книги / Системы автоматизированного проектирования технологических процессов

-подготовка информации;

-обработка информации;

-формирование, контроль и анализ выходной информации.

5.5. Функциональные связи в подсистеме проектирования ТП

Проектирование начинается с анализа чертежа детали. После этого формируется переменная (или входная) информация - информация о детали, для которой необходимо спроектировать ТП. Эта деталь называется текущей. Входная информация может быть представлена в виде кода, таблицы коди­ рованных сведений, машинной графики или на формализованном языке. Ус­ ловно-постоянная информация - это информация, необходимая для проекти­ рования ТП, исходя из содержания переменной информации. К этой инфор­ мации относятся сведения о применяемом оборудовании, средствах техноло­ гического оснащения, нормативные материалы для выбора режимов обра­ ботки и расчета норм времени. Условно-постоянная информация хранится в базах данных. Ее выбор и решение других задач проектирования может вы­ полняться по разработанным технологами алгоритмам, которые находятся в базе знаний. Алгоритмы решения конкретных технологических задач рас­ сматриваются в главе 6.

От блока контроля и анализа результатов идет обратная связь к блоку подготовки данных: на основе анализа ошибок проектирования корректиру­ ются базы данных, алгоритмы и программы.

Для автоматизированного решения рассмотренных задач необходимо располагать следующими средствами: информационной под держки проекти­ рования, автоматизации принятия решения, оформления документации.

Наличие этих средств и их характер определяет метод проектирования вообще и, в частности, метод проектирования ТП.

5.6. Методы автоматизированного проектирования ТП

Процесс формирования ТП в общем случае - совокупность процедур структурного и параметрического синтеза с принятием и последующим ана­ лизом проектных решений. Принятие решения по каждой задаче, за исклю­ чением задач расчетного характера, производится в результате выбора из­ вестных типовых решений с учетом условий применимости. Для этого дос­ таточно описать весь набор типовых решений, а также условий, при которых может быть выбрано каждое из решений.

По уровню решаемых задач типовые решения подразделяются на две группы: локальные и глобальные. Локальное типовое решение относится к частной технологической задаче, определяющей технологический элемент (например, модель станка при назначении станка на операцию). Глобальное типовое решение охватывает весь круг решаемых задач. Примером такого решения является типовой ТП изготовления деталей определенного типа, выбранный из множества типовых ТП.

Ранее были отмечены три уровня унификации обработки: отдельной поверхности, сочетания поверхностей и детали в целом. Учитывая все пере­ численные факторы: характер решаемых задач (расчетные или нерасчетные), разновидности типовых решений (локальные или глобальные), используемые уровни унификации обработки, можно выделить следующие методы автома­ тизированного проектирования ТП:

1)прямое документирование;

2)параметрический;

3)использование аналогов;

4)проектирование на основе унифицированных ТП;

5)синтез.

Метод прямого документирования сводится к выбору из меню или на­ бору с клавиатуры текста проектных документов. Технолог работает в ре­ жиме диалога и все решения принимает сам. Эффективность метода возрас­ тает с использованием нормативно-справочной информации из базы данных.

При параметрическом проектировании структура ТП задается техноло­ гом, а в автоматическом режиме определяются параметры ТП, т.е. автомати­ зированы решения расчетных задач.

не требуется специальное описание информации о детали. Технолог работает с чертежом детали, как и в случае ручного проектирования, и все решения принимает сам. Ясно, что этим методом можно получить ТП на любую де­ таль.

Сущность параметрического метода заключается в разделении функ­ ций между ЭВМ и человеком. Технологическое проектирование в этом слу­ чае состоит из двух этапов.

Первый этап - безмашинное проектирование ТП. На этом этапе вруч­ ную решаются следующие трудноформализуемые творческие по характеру задачи;

-формирование структуры ТП (технологического маршрута и после­ довательности переходов в операциях);

-выбор модели оборудования и методов обработки;

-выбор технологических баз, схем установки и типов приспособле­

ний;

- установление размерной структуры ТП и технических требований на расположение поверхностей.

