Вопросы для самоконтроля

1. Обоснуйте необходимость применения оптимизационного подхода при технологическом проектировании.

2. Что такое критерий оптимизации?

3. Что такое система ограничений? Поясните ее назначение.

4. В чем сущность параметрической оптимизации?

5. В чем сущность структурной оптимизации?

6. Поясните сущность стратегий поиска, используемых при решении задачи структурной оптимизации? Укажите их достоинства и недостатки.

2 Основные принципы автоматизированного проекти­ро­вания технологических процессов

2.1 Технологический процесс как объект проектирования

Технологический процесс можно рассматривать как сложную техническую систему, что позволяет при решении задач технологического проектирования использовать элементы системного подхода.

Система – это множество элементов, образующих структуру с определенным поведением в условиях окружающей среды:

S=(E, ST, BE, H),

где Е – элементы системы;

ST – структура системы;

ВЕ – поведение системы;

Н – окружающая среда.

В качестве элементов системы «технологический процесс» принимаются технологические переходы, составляющие данный ТП, например: фрезеровать, точить, сверлить.

Структура системы характеризует организацию системы и определяет ее функцию, состоящую из отдельных подфункций: например, функция токарной операции содержит подфункции «подрезать торец», «точить», «сверлить», «расточить».

Поведение системы определяет происходящие в системе процессы изменения. В случае технологического процесса изменениями являются перевод обрабатываемой заготовки из исходного состояния С_о (заготовка) в конечное С_к (деталь) через ряд промежуточных состояний С_i, получаемых на каждом переходе.

В окружающую среду системы «технологический процесс» входят следующие составляющие: производственная среда цеха, автоматизированная система управления производством (АСУП), система технологической подготовки производства (АСТПП).

Самой важной составляющей системы, ее основой является структура – совокупность устойчивых связей между частями целостного объекта или процесса. Изменение структуры приводит к появлению новой системы (нового технологического процесса).

Системный подход позволяет представить технологический процесс в виде многоуровневой иерархической структуры, как показано на рисунке 2.1:

• первый уровень – разбиение ТП на отдельные операции;

• второй уровень – разбиение операций на отдельные переходы с назначением оборудования и оснастки;

• третий уровень – разбиение переходов на отдельные ходы с назначением режущего, вспомогательного и измерительного инструмента, а также режимов обработки.

Уровней деления может быть и больше. Например, операции могут делиться на отдельные установы и позиции.

Для анализа структуры ТП используется математический аппарат теории графов. Граф структуры представляет собой ориентированный граф без контуров, вершинами которого на первом уровне декомпозиции являются операции, на втором уровне – переходы. Дуги отображают отношения следования конечной вершины дуги за начальной вершиной. Пример графа, отображающего структуру операции из пяти переходов Р₁-Р₅ при одноинструментальной обработке заготовки, представлен на рисунке 2.2.