Система автоматизированного проектирования организации производства

 

Внешние условия среды, описываемые  вектором Zy, отображают условия функционирования средств технологического оснащения (оборудования, оснастки), реализующего данную технологическую операцию, условия, в которых пребывают предметы и результаты технологических операций (температура, влажность, запыленность окружающей среды, квалификация рабочих), а также тип производства, в  котором используется данная технологическая  операция

(массовое, серийное, единичное,  опытное).

 

В качестве внешних свойств  технологических операций, характеризуемых  вектором Y, выступают: а) свойства назначения или функциональные Yн, в числе  которых Y(н - главное свойство - способность  преобразовывать предметы технологической  операции в ее результат, т.е. Y(н : Z(0 -> Z((0 ; Y((0 - параметры производительности технологической операции (оценивается показателями среднего значения и дисперсии процента выхода, цикла операции, ритма выпуска, такта выпуска, числа одновременно изготавливаемых единиц и др.). б) утилитарные свойства Yу, в числе которых Y(у параметры ресурсоемкости технологической операции синтезирован.

 

Известно, что Str-FnM(O) отображает внутренние свойства Х объекта на внешние Y (состав элементов объекта, состав и схему его внутренних связей, а также свойства этих элементов  и связей на внешние свойства объекта.

 

Модель Str-FnMo(O) характеризует  пространство возможных состояний  объектов определенного класса в  границах своей применимости для  всех допускаемых данной моделью  значений X и Y.

 

Решение задачи проектирования в данном случае заключается в  формировании Str-FnMi(O) проектируемого объекта. Это сводится к выбору значений ряда параметров, которые являются наилучшими в смысле выполнения условий задача проектирования передвижения в пространстве допустимых значений параметров X и Y в

 

Str-FnMo(O).

Решение задачи проектирования при использовании представлений (оценивается показателями - параметры, характеризующие естественный процесс

(физический, химический, физико-химический) Xп и техническую форму или способ осуществления этого процесса Хф, выступающие в качестве принципа построения/действия данной технологической операции,

 

- режимы функционирования  технологического оборудования X0, реализующие  данную операцию.

При этом справедливо X = Xп  ( Xф ( Xо.

 

В общем случае внутренние свойства технологических операций могут описываться в терминах, лишь косвенно характеризующих естественный процесс.

 

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ модели ТO могут быть представлены описаниями базовых множеств, характеризующих важнейшие свойства предметов, результатов и самой технологической операции, а также описанием отношения отображения предмета ТО на ее результат в форме передаточной функции:

 

FnM (ТО) ( Y ( Z , y ( Yп, z ( Zо.

 

СТРУКТУРНЫЕ модели ТО представляются описаниями базовых множеств, характеризующих  только выделяемые внутренние свойства операции X = Xп ( Xф

( Xо.

 

Для отображения взаимосвязи  внутренних свойств ТО обычно используются термины и условные обозначения  той предметной области, к которой  относится естественный процесс, выступающий  в качестве принципа действия или  построения технологической операции.

 

ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНЫЕ  модели ТО представляются описаниями базовых множеств. Они характеризуют  важнейшие свойства результата, предметов, свойства назначения и выделяемые внутренние свойства самой ТО. Также используются табличные или словесные описания отношения соответствия

'результат - предметы  ТО' паре 'естественный процесс - техническая форма реализации  процесса ':

 

Fn - StrM (ТО) : Y х Z -> X, y ( Yн, z ( Zо, x ( Xп .

 

Cтруктурно-функциональные модели ТО представляются с помощью описаний базовых множеств, характеризующих все выделяемые внешние и внутренние свойства ТО, свойства ее результата, предметов, среды реализации, а также описаниями отображений внутренних свойств ТО, свойств предметов и внешних условий среды на внешние свойства ТО ее результата.

 

Обычно отношения, входящие в состав модели Str - FnM(ТО), представлены вектор - функциями, отображающими зависимость  свойств:

 

- результата ТО Z"о от  внутренних свойств ТО X, свойств  предметов операций Z'о и внешних  условий среды ТО Zу ;

 

- самой ТО Y = Yн ( Yу от внутренних свойств операции X = Xп U Xф U

Xо и свойств среды  Z = Zо ( Zу ; тогда справедливо выражение:

 

Z"о = f(X, Z'о, Zу) ;

 

Str - FnM(ТО) = { Y = f(X, Z) ; z ( Z, y ( Y, x ( X.

 

Продуктивная модель ТО - операционная карта по ГОСТ ЕСТД.

