исполнителя.

Апрооация работ». Результата рэйотм,были представлены на:

• международной- конференции "Проблемы алтомвтгзпрэвенного ярз •

актирования в машиностроении (GÜKP-88)" в 19ва г. (г.Москва);

- Международном семинаре ИФАК "Негладкие и разрывные задача! управления и оптимизации" (NODFOO'91) в 1991 г. (г.Владивосток);

- II. национальной конференции НРБ о международным участием "Статистические метода управления и контроля качества" (С.МУКК -88) в 1983 г. (г. Руса, НРБ);

- X Всесоюзном совещании до проблемам управления в 198S г. (г.Алма-Ата);

- VI Есесоюзкоа . научно-технической 'конференции "Опыт создания специального прогр&чшсго обеспечения АСУ TII" в 1988 г. (г. Черновцы);

- Всесоюзной научно-технической конференций "Информационное и програмгдюе обеспочениэ САПР" в 1989 г. (г. Ужгород);

- VII школа по пакетом прикладных.программ б 1987 г. (Московская обл.);

- кэкотраслэЕой конференции "Управление технологическиш процессия Д15ТЫ5 и CEoñcTBü-Yi2 отливок" в 19S0 г1, (г. Москва);

- региональной научной конференции "Моделирование, управление и прогнозирование в технических системах" в 1991 г. (г.Владавосток);

- Kill краевой научно-технической конференции в 1S31 г. (г.Владивосток"); .

- научных семинарах отдела проблем надежности и качоства Инстп-туга взтоиагикв и процессов управления ДВО РАН в 1985-1S33 гг..

Пуб-тажаига по работе> По теш диссертации опубликовано 19 работ.

Структура g otftaM дяосвъта1жи. Диссертация состоит па введения, пяти ,глав._ ваклшэшя, cssciía литературы из 159 наименований и 5 прикташа. Работа содэршт 1Е2 страница основного, текста, 19 рисунков И'7 таблиц.

СОДШШШИЕ РАБОТЫ •

Ш вводему; обосновывается' актуальность выполненных в диссертации исследований, формулируемся цель работы, описываются метода исследований,' рассматривазтся научная к практическая значимость результатов, приводятся сведения об апробации и реализации основная положений диссертации.

ß пэ-pBQfx гдаве рассматриваются основные проблемы, связанные с моделированием технологических процессов и использованием моделей 'LH в уираеленж качество;.?.

■ Наличие дейоктов продукции свидетельствует с недостаточной эф-Фиктивности управления качеством, которую в условиях производства

можно повысить, в частности, за счет:

- использования для управления болоо точных расчетных моделей технологических объектов,

- автоматизации процедура аньлаэа дофеэтов,

- расширения мводаствэ учятн£ас>кы2 причинных факторов для показателя качестза.

Пошионие точности расчетных иодалоЗ моиот быть осуществлено, в частности, 1) увеличением объема зкепоригаитвлыгой информация, используемой для оценки параметров »вделав, • путем во накапливания в базе деишх (БЛ) к 2) прйблигэпвсм структура модели к структура моделируемого объекта , (явления) за счет глриорноЗ информации о структурах расчагных моделей абгзктез-прототаюв.' Шкжжше способа ¿Автоматизация процедура вязотзэ ге£эктсз а генерирования т.шоког ствз причинных факторов такзэ осяовзеы на нспозьзовапии априорной »^•¿армации, содержащейся в модэдях ТП.

Следовательно, повшпенав ^^зктаккмти управлэппя качеством может быть обеитачено коатлмссгад шяюяьаоЕашеи разнородной (экспериментальной и априорной) б ТП, вследствие чего актуальна разработка шгодгмоскего еШсшчетш.коидаксировааия разнородной информации. На основании огого вывода сфор?.«улзровавн звдачи диссертационной работа. .

§2 второй главе опзенвзется рзЕэняэ первой такой задачи - исследование возмогаостл шяу&кеврегзняя разнородной информации об смпирическсм объекте (з часпюсти, тогснологячэском процессе) и разработка обдаго подхода к. синтезу. £ягтегрщюванного представления этого объекта. КакикексяроЕзкиз разнородной информации об ампири-ческсм объекте в.работе рассногриз^отся как объэдипэние разнотипных моделей объекта, т.к. явбая гтадэль пэзавиежмо отПрирода сбъ-октэ-орапшалэ, хзректера реЕвемой задача а форз! представления является источником, носителем и средством воспроизведения шф>р-мации об объекта...

