3. Системное проектирование и стратегии проектирования технологических процессов

3.1. Понятие о системном проектировании тп

Системное проектирование технологических процессов базируется на двух основных принципах.

Принцип 1. Применение при проектировании технологических процессов системного подхода.

Системный подход основывается на следующих положениях.

1. Технологический процесс нужно рассматривать, с одной стороны, как просто перечень отдельных его элементов (операций, переходов и т.д.), а с другой стороны, как совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных элементов. Таким образом, необходимо рассматривать структуру технологического процесса, под которой понимается множество его элементов и множество связей между ними. Если V = {v₁, v₂, …, v_m} - множество элементов технологического процесса, S = {s₁, s₂, …, s_n} - множество связей между элементами, то Str = {V, S} - структура технологического процесса (рисунок 4).

Рисунок 4 – Представление структуры технологического процесса в виде дерева

2. Процесс проектирования технологического процесса – это, с одной стороны, просто перечень отдельных его этапов (выбор заготовки, определение маршрута обработки детали и т.д.), а с другой стороны, совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных этапов;

3. Необходимо осуществлять рациональное разбиение процесса проектирования на части. Проектирование технологического процесса – сложная задача. Общепринятый подход к решению сложных задач – разбиение их на простые задачи и их решение во взаимосвязи друг с другом. «Простые» задачи при проектировании технологического процесса: выбор типа заготовки, расчет режимов резания и т.д.;

4. Принятие оптимальных решений.

Принцип 2. Использование при проектировании технологических процессов рационального сочетания традиционных (иногда «ручных») методов проектирования и достижений теории множеств, теории графов, теории оптимизации и других современных системных наук, ориентированных на использование ЭВМ.

Применение принципов системного проектирования позволяет систематизировать знания в любой области, «навести в ней порядок». Рисунок 5 (а, б) показывает, чем отличается представление знаний без использования принципов системного проектирования и с использованием этих принципов.

а) без использования принципов системного проектирования

б) с использованием принципов системного проектирования

Рисунок 5 – Представление знаний в определенной области

3.2. Стратегии проектирования технологических процессов

При «ручном» проектировании технологических процессов, а особенно при создании (использовании) САПР технологических процессов важно иметь четкое представление, с использованием какой (каких) стратегий они проектируются. Стратегия проектирования технологического процесса определяет методику его проектирования. Правильный выбор стратегии проектирования чрезвычайно важен (особенно в САПР). Это определяет эффективность САПР. Ниже приведены некоторые стратегии проектирования технологических процессов (рисунки 6 – 9).

а

б

Рисунок 6 – Линейная (а) и циклическая (б) стратегии проектирования

Рисунок 7 – Разветвленная стратегия проектирования

Рисунок 8 – Адаптивная стратегия проектирования	Рисунок 9 – Стратегия случайного поиска

В идеале необходимо стремиться к выбору или разработке линейной стратегии проектирования. Она является преимущественной особенно при проектировании с использованием ЭВМ. Эта стратегия имеет минимальную трудоемкость, максимальную надежность.

Циклическая стратегия (схема с петлями) характерна для многих программ ЭВМ и носит название итерационного процесса. Другими словами это процесс последовательного приближения к цели путем улучшения разрабатываемых вариантов.

Наличие параллельных этапов в разветвленной стратегии очень выгодно. Это позволяет сократить сроки проектирования.

В адаптивных стратегиях проектирования с самого начала определяется только первое действие. В дальнейшем выбор каждого последующего действия зависит от результатов предыдущего. В принципе это самая разумная стратегия, т.к. схема поиска определяется на основе наиболее полной информации. Эта стратегия используется при создании систем искусственного интеллекта.

Стратегия случайного поиска отличается абсолютным отсутствием плана. Она используется в новаторском проектировании, например, при разработке новых технологических процессов.

Необходимо добиваться максимальной линеаризации процесса проектирования с включением параллельных этапов, а цикличность стараться исключать, особенно на верхних уровнях проектирования. К сожалению, из-за недостаточной информации часто не удается задать линейную стратегию, которая особенно целесообразна в САПР.

Стратегия проектирования может детализироваться от одного уровня проектирования к другому. На определенных этапах проектирования приходится вводить методы управления стратегией (рисунок 10).

Рисунок 10 – Управление стратегией проектирования

Целесообразно процесс проектирования разбивать на частные задачи. Результат выполнения каждой задачи оформляется в виде технического задания, которое дает информацию о последующем плане (стратегии) ее детализации (дальнейшего решения).