автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Разработка метода интегрированного представления технологических процессов и его применения в управлении качеством

РГ6 од

8 йПР ^

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ЖСИГГУТ АЕТОМАШИ И ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ

На правах рукописи

Сатаев Анатолий Гимрапович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ШПИТШВАИНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ЕГО ДШЛ5НЕНШ . В УПРАВЛЕНИИ КАЧЕСТВОМ

(на примера литейных, производств машиностроения)

Специальность 05.13.16 - прпионеняэ вычислительной техника, • математического моделирования и математических катодов в научных

исследованиях (техника)

Автореферат диссертация на соискание ученой стелена кандидата технических наук

Владивосток 1994

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

Научный руководитель - кандидат технических наук,

старший научный сотрудник Ф.И.Бернацкий

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

КЕздидаг технических наук, доцент В.И.Богданов

Ведущее предприятие - Институт проблем управления РАН

Вадита состоится "_" апреля 1994 года в__часов на- заседании

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

690041, г. Владивосток, ул. Радио, Б.

О диссертацией мовно ознакомиться.в библиотеке Института автоматики и процессов управления ДВО РАН.

Автореферат разослан "21* карта 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

доктор технических наук ¿' Б.И.Когок

ОБЩАЯ КАРМСТЕИЮТИКА РАБОТЫ

Актуальность работ. Обеспеченно необходгаого качества продукции при серийном производстве является осиоенЬй задачей кагздого предприятия, решение которой осуществляется посредством управления качеством. Повышение требовать нотрзбктэлей удовлетворяется а условиях производства совершенствованием управления качества п впед-рением ноешс технологий.

Для совершенствования управления качеством необходима кокшгакс-ше исследования производственных техполопмэскйх процессов (ТП), сочетающие методы прикладной математики и кибернетики, практнчес-га»й опыт технологов производстве и возкошоотз коштъотэрпоЯ. толика. Текла исследования должны кышчать, в частности, создаипэ систем автоматизированного сбора п хранения информации о функциошро-вании ТП, разработку методического, алгагитагюсксго и программного обеспечения обработка и анализа зксггоримэитэлънаЗ производственной информации, построения натс?гатипэс1етс тделей ТП, синтеза алгоритмов упрзвлбшш (корршщот регламентов ведения) ТП.

В последнее время:- в ?.*сзш:ссгро:1телышх' отраслях, интенсивно внедряются лктеЯнывтежюлогшь Это обусловлено правде, всэго тем, что литье во многих., случаях- является едзпствэшши способом получения деталей слоетоЗ ;ко;?й1гурацда я*:даа1. вбакошхяь. црсшводать. детали высокого класса точностей, о< готовой рабочая поверхностью баз припусков на ¡¿згаяическуэ. обработку. Однако взрокому 'применения дитвРшх технологий препятствуем внсокпй уровень брака при ЙЗ-ГОТОВЛЭЖВ! ОТЛЯЗОК. ПОВТОИУ ОбОШЭЧСНЕЭ, Еочз'стаз отлязок является одной из наиболее. яктуальгах. проблей толгячзского развития мван-ностроеняя, для решения хоторса 'авобгодаш сСвзраюиствозать управление качеством литейных ТП.;

Цель и опдачи нсслэ дог-таяй. ' Ц-?льр дносертащюнпой работа является . разработка метода шзтеграрэязшого црэдотавлепая разнородной (экспериментальной к априорной) ин^ор^цин о технологических процессах я исследование возможности,егопрЕгэшЕЕЯ.в: управлении качеством.

Для достинения цели дисс&ртвцконкой работа прэдаолагнлось решить следувдио каучпо-технкчас-ютэ задача: . '

- исследовать воэмо&госта кскплексщюваштя разнородной информации о ТП и разработать оби^ подход к' сингозу лштогркровашюго представлс-кия ТП,

■•• разработать методику тафоршииояного 'тм$Щтвта.структур ТП,

- разработать- методику я алгоритма. аатомч'лгэиройзпюю гэнери-

ровшзия шожоств учитываемых причинных факторов,

- выполнить программнуг реализацию разработанного, алгоритшчес-кого обеспечения,

- применить разработанное ыэтодики и алгоритм дня решения практических задач, в управлении качеством литых деталей в машиностроении.

Негожи исследований. Для рвиешл указанных задач использовались элементы теории мкохэств и алгебры, элемента теории графов, теории упрэаит'я vi Вдбнтаф2кацш1, штода моделирования.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем.