Для единого описания объектов-оригиналоз 'а 1!Х разнотипных моделей предлагай формальный (тэсротшсс-шюгасгввтшй) подход.

Определение X. Система 3 ость математический объект

3 = <?,й>* (.1)

где V - непустое множество (объект система), на которое ко нвкло-дшзештся никаких ограничений, Я » Сг^, ] « '11,Л} - семейство п. мб.стных отношений г., заданных на множестве V.

Л» , «V л»

Определение 2. Система Я = <7. Я> называется подсистемой системы (I), если V с.У и Я с д.

Определение Предаодель 1Г есть тройка

Г": 1Т.Г 22, 7)," (2)

где 2, - система*-оригинал, 2г - ее система-предмодель, 7 - гомоморфизм:

7: Е, — (3)

Определение ¿. Модель I есть предаодель 1Г с мерой соответствия удовлетворяющей условиям:

О < А.(2,р 22) * 1. (4)

М2}. г2) - £,). (5)

Ш,, » Т, если 2, ~ ъг. (6)

Ъ3) - ^п Щ2,,22), *.(2а, V1, (7)

Комплексирование разнотипниг моделей эмпирического объекта в работе интерпретируется кок творетнко-кжяйственное объединение исюдаш; моделей подсистем объекта.

Утверждение I. Пусть заданы предмодели

я,, ' € и. т. (8)

Необходимым а достаточным условием существования предмодели

1Г - С и .2. , и Я., 7> (9)

является существование гомоморфизма:

Я 5 -- П 2, . п 1*1 V «=/ 1

Опоаяб'ленмэ Модель

М - ( 8 2., и Е,, 7, \У (11)

«»? ' 4-1 1

называется осъвдавеиаек аоделай

■4-д. г4."з4. 7<. М ' <12>

(10)

и обозначается

п ■ » . .. ^

й . ■ и М^ (13)

г»!

При этом

X - гЯп Лг.....Я,п1. (14)

Условие (1С) жжет быть развернуто:

п ~ »1

• ЙЛ : П V Л ¥., (15)

я : Л Я. - п Д.. (16)

п 1=! * 1ш1 *

Определение 6. Интегрированным представлением (ИП) вмпирическо-го объекта называется совокупность:

- непосредственно опытных двкзнх,

- моделей хранения опытных и модельных данных в БД,

- моделей причинно-следственных связей меаду характеристикам! объокта,

- алгоритмов проблбмно-ориентиройшшой обработки опытных и модельных донных.

Определение 1. Методом интегрированного представления эмпирического объокта называется ггогсд исследования, отличаодкйся кс-лользовзщэм ксмгогаксирования разнородной ик®ормацни об объект-?, ллк целей его идентификации я управления.

Формалыше условия (15) и (16) шяшзксирсвания кодзлей в работе называются условием согласования -элементов объектов систем и условием согласования- семейств отношений систем, соответственно, Третье условие комплвксировашя раэяотшшнх моделей заключается в согласовании их форм-представления, т.е.' приведении различии форм представления моделей-компонентов КП к форе» представления модэяи хранения данных. Из всех моделей, нсшльзуомых в БД, наиболее точно предаэтнне- области (ПО) отображается тфологнчесншмя моделям». Применение таких моделей, конкретно ■ - моделей тана "сувность-связь" (йй - моделей) з качество инструментария комплексаровшшя позволяет достаточно просто проззаоДйть соотвеютвущев комплвяса-ровении расширение ПО, сводя его к тэорэтшсо-мюябстветшм операциям объединения и пересечения систем 2. Грсфэвая форма представления Ей-моделэй обеспечивает наглядную проверку дополнения условий комплэксирования.

Для правомерности формального рассмотрения емпкрячвских объектов введено понятие этширичоской системы Еэ » <7°, Я3), где 7° -эмпирический объект, в отношения г® свкойства йэ устанавливаются экспериментально.' . .

