2.1.4. Оптимизация тп

Наиболее рациональной стратегией технологического проекти­рования следует считать такую, при которой одновременно разрабатывают несколько альтернативных и конкурирующих вариантов отдельных операций, или даже процессов в целом. Последнее не всегда делают при неавтоматизированном проектировании единич­ных ТП.

Оптимизацию ТП можно выполнять на уровне операций, когда выбирают оптимальные структуры и параметры операций (напри­мер, режимы ковки), и на уровне ТП, когда определяют содер­жание его основных этапов, их порядок и взаимосвязь (структуру ТП). В первом случае оптимизация называется параметрической, последнем случае - структурной. Доказано, что структурная оптимизация эффектив­нее параметрической и позволяет получать более оптимальные решения. Например, эффективность операции обработки загото­вок на автоматизированном оборудовании во многом зависит от оптимальности состава и последовательности переходов и в мень­шей степени - от оптимизации режимов штамповки. Структурную оптимизацию осуществлять сложнее, чем параметрическую.

При решении задач оптимизации в качестве целевых функции можно использовать заданное качество изделия, заданную производи­тельность процесса, минимальные затраты на изготовление изделия.

Заданное качество изделия в задачах оптимизации обеспечива­ется системой ограничений на параметры процессов. Например, можно вводить требование достижения максимальной надежности технологических систем.

Критерий производительности обычно охватывает только тех­нологическую производительность Q_тех:

,

где t₀ - основное время на переход, операцию.

Минимальные затраты на выполнение перехода, операции, ТП являются, как правило, основным экономическим критерием, который часто называют стоимостной целевой функцией. Мини­мизация затрат позволяет установить целесообразность отвлечения капитальных средств от других вариантов ТП и использования их для осуществления данного ТП.

Следует особо подчеркнуть важность экономических критериев выбора

перехода, операции, ТП. Любой этап проектирования - выбор заготовки, определение маршрута обработки и т.д. - дол­жен сопровождаться соответствующим экономическим обоснова­нием. Экономический критерий является основой структурной и параметрической оптимизации ТП. Его умелое использование зна­чительно повышает эффективность проектных решений.

2.2. Основные принципы построения сапр тп

2.2.1. Классификационные признаки сапр тп

Существует значительное число отечественных и зарубежных разработок САПР ТП, существенно различающихся по базовым принципам построения, возможностям и, в целом, научно-тех­ническому уровню. С целью сравнения научно-технического уров­ня различных САПР ТП и оценки принципиальной возможности их использования для решения задач ТПП используют классификацию САПР ТП.

В Российской Федерации принципы классификации и основные классификационные признаки САПР регламентированы ГОСТ 01.108—85 «Системы автоматизированного проектирования. Классификация и обозначение». В соответствии со стандартом САПР характеризуют по следующим признакам: тип объекта проектиро­вания; разновидность объекта проектирования; сложность объекта проектирования; уровень автоматизации проектирования; комплексность автоматизации проектирования; количество выпускаемых проектных документов; число уровней в структуре технического обеспечения САПР.

Эти признаки отражают особенности объектов проектирования, возможности систем и технической базы САПР. По типу объекта проектирования все САПР ТП в машино- и приборостроении имеют общий классификационный номер 3.

Для разновидностей объектов проектирования стандарт не уста­навливает специальных обозначений, и поэтому часто используют для разделения САПР ТП макрооценки результатов их деятельно­сти: маршрутная технология, операционная технология, маршрутно-операционная технология, управляющая программа для станка с ЧПУ.

По признаку «сложность объекта проектирования» выделяют САПР:

• простых объектов с числом составных частей до 10²;

• объектов средней сложности с числом составных частей I0²... 10³;

• сложных объектов с числом составных частей 10³... 10⁴;

• очень сложных объектов с числом составных частей 10⁴... 10⁶;

• объектов очень высокой сложности с числом составных частей свыше 10⁶.

При опенке сложности такого объекта проектирования как «тех­нологический процесс» за составную часть ТП принимают его основной элемент. Для маршрутного ТП - технологическую операцию. Для технологической операции - элементарный переход. Объек­ты проектирования в современных САПР ТП имеют оценки от «сложных» до «очень высокой сложности».