Второй этап - автоматизированное проектирование параметров ТП и отдельных операций. Он начинается с ввода в ЭВМ информации о детали (наименование, материал, твердость, покрытие и т.д.), структуре ТП (номер, наименование операций, переходов), размерной структуре. Затем в автома­ тическом режиме решаются следующие задачи проектирования:

-расчет припусков на обработку, операционных размеров и допусков

на них;

-выбор средств технологического оснащения (режущего, вспомога­ тельного и измерительного инструментов);

~расчет режимов резания и норм времени;

-формирование документации;

-формирование информации для АСУП.

Системы автоматизированного проектирования рассматриваемого типа легко адаптируются к производственным условиям, требуют введения не­ большого объема исходных данных и легко воспринимаются технологами. С их помощью можно проектировать ТП для широкой номенклатуры деталей, включая и сложные. Однако эффективность решений в таких системах Во многом зависит от квалификации технолога.

Системы параметрического проектирования являются автоматизиро­ ванными системами низкого уровня, с которых целесообразно начинать ав­ томатизацию технологического проектирования. Они помогают быстрее снять так называемый психологический барьер, существующий между тех­ нологом и вычислительной техникой, отработать организацию работ Па предприятии при проектировании ТП с помощью ЭВМ, создать, отладить И освоить базы данных технологического назначения.

5.8. Метод использования аналогов и проектирование на основе унифицированных ТП

В основу метода использования аиалогов положен принцип заимст­ вования ранее принятых технологических решений. В процессе эксплуатации системы проектирования накапливаются типовые, групповые и единичные технологии, унифицированные операции, планы обработки конструктивных элементов и поверхностей. При формировании текущей технологии пользова­ телю предоставлен доступ к соответствующим архивам и библиотекам, хра­ нящим накопленные решения. Схема автоматизированного получения ТП в этом случае будет следующая:

деталь —> деталь-аналог —> процесс на деталь-аналог -> процесс на де­

таль.

Для нахождения детали-аналога необходимы анализ чертежа детали и определение класса, фуппы детали по конструктивным и технологическим признакам. Выбор детали-аналога и ТП на эту деталь производится по сформированному коду или текстовому описанию детали. ТП на детальаналог подвергается преобразованию на основе информационной модели те­ кущей детали: структура ТП преобразовывается путем исключения лишних структурных элементов ТП (операций, переходов) или внесения необходи­ мых элементов, если в ТП детали-аналога такие элементы структуры отсут­ ствуют. Все эти действия выполняются по методике прямого документиро­ вания. Метод аналога чаще применяется при проектировании ТП для деталей типовых форм, отличающихся только размерами (например, одновенцовые зубчатые колеса, валы-шестерни).

Метод требует ввода информации о детали на уровне конструкторскотехнологического кода Уровень автоматизации низкий, повышается произ­ водительность труда технолога, сокращаются сроки и трудоемкость техноло­ гической подготовки производства.

Проекгнрованне ТП на основе унифицированных ТП. Основопола­ гающей частью метода является проблемно-ориентированная система клас­ сификации и группирования деталей. Все детали, подлежащие переводу на автоматизированное проектирование ТП, разделяются на группы. Число на­ именований деталей в группе может колебаться от 50 - 100 для сложных и до 400 - 500 для простых деталей. Для каждой группы деталей создается ком­ плексный представитель (комплексная деталь). На его чертеже должны быть показаны поверхности всех деталей данной группы.

Поверхности комплексного представителя, координатные оси, точки нумеруются по определенным правилам. При решении задач проектирования номера поверхностей играют роль кодовых чисел или признаков, по значени­ ям которых определяется число ступеней обработки, метод обработки и т.д. Для комплексной детали составляется унифицированный ТП, который явля­ ется избыточным для текущей детали из группы, т.е. содержит операции и переходы обработки всех поверхностей деталей группы.

В ходе текущего проектирования определяется принадлежность вновь поступившей в производство детали к той или иной группе путем сопостав­ ления конструкторско-технологического кода детали с кодом комплексной детали. Далее выполняется анализ с целью корректировки структуры унифи­ цированного ТП комплексной детали: анализируется необходимость вклю­ чения в текущий процесс каждой операции и перехода унифицированного ТП. Для этого каждой операции и переходу унифицированного ТП соответ­ ствует логическая функция. Логическая функция включает в себя условия, учитывающие геометрические особенности поверхности, баз заготовки, тре­ буемую точность обработки, качество поверхности, габаритные размеры де­ тали. В общем случае логическая функция выбора А-й операции имеет вид

где Aj - условия для группы деталей; п \~ число условий, связанных конъ­ юнкцией (и); п2- число условий, связанных дизъюнкцией (или).