' Методика синтеза ИП характеристик ¡шпирнческого объекта предполагает, что предварительно выполнено раздельное моделирование свойств эмпирического объекта:

а) сформирована эмпирическая система £э;

«V —

б)- в 2Э выдолеш подсистема - формальные конструкты, 'имеющие содержательную интерпретацию;

в) множество подсистем ■ упорядочено следувдга образом:

ввделзна фундаментальная подсистема 2Э(0\ отражающая на некото-' ром уровнэ абстракции общш принципы функционирования 8Мпиричееко-го объекта, остальные - честные - подсистемы отражают на более низких, уровнях абстракции чэстше щшишо-слэдственще связи мевд характеристиками объекта;

"я

г) каадая из подсистем отобраавиа через гомоморфизм в

соответствующую систему-модель

д) каждая из этих, систем-моделей кокет бить отображена в другую систему-модэль, т.е. цоазт ккэть ыесто композиция модельных отображений.

Результатом раздзлыюго иоделарозашш свойств 5?,лирического

объекта является многество моделей подсистем емпири-

ческой системы 23.

Непосредственно методика синтеза ИП - кошлексщювания моделей объекта состоит в следуадэм:

1) выделяется ПО кнтз1рнроЕанного представления эмпирического объекта в форме концептуальной модели;

2) концептуальная модель ПО ИП отображается в совокупность подсистем эмпирической систеш Яэ;

3) определятся области пересечения подсистем

4) строится отображение фундаментальной подсистемы.Е3'0' в £й--модедь;

5) определяются узла согласования ЕЯ-модели фундаментальной подсистемы с моделям« частных подсистем систеш 29;

6) „модели частных подсистем приводятся к виду ЕЕ-модвж фундаментальней подсистема;

Т) ЕК-модэли фувдаиевтальной в частных подшотеш объединяются в интегрированную Ей-кодбль НО ИП;

8) проверяется выполнение необходимых и достаточных условий ксшлексироЕания моделей;

9) интегрированная йг-шдель с-гобракаэтся в сильно типизированную (даталогичэскую) модель интегрированной ПО;

10) диалогическая шдель ПО отображается в физическую модель данных БД;

11) программно реализуется алгоритш проблемно-ориентированной обработки опытных и модельных данных;

12) программно комплектируются котонента Ш1 емпиричеекого объекта.

Третья' глава работы посвящена изложению мэтодик информационного моделирования структур технологических процессов и авгомагиэиро-

ванного генерирования множеств причинных факторов для показателей качества продуктов ТП.

В ПО моделирования структур ТП наделена объекты-сущности, обязательные для отображения в ее моделях:

-• технологичбС!а1й преобразователь (устройство),

- технологическая система (ТС) - совокупность технологических преобразователей', предназначенная для осуществления ТП,

- информационно-блочный оператор (ИБО) - оператор преобразования информационных потоков,

- информационно-блочная модель (КШ) - ИБО, преобразующий конкретные входные наблюдаемые информационные переменные в аналогичные выходные,

- математическая модель (ММ) ИБО. •

lía этой, совокупности объектов в работе построена графовая модель ПО моделирования структур ТП.

Под информационным моделированием структуры ТП для целей комп-лексирования моделей ТП в работе понимается представление еэ в виде формализованной структурной схемы ТП (конечного ориентированного графа) с информационными огасымяш схема в целом, каждого ее блока ii информационных штокоз. Информационные спасания включают списки соответствующих шформапиокшм. переиешшх, а таквд необходимые идентификатора и матрицы связей переменных.-

.Методика шформащтонкого моделирования структур ТП состоит в: 1) формализации структурной схема ТП, 2) составлении информационных описаний, 3) отражении порядка технологического предшествования на шокестве продуктов ТП. Она обеспечивает автоматизированные поиск структур математических описаний связей "причинные факторы ~ характеристика продукта ТП" и формирование шожества причинных факторов для произвольной характеристики продукта ТП.

Мэтодика автоматизированного генерирования тожеств причинных факторов для показателей качества продуктов ТП основана на следующей концептуальной t,вдели формирования качества:

1) качество продукции аоть результат (следствие) взаимодействия факторов технологического и производственного характера, а таккв факторов среди;

?.) влияния разных факторов не одинаковы;

3) мера влияния отдельного фактора количественно не постоянна;

4) в силу положения (3) объективную ценность имеет только множество причинных факторов;

5) структура множества причинных факторов иерархическая с элементами сетевой .структура;

6) кноггзство цричинных факторов для каздого показателя качества но является фиксированным;

7) дли регламентированного состояния ТП допускаемые значения . набладаемцх (контролируемых) факторов и значения показателей качества согласованы мовду собой;

8) дэфокг продукции ТП есть результат такого взаимодействия причинных факторов, в котором один или насколько факторов принимает неудовлетворительные значения, например, значения вне допуска.