1. Предаокон метод интегрированного представления херактеристик эмпирического объекта, отлйчвздейся иопользованкем комимкскроЕа-ния разнородной информация для целей идентификации и управления.

2. В рамках формального (теоретико-множественного) подхода мсс-ледоБана возможность кошдэксирования разнотипных (различающихся епособаш реализации) моделей эмпирического объекта в интегрированной представление: вило доны фэрмальныа необходимые и достаточные условия его существования.

3. Сформулированы содержательные условия кошлексирования разнотипных моделей е?«шир;иескаго объекта.

4. Построена кяфсшогпчаская' модель предметной области анализа качества продукции ТП.

Практическая ценность диссертационной работа заключается в слэ-дущем.

i, Разработана методика информационного моделирования структур ТП» основанная на формализованном представлении структуры ТП» информационных описаниях структурных схем, блоков и информационных потоков схем. ■ Методика позволяет автоматизировать поиск структур математических описаний зависимостей характеристик (показателе! квчзстеэ) TII от прдчигтых факторов. -

¿. 11а основа гфздлошшых концептуальной и графовой - моделей процесса формирования качества продукции ТП разработаны метода® и алгоритм автоматизированного, генерирования множеств причинных, факторов макро- и макроуровней. .

3. Разработана методика применения интегрированного представления И! для автоматизации упрэвлэния качеством, позволяющая обеспечивать регламенетровшшый уровень качества продукции.

л. Разработано интегрированное представление двух технологических систем ТП изготовления стальных отливок методом лнтья но выплавляема: моделям (.ИВМ) литейного 1фоиэводетва .Ульяновского авиа ционного промшлйкного комплекса (УАПК}, программно реализование

в среде система программирования Clipper.

Применение этого прэдставлошм для рзягения. двух производственных задач в управлении качеством отливок - форгагровапия множества стркчитшх факторов для показателя качество оттока и структурного синтеза расчетной (математической) модели прлчшгно-сладстрошюй связи "фактop'J - показатель кгл'еогва" - продемонстрировало вксскую эффективность (по критерий времзкил; затрат) использования интегрированного представления QU.

5. Показано, что информзцкоппо-иодэлкруюсще спстош (реализации интегрирозанннх представлений) ТП латья целесообразно использовать кок основные подсистема АСУ качеством литах деталей и состава .питейных производств.

рэадаззштя и внедтюта результатов Результата дисоерта-

ционной работа нсполъзоваш в разработке 1"'ЛТ "Разработка информэ-Ш10НН0Г0 !Г ТОХНОлОГИЧбСКОГО сбеспзчзш'я САПР ТП глтья по выплавляемым моделям, в кокиль и фори из JTS" и обесточили сокраиедке вракэш! анализа дефектов отлшзог:, ксгольо-звалзю накошкзшт. знаний о. моделях литейных прсце.ссоз при структур;»«! одчнтаЯткацтг ТП, что подтверждается сцравкоЗ о внедрении .с оясздвэным экономическим аффектом в 1.0 млн. pyd, s год (январь 1S93 г.).'

Научкнэ результаты, шлог.экш;а в дисоертеща, получени в процессе шполнзгсгя: ..

"1) плагавых научно-исследовательских там 'Института евтемаигап и процессов управления ДВО РШ:.

"Исследование и разработка кэтрдов, алгоритмов я программ обоо-иечопия'качества и надошостн техшиеска систем" (К ГР. 01.86.0 107735) В 1936-1390 ГГ.,

"Разработка принципов и методов организации в проведения г.;гглс -литольных экспериментов при идектифкхснкн п управлении технологическими процессам;!" (Ii ГР 01.9.10 016822) в 1991-1993 гг.;

2) договорной тег.ш о УАШ "Разработка.программно-технического модолпрухадго' комплекса для управления техншюипескикв прорвссвтл*. литья" (1986-1990 гг.), вяпслнав'пшйсл по постановлению Совета V&-нистров ССОР и распоряжению Президиума АН СССР в ремках Комшкс-ной. программы Министерства авмпцйотюй прокгшлвшюсга 'СССР "Проектирование , освоение, вкэдрвнне и эксплуатация первой очереди интегрированной АСУ лгеойюго производства УАПК км. Д.3?. Устинова".

В указанных НИР автор принимал участие п качестве иеполшг'Уля и ответственного исполнителя.