По признаку «уровень автоматизации проектирования» выде­ляют системы:

• низкоавтоматизированного проектирования (автоматизирую­щие до 25% проектных процедур, выполняемых при проектирова­нии объекта);

• среднеавтоматизированного проектирования (25...50%);

• высокоавтоматизированного проектирования (свыше 50%).

Для отнесения САПР ТП к последней группе в ней должны быть применены методы многовариантного оптимального проек­тирования. В противном случае систему относят к группе среднеавтоматизированных систем.

По числу выпускаемых проектных документов различают сис­темы:

• малой производительности (до 10⁵ проектных документов в год в пересчете на формат А4);

• средней производительности (10⁵... 10⁶);

• высокой производительности (свыше 10⁶).

По числу уровней в структуре технического обеспечения выде­ляют:

• одноуровневые;

• двухуровневые;

• трехуровневые САПР ТП.

Основой технического обеспечения одноуровневой системы является универсальный компьютер со штатным набором периферийных устройств. Техническое обеспечение двухуровневой САПР ТП включает в себя центральный компьютер средней или большой мощности и взаимосвязанные с ним одно или несколько автомати­зированных рабочих мест (АРМ), имеющих собственные компьюте­ры. Трехуровневая САПР ТП создана на основе центрального ком­пьютера большой мощности, нескольких АРМ и периферийного программно-управляемого оборудования для централизованного обслуживания АРМ. Трехуровневая САПР может быть построена и на основе центрального компьютера большой мощности и группы АРМ, объединенных в вычислительную (локальную) сеть.

Наряду с изложенными стандартными классификационными признаками используют и дополнительные.

По режиму обработки информации (ГОСТ 15971-90 «Систе­мы обработки информации. Термины и определения») различают САПР ТП:

• пакетные;

• интерактивные;

• диалоговые;

• системы реального времени.

В пакетных системах процесс проектирования осуществляется автоматически, после ввода необходимых исходных данных, без связи с лицами, поставившими задание на выполнение.

В интерактивных системах происходит взаимодействие процес­са обработки информации системой с человеком, выражающееся в разного рода воздействиях на этот процесс (предусмотренных механизмом управления) человека и вызывающих ответную реак­цию процесса.

В диалоговых САПР ТП человек и система обмениваются дан­ными в темпе, соизмеримом со скоростью обработки информа­ции человеком.

В CAПP ТП реального времени обработка информации и полу­чение

результатов происходят в темпе, соизмеримом со скоростью протекания проектируемых (технологических) процессов.

Реализующийся в пакетных САПР ТП процесс проектирова­ния полностью формализован и позволяет надежно получать ре­зультаты необходимого качества. В САПР ТП реального времени также реализован полностью формализованный процесс проекти­рования, однако работу рассматриваемой системы от предыдущей отличает высокое быстродействие, что может быть достигнуто за счет автоматизации ввода исходных данных, а также использова­ния методов и технических средств высокоскоростной обработки информации.

Пакетные САПР ТП, являясь мощным средством сокращения длительности ТПП, позволят в перспективе принципиально изменить содержание и качество отработки конструкции на техно­логичность. САПР ТП реального времени позволят революционно из­менить содержание функции контроля и управления ходом ТП, позволяя получать проектные решения высокого качества в случа­ях нарушений заданных параметров реализующихся в производ­стве ТП (задачи ситуационного управления). Создание полноцен­ных САПР ТП указанных видов является делом будущего.

Интерактивные и диалоговые системы практически на 100% пред­ставляют современные САПР ТП. Диалоговые системы можно счи­тать разновидностью интерактивных. Интерактивный режим исполь­зуют в САПР ТП как средство преодоления трудно- и неформализуемых этапов технологического проектирования. Система выполняет формализованные процедуры проектирования, а неформализован­ные (выбор, принятие промежуточных решений и т.д.) предостав­ляет для выполнения специалисту. По завершении человеком необ­ходимых действий вновь работает система. Процесс многократно повторяется до получения желаемого результата проектирования. Преимущества данного подхода очевидны — он позволяем создавать CAIIP ТП, несмотря на отсутствие методов формализации отдель­ных процедур проектирования. Недостатком следует считать влияние специалистов на результаты проектирования (проектное решение). Сформированное такими системами проектное решение не является вполне объективным. Возрастает и время его формирования. Основ­ной тенденцией совершенствования диалоговых САПР ТП является минимизация диалога пользователя (человека) с системой и постепенная трансформация диалоговых САПР ТП в пакетные.