В^ракжах атой модели процессу формирования показателя качества (характеристики) продукта ТП соответствует связный граф без циклов.

Причнишв факторы качества продукции ТП целесообразно разделить на две группа: Факторя макроуровня. írnosteство которых мокно сформировать по информации, содержащейся в информационной модели структура ТП, и йактота {дгероуровня. мжжэство которых невозмокно формировать текли образом.

Подмножество факторов макроуровня фэршруется из наименований, продуктов ТП и их характеристик а такав характеристик функционирования для элементов ТС, технологически предаествуших элементу с

исходным' ндвнтафеыиором _

Генерирование подкнойостза факторов макроуровня осуществляется с привлэчением дополнительной информации в виде тшовнх моделей ДЗфЭКГОВ - Ш^ортЩЮИШХ МОДОЛЭЙ $Í13HKO-X32,ffi49CKHX явлений образования дзфзктов. При атом прздполагаотся, что дефект продукции предварительно однозначно идентифицирован. Генерирование подмножества факторов микроуровня непосредственно сводится к поиску по наименовании дефекта в информационном црэдставлениа ТП соответствующая типовой модели дефекта в формированию из факторов - компонентов этой кодэли необходимого подшояэствв.

g четвертой глета описываются алгоритмическое обеспечение при-мзиекня ИП ТП в управлении качеством и Efí-модель соответствующей продкотной области.

На основании того, что конкретное интегрированное представление ТП является совокупностью информационных моделей технологических объектов, козкдал программная реализация ИП в работе трактуется как информационно-модэлирувдая система (ШЗ), состоящая из компьютера сбвзовым программным обеспечением, системы управления БД и интег-рировашого представления ТП.

Предметная область управления качеством ТП отображена в ЕЯ-модель, вклочаицуп 11 типов сущностей: 1) технологический процесс (ТП), 2) технологическая система (ТС), 3) элемент ТС (ЭТО), 4) продукт ЭТО, 5) группа поелодовятельних ЭТО, 6) информационно-

- \ < -

блочный оператор (ИБО), 7) математическая шдель (Ш), в) изделие, 9) дефектное издание, 10) микроструктура дефекта, 11) структура ММ. На атом множестве - типов сущностей ПО построено семейство предварительных отношений реляционной шдэла данных с выделением первичных ключей (идентафицарукких атрибутов.) и составлением списка описательных атрибутов для кеадого отаояешя.

Требования к составу олгсрпткичо ского обеспечения пробленно-оривнтарованной обработки данных в МО концептуально определяются ее назначением - поддеракой автокатезецка унравявпня качеством продукции ТП. Конкрвтний состев реализуегапс в ©йз алгоратдав формируется в соответствия с принятой иэтоджя ретевкя задач управления качеством.

С учетом типов задач, роааошг о прсзнзодстЕэшшх условиях, проблемно-ориентированное аяторшшческоэ сбзсшчёй!э КЖ кожзэ условно разделить на шесть групп алгорйшсв: А) алгорпта! статистического анализа свойств совокупности сшт®х. дашнх, Б) адгорат-т парашгричэской пденга^кевди свя-зеа, 3) алгсрот^ы гзпзрецнн модельного аналога техлологзяеского об!чпста, Г) рхгорател синтеза управляющих воздействий (акгорнтаов упргэлет-л), Д) алгордач автоматизации анализа яачзствз сгатазтнчэожал (^зтодса па уровг.э "семи инструментов качества", Б) аягоштны мзЗораецнонпого иодели-рсвания технологачесюк объектов.

В главе приведены разрабстЕВнне в Д2!ссер*?ащш аягорятш &ор?я1-рования подшожесгв причинных факторов цекро- и «ажроурсвлей, поиска в БД структура завнсгзюсгй шходясЯ пзрешнноЗ от пргмнншх факторов, относящиеся к группо Е.