А^рооация работы. Результат« 'работа была тфезсгсшдены' но: • международной- конференции "Проблем. вйтомётязаровЕШЮГо яр>-

актирования в машиностроении (C/sIiP-88)". в 1988 г. (г.Москва);

- Мезднародаом свшшарв ИФАК "Негладкие и разрывные задачи управления и оптимизация" (KODPOO*91) в 1991 г. (г.Владивосток);

- II. национальной конференции НРБ с международным участием "Статистические метода управления и контроля качества" (СМУКК -8В) в 1988 г. (г. Руса, НРБ);

- X Всесоюзной совещании по проблеме;.'. управления в 1985 г. (г.Алма-Ага);

- VI Всесоюзной.научно-технической'конференции "Ошт создания специального програилнсго обеспечения АСУ ТП" в'1988 г. (г. Черновцы);

- Все союзной научно-техкичаской конференции "Информационное и програьашоэ обеспеченна САПР" в 1989 г. (г. Ужгород);

- VII школа по пакетам прикладных программ в 1987 г. (Московская обл.);

- кезотраслевой конференции "Управление технологический! ripo-цессши литья и свойствами отливок" в 1990 г. (г. Москва);

- региональной научной конференции "Моделирование, управление и : прохшозкрование в теааичэстк. системах." в 1S91 г. (г.Владивосток);

- Ш1 краевой научно-технической конференции в 1231 г. (г.Владивосток'); -

- научных семинарах отдела проблем надежности и качества Института азтоматвка н процессов управления ДВО РАН в 1S85-1993 гг.

тг/бликашт по По теш диссертации опубликовано 19 работ.

Структура g объем даосертоггаи» Диссертация состоит иа введения, пяти главзаключения î списка литературы из 159 наименований и б приложений, Работа содержит 152 страница основного текста, 19 рисунков и 7 таблиц.- .

СОДЕРШИВ РАБОТЫ.

22 введении обосновывается актуальность Енполнешак в диссертации1 исследований, формулируется даль работы, описываются метода исследований,' рассматривается научная и практическая значимость результатов, приводятся сведения об апробации в реализации осков-ках положений диссертации. .

Й ШЕ§2Ё главе рассматривается основные проблемы, связанные с моделированием технологических процессов, и использованием моделей ТП в управлении качеством.

Наличие дефектов продукций свидетельствует с недостаточной эф-активности управдешя качеством, которую в условиях производства

колено повисать, в частности, за счет;

- использования для управления более точках расчетных моделей технологических объектов,

- автоматизации процедуры аныгкза дефектов,

- расширения мнопэства учипшажс: причшших фактороч для показателя качества.

Повышение точности расчотггл кодэ^эа ¡адгзт быть осуществлено, в частности, 1) увеличэшгэм объема зкепорк,читальной информации, используемой для оцекки птрзчвтров моделей, путем ее ннкашзгаатщя п базе датах (БД) к 2) пру.Злигэт'см структуры кодели к структурэ млделпруемого объекта (шлепал) с а с?от априорной гшформеиди о структурах расчетных моделей о&ъс'.п:оа-протоп21ов.' Еогксккке способы автокзтнзгщм процедуры еяаздаа дефияоз я генерирования гпюгяэ-стви' причинных факторов тает оспопо.1и на кепользевантет априорной >,гч',ьормацнл, содзркждейся в кодзетх ТП»

Следовательно, повынегаэ проста управления качеством ма-

кет быть' обеспечеоо' комплексный 2око.шюзаая«и разнородной (экспериментальной и апрюрнсД) к^ращйз о ИЗ, всладотапз чего ?кту-альна разработка методического обэепечзют .ксшлоксгроваэка рязно-родной информации. На ослониел этого впЕэда сфсрн?,!яровсш задача диссертационной работы.

Во второй гдаво отггсызаетсд ргпсыпе пзряой тпкой задача - исс-лэдозотше еозмонйости шшвкспровггая разнородной информации об эмпирическом объекте (в частаосхя, технологическом процзссе) и разработки общего подхода к синтезу. ?итагркрове!Еого врэдетавлекш» этого объекта. КожсексйровадЕЗ ршюродай* информации об эмпири-чвеком объекте в рабс-тв расс'.:з?ряз*штсл как объединение рлзнотип-¡шх моделей' объекта, т.к. лвбая модель независимо от природа сох— октэ-орагинана, характера рещзэта задача и Формг представ-кенил является источником, носителем и'средством воспроизведения информации об объекте.