На рис. 5.6 представлен алгоритм маршрута обработки валов. Условия выбора операций в виде логических функций заключены в ромбики. Для не­ которых операций, которые являются общими для всех деталей группы, ло­ гическая функция отсутствует. После формирования структуры текущего ТП выполняется параметрическая настройка: выбор оборудования и оснастки, расчет режимов резания, норм времени, расчет размерных характеристик.

Проектирование на основе унифицированных ТП является основным методом проектирования ТП при эксплуатации гибких производственных систем. Применение этого метода дает наибольший эффект при наличии на производстве групповых и типовых ТП, т.к. метод не нарушает существую­ щей специализации производственных подразделений, упрощает процесс проектирования САПР, не требует трудноформализуемых процедур синтеза новых структур.

Как показывает опыт разработки и внедрения САПР, все рассмотрен­ ные методы автоматизированного проектирования ТП широко применяются в САПР ТП. По своим возможностям они дополняют друг друга.

Программы, построенные на основе унифицированных ТП, характе­ ризуются меньшими (на 30 - 40%) объемом и затратами машинного времени по сравнению с программами, построенными по методу синтеза. В связи с этим автоматизацию проектирования ТП на детали типовых форм целесооб­ разно осуществлять на основе методов типизации ТП, а на остальные детали - преобразованием процессов-аналогов и на основе синтеза ТП.

рующие этот эмпирический опыт для решения задач и консультации менее квалифицированных специалистов.

Представление, накопление знаний и поддержание их в актуальном со­ стоянии - сложная задача, исследуемая в области информатики, которая на­ зывается инженерией знаний. Инженер по знаниям участвует в разработке базы знаний - ядра систем, называемых интеллектуальными. Чаще всего ин­ теллектуальные системы применяются для решения сложных задач, где ос­ новная сложность решения связана с использованием слабо формализован­ ных знаний специалистов-практиков и где логическая (или смысловая) обра­ ботка информации превалирует над вычислительной. ЭС - это наиболее рас­ пространенный класс интеллектуальных систем, эффективный в областях, где важны эмпирические (основанные на опыте) знания.

Различают ЭС первого и второго поколений. Компьютерные системы, которые могут лишь повторить логический вывод эксперта, принято отно­ сить к ЭС первого поколения. Однако специалисту, решающему интеллекту­ ально сложную задачу, явно недостаточно возможностей системы, которая лишь имитирует деятельность человека. Ему нужно, чтобы ЭС выступала в роли полноценного помощника и советчика, способного проводить анализ нечисловых данных, выдвигать и отбрасывать гипотезы, оценивать досто­ верность фактов, самостоятельно пополнять свои знания, контролировать их непротиворечивость, делать заключения на основе прецедентов и, может быть, даже порождать решение новых, ранее не рассматривавшихся задач. Наличие таких возможностей является характерным для ЭС второго поколе­ ния, концепция которых начала разрабатываться 9-10 лет назад. Экспертные системы, относящиеся ко второму поколению, называют партнерскими или усилителями интеллектуальных способностей человека.

ЭС включает в себя следующие блоки.

База знаний (БЗ) - ядро ЭС, совокупность знаний предметной области, записанная на машинный носитель в форме, понятной эксперту и пользова- телю-технологу (обычно на некотором языке, приближенном к естественно­ му). Параллельно к такому «человеческому» представлению существует БЗ на внутреннем «машинном» представлении. В отличие от базы данных, где хранятся характеристики технологических элементов (оборудования, осна­ стки, режимов обработки и т. д.), БЗ, кроме этого, содержит взаимосвязи ха­ рактеристик этих элементов между собой и между характеристиками заго­ товки и детали. Эти взаимосвязи и есть технологические правила, или эври­ стики, разработанные экспертом. Например, после термообработки - закалки (заготовка характеризуется твердостью HRC 40) - необходимо для обработки выбрать резец с характеристикой материала режущей части «твердый сплав».

Решатель, или машина вывода. - программа, моделирующая ход рассуждений эксперта на основании знаний, имеющихся в базе знаний.

Подсистема объяснений - программа, позволяющая пользователю по­ лучить ответ на вопрос «Как было получено такое решение?» Ответ на во­ прос - это описание последовательности действий для получения решения с