В. пятой главе излагается прнлвнекке разраСотшпак штодок и алгоритмов для решения пректачесша задач управления качеств«« лтснх. деталей в машиностроении на приирэ литейного производства УА1Ж.

В диссертации разработано Ш даух ТС производственного ТП изготовления отливок (из сталей ?*зрок 35ХГС.Я ЕШ1-3) методом литья по выплавляемым модели. Соотьчтствушуп атому ЙП предметную область управления качество!^ составляют подобласти:

П01 - изготовление стильных отлипок в мелкосерийном производстве по типовой технологии ЛЕИ,

ПОЗ - формирование качества отлязок,

ПОЗ - информационный анализ дефекта - формирование множества причинных Факторов для конкретного дефекта отливок,

П04 - структурный синтез расчетной модели причинно-следственной связи "факторы - дефечт".

Эмпирическую систр:¡у Г,э ГГС ЛШ1 этой ПО образуют:

- множество V3 [ТС ЛВМ] всех наблюдаемых характеристик определяющих и информационных объектов ПО,

- семейство яэ[ГС ЛВМ] отношений меаду элементами множества v9['TC ЛВМ), формально представляемых в Евде структурной схемы ТС (описания на макроуровне подобласти П01) и информационных моделей причинно-следственных связей.

В скстома Z3CTC ЛЕЮ в соответствии с делением ПО на подобласти выделены подсистемы, каждая из которых отображена в частную £Д-мо-дель.1Объединение зтих моделей дает интегрированную ER-модель эмпирической системы Z5tTC ЛВШ, включавдуо следующие типы сущностей:

шег»шый_техн010п1чесю'ш_рр01щсс (лтп),

ЛИТ£ИНАЯ_.ТЕХН0Л0ГИ1{ЕаШ1_СИСТЕШ (ЛТС),

ЭЛНШТГ.ЛТС (ЭЛТС),

ГТУППА_П0СЛВД0ВА1ШЬШХ_ЭЛ,ГС (ГРУППА_ЭЛТС).

ШФОИ{АЩОННО-БЛО^Ш_ОПЕРАТОР (ИБО),

МАТИгАТИЧЕСКАЯ_К0Д2ЛЬ' (Ш), СТРУКТУРАJ,см,

ПРОДУКТ_ЭЛТС, ОТЛИВКА, ДКШСГНАЯJ}№BKA,

КШКРОСТРУКТУРА_ДЕ»ЕКТА.

Разработанное в диссертации Ш ТС ЛШ имеет следующее конкретное наполнение:

1) реляционную модель данных, полученную из интегрированной ER-моде ли ТС ЛБЫ;

2) алгоритмы информационного моделирования: формирования подмножеств причинных факторов макро- и макроуровней, поиска структуры зависимости выходной переменной от причинных факторов;

3) информационную юдоль МИКРОСТРУКТУРАJffiSEKTA причинно-следственных связей .между характеристиками ТС ЛВМ;

4) доступную экспериментальную и норшишно-твхнологическую информацию о производственном ТП ЛШ.

Предлагаемое 1Ш ТО ЛШ является открытым и может быть дополнено за счет, расширения компонентов. Оно программно реализовано в виде макета ШС ТС ЛВМ, вкдвчаадего: а) ИП ТС ЛШ,. 0) ЭВМ типа PC, в) систему программирования (реляционную СУБД) Clipper версии 5.0.

Разработанное Ш ТО ЛШ применено для автоматизации решения практических задач управления качеством отливок: формирования подмножеств причинных факторов макро- и макроуровней для показателя качества "ударная вязкость" отлизок, изготовленных из стали ВШ-3, и структурього синтеза расчетной модели сеязи "причинные факторы -ударная вязкость" для отливок, изготовленных из стали ЗЕЖ'СЛ.

ß приложения^ ^"приведены: 1) спецификации типов сущностей KP.

-модели БД КМС, 2) структуры записей файлов БД IMG, 3) листинг заполнения БД КМС ТС ЛВМ, 4) результаты решения задач упрапления качеством отливок, б) справка о шедрении результатов разработки . "Автоматизированная система управления качеством отливок".