Для единого описания объвитов-бригинаяов -л их разнотагепц модэ-лой иредкокен формальный (тэоротико-шюггаствзншй) подход.

Определение Система 3 есть математический объект

3 = <7,Я>* ' (1)

где V - непустое мюкество (объект система)'-, на которое но накаливается никаких ограничений, Р. = (г^, /•€ П,«Л) - еемзйство гг^ местных отношений г^, заданных на множестве К.

Определение 2. Система £' = <7, Я> называется подсистемой систч -№ О ), если V с.7 и Я с. Л.

Определение Предмодедь М~ есть тройка

¡Г: О,, 2g. V.' Ï2)

где 2, - система-оригшал, 20 - ее система-лредмодель, 7 - гомоморфизм :

7: S, - Ъг. (3)

Определение Модель И есть прэдаодель И~ с мерой соответствия XŒj, Sg), удовлэтворящей условиям:

О « MZ,. з2> $ 1.

I с

(4)

(5)

(6) СП

M8/t S£) = 1, если S, ~ Z2,

MS,, Z3) = min \(Ъг, spi.

Комплекоированио разнотипных моделей эмпирического объекта в работе интерпретируется кок теоретико-множественное объединение исходных моделей подсистем объекта.

Утверждение I. Пусть заданы предмодели

Ц- CS,, St, 7{>, tcli.nl. (8)

Необходимым и достаточным условием существования предмодели

М~ . « { Û 2, , и В., 7} t=i V

является существование гомоморфизма:

п « '

п

П Z,

g : П S - .П - . ui ' t=t

Отажёлаже Модель

и - { и ü 2., 7.

называется объединением моделей

{ st. st. 7t. Я.}

и обозначается

При этом

и * и ы,.

tof 1

X = aln IK,, V.l.

,1 С fi

Условие (1С) яше® (мчь развернуто:

Vi**»

п Yt.

(9) (10) (11)

(12)

(13)

(14)

(15)

S

gr : П Д - П R.. (16)

t=j 1 t«r

Определение g. Интегрированным представлением (ИП) эмпирического объекта называется совокупность:

- непосредственно опытных данных,

- моделей хранения опытных и модельных данных в БД,

- моделей щжчэтяно-следственных связей мезду характеристиками объекта,

- алгоритмов' проблемно-ориентированной обработки опытных и модельных данных.

Определение 7. Методом интегрированного представления эмпирического объекта называется метод исследования, отлэтащийся использованием комплексирования. разнородней информации об объекте-для целей его идентификаций и управления.

Формальные условия (15) и (16) комшгакскрованяя моделей в работе называются услозием согласования -элэкентов объектов систем и условием согласования- семейств отношений систем, соответственно, Третье условие комплексировакия, разнотипных моделей заключается в согласовании их форм-представления, т.е.' приведения различных форм представления моделей-компонентов Ш к формэ представления модели хранения данных. Из зсех полелей, исиользуэмых в ЕЦ, наиболее точно предметные области (ПО) отобрааазогся тфлогическими .моделями. Применение таких моделей, конкрзтпо - моделей типа "сущность-связь" (Ей - моделей) в качестве шструнэнтария кошшксировшшя позволяет достаточно просто цровзвоДйть соотаетствуЕцео шяшкси-ропаиию расширение ПО, сводя его к творапвсо-шо^встватшм опора-циям объединения и пересечения систем S. FpaSosan ферма представления ER-модвлей обеспечивает наглядную проверку вида-лнения условий комплексировакия.

Для правомерности формального рассдатрешя емшркчвскюс объектов введено понятие ЕггпиряческоЯ системы Еэ > <7^, где V9 -Э!лпирический объект, а отношения г® семейства Яэ устанавливаются экспериментально. ■ . *

' Методика синтеза МП характеристик эмпирического объекта предполагает, что предварительно выполнено раздельной моделирование свойств эмпирического объекта:

а) сформирована эмпирическая система S9;

б)- в 2Э выделены подсистемы 2®ty - формальные конструкты, имеющие содержательную интерпретацию;

в) мнскосгео подсистем упорядочено следующим обрзвом:

выделена фундаментальная подсистема Е3'0-*, отражающая на некотором уровне абстракций общие принципы фушщионирования емпириче скота объекта, остальные - частные - подсистемы отражают на более низких уровнях абстракции частные иричинно-следствешще связи мезду характеристика® объекта;

г) каздая из подсистем ^ отображена через гомоморфизм в

соогветствущув систему-модель

д) какдак из этих систам-мэдэлэй кокет быть отобракена в другую сзютоад-модель, т.е. мошт кштъ место кошюзицдя модельных отображений.