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные результата работы заключаются в следующем:

1. Предложен формальный (теорбтико-мшжэстЕэншй) подход к описанию объектов моделирования, в соответствии с которим объект-оригинал и егошмодёли представляются в виде алгебраической системы •совокупности мнокества элементов и семзйотва заданных на нем отношений, а сам процесс моделирования - отображения одной такой системы в другую. :

• В рамках этого подхода несла давало ксмплексирование разнотипных моделей эмпирического объекта в интегрированное представление объекта, которое.интерпретируется как тесретнкогмножественше объеди-ноние исходных моделей. Енведэны формальные" необходимые и достаточные условия его существования, а на их основе сформулированы содержательные условия хокшкэксировэния моделей: согласования элементов множеств, сомейств отвоаений и форм представления систем-моделей.

■2.- Показано, что инструментарием• компдоксиропакия моделей и опытных данных могут быть 'только икфологачесшга модели соответствующих предметных областей (ПО), конкретно - модели "оущностъ-связь". '

3. Разработана методика иштеза интегрированного представления эмпиричосхого объекта (технологического процесса).

4. Выделена совокупность определяющих, объектов ПО моделирования структур ТП, обязательных для' отразгания з моделях ПО. На такжествэ выделенных. объектов построена графовая модель ПО.

5. Разработана методика шгфорлациогоюго моделирования структур ТП, основанная на формализованном представлении структуры TI7, информационных описаниях структурных схем, их блоков и информационных потоков. Методика позволяет автоматизировать поиск структур математических описаний зависимостей , характерней® (показателей качества) продуктов ТП от причинных факторов.

6. Предложены концептуальная и графовая модели процесса формирования качества продукции ТП,.а на.их основе разработаны мэтодики и алгоритмы автоматизированного генерирования множеств причинных факторов макро- ц глг^роуровкей. '

7. Разработана методика применения интегрированного представления ТП для автоматизации управления качеством, позволявшая обеспечивать регламантироошшй уровень качества продукции.

8. Разработано интегрированное представление двух технологических систем ТП изготовления стальных отливок методом ЛВМ литейного производства Ульяновского авиационного промышленного комплекса, программно реализованное в среде системы программирования Clipper.

Это интегрированное представление применено для автоматизации решения двух задач управления качеством отливок - формирования подмножеств причинных факторов макро- к макроуровней для показателя качества "ударная вязкость" отливок и структурного синтеза расчетной модели связи "причинные факторы - ударная вязкость"".

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕЛЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кочубиевский И.Д., Сатаев А.Г. Потенциальная реализуемость в теории систем // Итоги науки и техники. Техническая кибернетика, Т.Н. М,: ВИНИТИ, 1931. 0 . 337-3T1.

2. Ночубковский И.Д., Сатаев А.Г. Потенциальная реализуемость: прагматический аспект // Итоги науки и техники. Техническая кибернетика. Т.15. М.: ВИНИТИ, 1982. С. 305-336.

3. Бернацкий Ф.И., Сатаев А.Г. Программный моделируюпий комплекс для синтеза алгоритмов управления технологическими процессами: принцнш построения, основные подсистемы: Првпр. Владивосток: KAIF ДБЭД АН СССР, 1985., 40 с. '

4. Бэривцкий ©.И., Сатаев А.Г. Выбор алгоритмов управления технологическими процессами с помацью программного моделирующего комплекса // К Бсосоюзн. совещание по проблемам управления: Тезисы докл. (г.Алма-Ата, сент.- окт. 1986 г.). Кн.2. М., 1Э36. С. 20-215. Бернацкий Ф.И.. Сатаев А.Г. Выбор .алгоритмов управления в

ьвтома-гизировашюм проектировании непрерывных технологических процессов1 // Проблемы автоматизированного проектирования в машиностроении: Тезисы докл. квкдунар. конф. "САПР-88" (21- 25 марта 1988 Г.. г. Москва). 4.2. Ы., 1Э88. С. 24-25.

6. Бернацкий Ф.И., Сатаев А.Г. Программные средства разработки алгоритмов управления технологическими процессами // VI Всэсоизн. науч.-технач. конф. "Опыт создания специального программного обеспечения АСУ ТП" (нояб. 1988 г., г. Черновцы): Тезисы докл. М.: Ш-ФОШТРИБОР, 1983. С. 29-30.

7. Сатаев А.Г. Некоторые проблемы технологии разработки программных средств статистического анализа и идентификации в АСУ ТП

// Технологический объекта: моделирование, идентификация, управление. Владивосток: ДВО АН СССР, 1988. С. 57-7?.