Результатом раздельного моделирования свойств эмпирического

объекта является шоаестЕо моделей подсистем эмпири-

ческой системы 28.

Непосредственно методика синтеза Ш - кошшксирования моделей объекта состоит в следадцш:

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

2) концептуальная дадэль ПО Ш отображается в совокупность под-

слотом эмпирической скотеш 2°;

3) определяются области шресечения подсистем Е^ ;

(а)

К) строится отображение фундаментальной подсистем - 2°' ^ в Ш--модель;

5) определяются узлы согласования ЕЕ-модела фундаментальной подсистемы о моделями частных подсистем системы

6) .модели частных подсистем приводятся к виду ЕЯ-модели фундаментальней подсистемы;

7) ЕК-модели фундаментальной и частных подснотем объединяются в интегрированную Ей-ыодблъ НО Ю;

8) проверяется выполнение необходимых к достаточных условий комплексироЕания моделей;

9) интегрированная Ей-модель отображается в сильно типизированную (даталогическуы) модель интегрированной ПО;

10) да-галогичэская модель ПО отображается в физическую модель дашшх БД;

11) программно реализуются алгоритмы проблемно-ориентированной обработки опытных и модельных данных;

12) программно комплекслруются компонента Ш! эмпирического объекта.

Третье глава работы посвящена изложению мэтодик информационного моделирования структур технологических процессов и автоматизиро-

ванного генерирования кнозиств пришитых факторов для показателей качества продуктов ТП.

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

- технологический преобразователь (устройство),

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

- информационно-блочный оператор (ИБО) - оператор преобразова-• ния информационных потоков,

- информационно-блочная модель (ЙБМ) - ИБО, преобразущий конк-рэт1ше входные наблюдаема информационные шремэншэ в аналогичные выходные,

- математическая модель (ММ) ИБО.

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

Под информационным моделированием структуры ТП для целей коми-лексирования моделей ТП в работе пошатается представление ее в виде формали£овазшой структурной схемы ТП (конечного ориентированного графа) с информационными описания?,и схбиы в целом, каздого ее блока и информационных потоков. Информационные списания пшгсают списки соответствующих информационных перэыонннх, а такае необходит,ше идентификаторы и матрицы связей переменных.-

Методика информационного моделирования структур ТП состоит в: 1) формализации структурной схемы ТП, 2) составлении информационных описаний, 3) отражении порядка технологического предшествования на множестве продуктов ТП. Она обеспечивает автоматизированные поиск структур математических описаний связей "причинные факторы -характеристика продукта 'ГШ и формирование множества причинных факторов для произвольной характеристики продукта ТП.

Методика автоматизированного генерирования множеств причинных факторов для показателей качества продуктов ?П основана на следующей концептуальной модели формирования качества:

1) качество продукции есть результат (следствие) взаимодействия факторов технолозичес'кого и производственного характера, а такие факторов среди;

2) влияния разных факторов нэ одинаковы;

3) мера влияния отдельного фактора количественно не постоянна;

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

5) структура множества причинных факторов иерархическая с элементам! сетевой структуры;

6) мнокество причинных.факторов для каадого показателя качества не является фиксированным;

7) для регламентированного состояния ТП допускаемые значения . наблюдаемых (контролируемых) факторов и значения показателей качества согласованы между собой;

8) дефект продукции ТП есть результат такого взаимодействия причинных факторов, в котором один или несколько факторов принимают неудовлетворительные значения, например, значения вне допуска.

В рамках этой модели процессу формирования показателя качества (характеристики) продукта ТП соответствует связный граф без циклов.

Причинные факторы качества продукции ТП целесообразно разделить на две группы: Факторы макроуровня, множество которых ыошо сформировать по информации, содержащейся в информационной модели структуры ТП, и Факторы микроуровня, множество которых невозможно формировать тагам образом.

Подмножество факторов макроуровня формируется из наименований продуктов ТП и их характеристик, а также характеристик функционирования для элементов ТС, технологически предаествуодих элементу с исходным'идентификатором.

Генерирование подашоаества факторов макроуровня осуществляется с привлечением дополнительной информации в виде типовых моделей дефектов - информационных моделей физико-химических явлений образования дефектов. При этом предполагается, что дефект продукции предварительно однозначно идентифицирован. Генерирование подмножества факторов микроуровня непосредственно сводится к поиску но наименованию дефекта в информационном представлении ТП соответствующей типовой модели дефекта и формированию из факторов - компонентов этой модели необходимого подмножества.

В четвертой главе описываются алгоритмическое обеспечение применения т ТП в управлении качеством и Ей-модель соответствующей предметной области.

На основании того, что конкретное интегрированное представление ТП является совокупностью информационных моделей технологических объектов, кавдая программная реализация ИП в работе трактуется как информационно-моделирующая система (1й!С), состоящая из компьютера с-базовым программным обеспечением, системы управления БД и интегрированного представления ТП.

Предметная область управления качеством ТП отображена в ЕЯ-модель. включающую 11 типов сущностей: 1) технологический процесс (ТП), '¿) технологическая система (ГС), 3) элемент ТС (ЭГС), 4) продукт ЭТС, 5) группа последовательных ЭТС, 6) информационно-

- 1t -

блочный оператор (№0), 7) математическая модель (ММ), 8) изделие, 9) дефоктное издолие, 10) микроструктура дефекта, 11) структура ЫМ- На этом множестве- типов сущностей ПО построено семейство предварительных отношений реляционной модели данных с выделением первичных кличей (вдентифяцируювдх атрибутов.) и составлением списка онисателъннх атрибутов для каадого отношения.

Требования к составу алгоритиического обеспечения проблемно-ориентированной обработки данных в IMG концептуально определяются ее назначением - поддержкой автоматизации управления качеством продукции ТП. Конкретный состав реализуемых в ШС алгоритмов формируется в соответствии с принятой методикой решения задач управления качеством.

С учетом типов задач, решаемых в производственных условиях, проблемно-ориентированное алгоритмическое обеспечение Ю'С можно условно рззделить на шесть груш алгоритмов: А) алгоритмы статистического анализа свойств совокупности опытных данных, Б) алгоритмы параметрической идентификации связей. В) алгоритма генерации модельного аналога технологического объекта, Г) алгоритмы синтеза управляющих воздействий (алгоритмов управления), Д) алгоритмы автоматизации анализа качества статистическими методами на уровне "семи инструментов качества", Е) алгоритмы информационного моделирования технологических объектов.

В главе приведены разработанные в диссертации алгоритмы формирования подмножеств причинных факторов макро- и микроуровней, поиска в БД структуры зависимости выходной переменной от причинных факторов, относящиеся к группе Е.

В пятой главе излагается применение разработанных методик и алгоритмов для решения практических задач управления качеством литых деталей а машиностроении на цримерэ литейного производства УАШ.

В диссертации разработано ИП двух ТС производственного ТП изготовления отливок (из сталей мерок 35ХГСЛ и BWI-3) методом литья по выплавляемым моделям. Соответствующую этому ИП предметную область управления качеством составляют подобласти:

П01 - изготовление стальных отливок в мелкосерийном производстве по типовой технологии ЛВМ,

ПОЗ - формирование качества отливок,

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

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

Эмпирическую сисдо:;-? £Э['ГС ЛВИ1 этой ПО образуют:

- множество VsСТС ЛВШ всех наблюдаемых характеристик определяющих и информационных объектов ПО,

- семейство fis[TC ЛЕШ отношений мезду элементами множества Vs[ТО ЛЕШ, формально представляемых в виде структурной схемы ТС (описания на макроуровне подобласти П01) и информационных моделей причинно-следственных сзязей.

В системе 2Э[ТС ЛЕШ в соответствии с делением ПО на подобласти выделена подсистемы, кавдая из которых отображена в частную ER-v.o-дель."'Объединение этих моделей дает интегрированную ER-модель эмпирической системы S3['i'C ЛВМЭ, включавшую следующие тшш сущностей:

Л№ШНКИ_ТЕШ0Л01МЕСШШ_ПР0ЦЗСС (ЛТП),

ШШ1АОШ10Л0ОТШШJJKCTEMA (ЛТС),

ЭЛЕМЕНТ_ЛТС (ЭЛТС),

ГРУШЛ_ПОСЛЕЦОВАТЕЛЬШХ_ЭЛТС (ГРУ1ША_ЭЛТС),

К1Й>ОРМ^ШОННО-БЛОТШЫЙ_ОПЕРАТОР (ИБО),

1ДШ1АТ1№СЖАЯ_Н0ДЕЛЬ' (Ш), СТРУКТУРА,!®,

ПРОДУКТ_ЭЛ?С, ОТЖВКА, ДЕг£КШЯ_ОТДЙВКА,

микроструктураjmmm.