8. Бернацкий О.И., Сатаев Л.Г. Информационное обеспечение построения моделей объектов б автоматизированном проектировании систем управления нопрарыЕШпги технологическими процессами- // Материала Всвсовзн. науч.-техлич. конф. "Информационное и программное обеспечение САПР" (г. Ужгород, 12-14 сент. 1989 г.). М.: ЦНИИ информации н технико-экиг,-яч. исследований, 1939. 0. 8-9.

9. Бернацкий <&.И., Борщ Л.Н., Глотов Е.Б., Сатаев А.Г. Статистические метода управления качеством отливок в литейном производстве // Управление технологическими процессам! литья и свойствами отливок: Тезисы докл. межотраслевой конф./ ШАТ, 1990- С, 8-9.

10. Бернацкий Ф.Й., Бори АЛ!., Кузнецов »Т.Н., Сатаев А.Г. Разработав ярограанно-твхшческого моделиру гадего комплекса и его применение для анализа и управления качеством в литейном производстве // Управление технологическими процессе^ литьп и свойствами отливок: Тезисы докл. г.*.ояотраслэзой ковф./ ШАТ, 1990. G. 28-29.

11.. Сатаев А.Г. Архитектура программных средств для синтеза алгоритмов управления технологическими процессами // Автоматизация проектирования и параметрический синтез технических систем.-Владивосток: ИЗО АН СССР, 1990. С. 104-118.

12. Бернацкий Ф.Ц., Борщ А.Н., Сатаев А.Г. Статистический анализ процесса формирования механических свойств стальных отливок: Препр. Владивосток: ЙАПУ ДВО АН СССР, 1991. 30 с.

13. Вариаций Ф.И., Глотов Е.Б.,. Диго' Н.Б., Сатаев А.Г. Применение статистических методов для анализа и управления качеством отливок // Авиационная промышленность. М.: Машиностроение, 1991. -Приложение Я 4: Литейные сплавы и технологические- процессы для производства отливок гарантированного качества в. авиастроении. С. 19-24.

• 14. Бернацкий Ф.И., Глотов Е.Б., Сатаев А.Г. автоматизированная система управления качеством отливок // Моделирование, управление и прогнозирование в технических системах: Материалы региональной конф. Владивосток: ИАПУ ДВО АН СССР, 1991. С. 5-7.

15. Бернацкий Ф.й.,- Сатаев А.Г. Автоматизированный выбор алгоритма управления технологическим объектом // Междучар. семинар МФАК "Негладкие и разрывные задачи управления и оптимизации" (г. Владивосток, 9-13 сент. 1991 г.): Тезисы докл./ АН Белоруси. йн-т математики, Минск, 1991. С. 25-26.

16. Сатаез А.Г. База данных автоматизированной системы управления качеством отлибйк // Моделирование, управление и прогкозироьо-

нае в технических системах:: Материалы региональной конф. Владивосток: КАПУ ДВО АН .СССР. 1991. С. 35-36.

17. Сатаев А.Г. Педологическое проектирование базы данных для производственных технологических процессов литья: Прэпр. Владивосток: КАПУ ДВО АН СССР, 1391. 56 с.

18. Сатаев А.Г. Описание предметной области математического моделирования технологических процессов // Моделирование, управление и прогнозирование в технических системах: Материалы региональной конф. Владивосток: НАЛУ ДБО АН СССР, 1991. С. 115-119.

19. Бернацккй Ф.И., Сатаев А.Г., Глотов Е.Б., Борщ А.Н. Статистические метода управления качзстзом в литейном производстве // Вестник ДВО РАН, 1993, N 1. С. 27-39.

Сатаев Анатолий Гиыранович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ИНТЕГРИРОВАННОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЮЦЕССОВ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В УПРАВЛЕНИИ "КАЧЕСТВОМ

Автореферат

Подписано й печати 2J .03.94 г. Усл. п.л. 1,0. Уч.-изд. л. 0,0 Формат 60x84/16. Тираж 100. Заказ .

Издано КАПУ ДВО РАН. Владивосток, Радио, 5 Отпечатано участком оперативной печати НАЛУ ДВО РАН Владивосток, Радио, 5.