Разработанное в диссертации Ш ТС МЫ имеет следущээ ксшсрет-ное наполнение:

1) реляционную модель дашшх, полученную из интегрированной ER-модели ТС ЯВЫ;

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

3) информационную) модель ШШРОСТРУКТУРА_ДЕФЕКТА причинно-следственных связей между характеристиками ТС ЛВМ;

4) доступную экспериментальную и норзсативпо-текнологическую информацию о производственного ТП ЛВМ,

Предлагаемое ИП ТС ЛВМ является открытым к мокот быть дополнено за счет, расширения компонентов. Оно программно реализовано в виде макета W.SG ТС ЛВМ, включающего: в) ИИ ТС ЛЗЫ, б) ЭВМ типа PC, в) систему программирования (реляционную СУБД) Clipper вэрсии 5.0.

Разработанное Ш ТС ЛВМ применено для автоматизации решения практически задач управления качеством отливок: формирования подмножеств причинных факторов макро- и шкроурошей для показателя качества "ударная вязкость" отливок, изготовленных из стали ЕШ-3, - и структурього синтеза расчетной модели связи "причинные факторы -ударная вязкость" для отливок, изготовленных из стали 35ХГСЛ.

В приложениях ¿¿'приведена: 1) спецификации типов сущностей ЕР.

-модем БД ИМС, 2) структура записей файлов БД ИМС, 3) листинг заполнения БД ИМС ТС ЛВМ, 4) результаты решения задач управления качеством отливок, Б) спрввка о внедрении результатов разработки . "Автоматизированная система управления качеством отливок".

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Продлокея формальный (теоретико-множественный) подход к описанию объектов.моделирования, в. соответствии с которым объект-оригинал и его<нодёли представляются в виде алгебраической системы -совокупности Множества элементов и семейства заданных на ном отношений, а сам процесс моделирования - отобрашшя одной такой системы в другу». ;

■ В рамках втого подходе исследовано ксмплексировзние разнотипных моделей эмпирического объекта в интегрированное представление объекта, которое.интерпретируется как теор&такотмножвственное объединение исходных моделей. Выведены фзрмаяыше необходимые и достаточные условия его существования, а па их основе сформулированы содеркательшэ условия кскшгаксированпя моделей: согласования эле. мэнтов множеств, семейств отношений и ^орм'представления систем-моделей.

• 2,- Показано, что инструментарием кошлексирования моделей и опытных данных могут Сыть только ияфо логически вдэм соответствующих. предметных областей (ПО), конкретно - тлели "оущнооть-

СБЯЗЬ".

3. Разработана методика синтеза интегрированного представления эмпирического объекта (технологического процесса).

4. Выделена совокупность опре делящих объектов ПО моделирования структур ТП, обязательных для отражения в моделях ПО. На шожестве выделенных' объектов построена графовая модель ПО.

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

6. Предлоггены концептуальная и графовая модели процесса формирования качества продукции ТП,.а на.их.основе разработаны методики я алгоритм автоматизированного, генерирования множеств причинных факторов макро- и макроуровней.. '

7. Разработана матодика применения интегрированного представления ТП для автоматизации управления качеством, позволяющая обеспечивать регламонтировешгй 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 реиения двух задач управления качеством отливок - формирования подмножеств причинных факторов макро- к микроуровней для показателя качества "ударная вязкость" отливок и структурного синтеза расчетной модели связи "причинныэ факторы - ударная вязкость1".

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДШЗЕРТАЩИ

1. Кочубпэпский И.Д. , Сатаев А.Г. Потенциальная реализуемость в теории систем // Итоги науки и техники. Техническая кибернетика. Т. 14. М.: ВИНИТИ, 1981. 0 . 337-371.

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

3. Бэрнацкжй Ф.И.,.Сатаев А.Г. Программный моделирующий комплекс для синтеза алгоритмов управления технологическими процессами: принципа построения, основные подсистемы: Препр. Владивосток: ИАПУ ДВНЦ АН СССР, 1985. 40 с.

4. Бэрнацкий Ф.И.» Сатгэв А.Г. Выбор алгоритмов управлгкия технологическими процессами с помощью программного шдолирувдего комплекса // X Всесоизи. совещание по проблемам управления: Тезисы докл. (г.Алма-Ата, сент.- окт. 1986 г.). Кн.2. М., 1936. О. 20-21.

5. Бернащай ©.И.. Сатаев А.Г. Выбор алгоритмов управления в автоматизированном проектировании непрернвных технологических процессе» // Проблема автоматизированного проектирования в машиностроении: Тезиса докл. кевдунар. конф. "САПР-88" (21- 25 марта 1988 Г., г. Москва). 4.2. И., 1988. С. 24-25.

6. Веривший Ф.И., Сатаев А.Г. Программное средства разработки алгоритмов управления технологическими процессами // VI Всесокзк. науч.-технич. конф. "Опит создания специального программного обеспечения АСУ ТП" (нояб. 1988 г., г. Черновцы): Тезисы докл. М.: ИН-«ОШЛРИБОР. 1983. С. 29-30,

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

// Технологические объекты: моделирование, вдэлтйфдаацкя, управление. Владивосток: ДВО АН СССР, 1988. С. 57-7Т.

8. Бернацкий Ф.И., Сатаев А.Г. Информационное обеспечение построения моделей объектов в автоматизированном проектировании систем управления непрерывными технологичэскямя процессами- // Материалы Всесоюзн. науч.-техиич. колф. "Информационное и программное обес-печеша САПР" (г. Ужгород, 12-14 сент. 1989 г.). М.: ЦЕШИ информации и Texinnco-3itoiT, »i,'4. исследований, 1989. С. 8-9.

9. Бернацкий О.И., Борц Л.IL, Глотов Е.Б., Сатаев Л.Г. Статистические методы управления качеством отливок в литойном производстве // Управление технологическими процессаш литья и свойствами отливок; Тезисы докл. меиотраслевой конф./ НИАТ, 1990. С. 8-9.

10. Бернацкий Ф.И., Борп А.Н., Кузнецов Л.Н., Сатазв А.Г. Разработка програмлно-техш'пэского моделирующего комплекса и его применение для анйлаза и управления качеством з литейном производстве // Управление технологическими процессам литья и свойствам! отливок: Тезисы докл. межотраслевой конф./ ШИТ, 1990. С. 28-29.

11.. Сатаев А.Р. Архитектура прогрЕгшяых средств для синтеза алгоритмов управления технологическгоги процессами // Автоматизация проектирования и параметрическиЯ синтез технических систем.-Владивосток: ДВО АН СССР, 1990. С. 104-118.

12. Бернацкий Ф.И., Бора А.Н., Сатаев Д.Г. Статистический анализ процесса формирования механических свойств стальных, отливок: Препр. Владивосток: ИАПУ ДВО All СССР, 1991. 30 с.

13. Бернацкий Ф.И., Глотов Е.Б,,. Диго' Н.Б., Сатазв 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 » згзастроенни. С. 19-24.

• 14. Бернацкий Ф.И., Глотов Б.Б., Сатаев А.Г. гатомятизированная система управления качеством отливок /У Ноделирозвнио, управление и прогнозирование в технических системах: Материалы региональной колф. Владивосток: 'АЛЛУ ДВО Ali СССР, 1991. С. 5-7.

15. Бернацкий Ф.И., Сатаев А.Г. Автоматизированный вибор алгоритма управления технологическим объектом // Между пор. семинар ИФАК "Негладкие и разрывные задачи управления и оптимизации" (г. Владивосток, 9-13 сент. 1991 г.): Тезисы докл./ АН Белоруси. Ин-т матэматаки. [.Шик, 1991. С. 25-26. ,

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

ше в технических системах: Материалы региональной конф. Владивосток: ИАПУ ДВО АН .СССР, 19Э1. С. 35-36.

17. Сатвэв Л.Г. Икфологическое проектирование базы данных для производственных технологических процессов литья: Прэпр. Владивосток: НАЛУ ДВО АН СССР, 1991. 56 с.

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

19. Бернацкий Ф.И., Сатаев А.Г., Глотов Е.Б., Борщ А.Н. Статистические методы управления качеством в литейном производстве // Вестник ДВО РАН, 1993, 111. С. 27-39.

Сатаев Анатолий Гимранович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ИНТЕГРИРОВАННОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В УПРАВЛЕНИИ КАЧЕСТВОМ

Автореферат

Подписано й печатиZi .03.94 г. Усл. п.л. 1,0. Уч.-изд. л. 0,8 Формат 60x84/16. Тиран 100. Заказ ЧЧЙ» .

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