3. Задача проектирования  технологических операций в обобщенной  постановке

 

Предварительно определим  цель проектирования. Ее можно представить  в следующем виде:

 

< Da, D*тр, Dусл > , где (1.1)

- Dа - предмет задачи проектирования,

- D*тр - желаемое состояние этого предмета,

- Dусл - условия, ограничения, которые должны быть выполнены в процессе перевода предмета задачи из его исходного состояния в требуемое.

 

По отношению к задаче проектирования компоненты интерпретируются следующим образом:

- Dа - заявка на объект проектирования. Эту заявку в задаче проектирования представляет целевая модель объекта проектирования - M(O)ц;

- D*тр - продукционная модель объекта проектирования;

- M(O)пр - комплект технической документации для изготовления или использования объекта в производственных условиях, которая отвечает требованиям определенных стандартов (ЕСКД, ЕСТД или др.);

- Dусл - условия реализации задачи или ограничения на временные, трудовые, материальные ресурсы Q, выделяемые для решения данной задачи проектирования.

 

Под ЗАДАЧЕЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ любых объектов, в том числе  технологических операций, понимается задача построения модели объекта M(O)пр, для которого определена целевая модель M(О)ц и установлены условия или ресурсы решения задачи.

В обобщенной постановке задача проектирования может быть представлена в виде:

 

ЗП = < M(O)ц, M(O)пр, Q > = , M(О)пр, Q > ,

(1.2) где компоненты Z', Y', X', G являются в общем случае векторами.

 

Требования к функциональным свойствам объекта проектирования определены в форме модели Fn M (O) Yн  ( Z.

 

Требования к условиям функционирования объекта проектирования Z' задаются допустимыми областями  множества возможных состояний  среды (внешних

Zy или окрестностных условий), а также продолжительностью функционирования

Yн".

Требования к свойствам  объекта проектирования помимо Fn M (O) ограничивают: a) допустимую область  множества возможных значений внешних  свойств объекта проектирования Y' для всех z ( Z; b) допустимую область множества возможных значений внутренних свойств объекта Х' которые характеризуют принципы его действия.

 

Границы допустимой области множества значений свойств объекта X' часто определяются ресурсами, необходимыми для изготовления или использования объекта проектирования.

 

Условия решения задачи проектирования задаются допустимой областью значений ресурсов Q, выделенных для использования  в процессе проектирования объекта. В качестве таких ресурсов обычно рассматриваются продолжительность  решения, общая трудоемкость, полная стоимость решения задачи проектирования. При этом стоимость проектирования может выражаться не только в виде денежных расходов, но и в количестве дефицитных материалов, времени использования  уникального оборудования и др.

 

Условия предпочтения в допустимой области множества возможных  решений задачи проектирования определяются:

1. Критерием эффективности,  функцией ценности или качества  объектов G, которые обобщенно характеризуют  данный объект проектирования, а  также параметров функционирования (Y", X", Z").

2. Оценочной функцией M, которая  соотносит внешние и внутренние  свойства объекта проектирования  при z ( Z с затратами (ресурсами), необходимыми для реализации процесса проектирования. В общем случае

 

M : (Y(Х(Z) ( Q, и оценочная функция M характеризует затраты, определяемые в виде различных ресурсов (временных, трудовых, материальных и т.п.), на создание объекта с данным набором свойств. Предпочтение может быть отдано проектному решению с таким набором внешних y (Yи внутренних x ( X свойств, реализуемых при z ( Z, что M ((у,(х,(z ) (

M ( y, x, z ) для всех допустимых y ( Y, x ( X, z ( Z.

 

Таким образом, все многообразие задач проектирования любых объектов проектирования сводится к двум: a) максимизировать  эффективность G проектируемого объекта (допустимые затраты на процесс проектирования Q задаются в виде ограничений); b) минимизировать затраты Q (временные, трудовые, материальные), необходимые для реализации процесса проектирования (требования к внешним

Y, внутренним Х свойствам  и условиям функционирования Z объекта  проектирования задаются в виде  ограничений).

 

4. Модель процесса проектирования  технологических операций

 

Обычно при решении  человеком той или иной задачи обращают внимание на умение найти  такую ясную точку зрения, при  которой ее решение является достаточно простым.

 

Один из путей построения такой "ясной точки зрения" на рассматриваемую задачу основан  на использовании метода выбора представлений  для решения задачи. Этот подход предполагает существование упорядоченного и относительно устойчивого отношения  предпочтения между тем, что понимается под типами представлений для  решения задач, с одной стороны, и классами

(наборами) методов решения  задач, с другой.

 

Все множество представлений  для решения задач инженерного  проектирования может быть отнесено к трем основным типам:

- выбору из перечислений,

- определению в пространстве  состояний,

- сведению задачи к  подзадачам.

 

Рассмотрим каждый из типов  представлений.

Использование представлений  на основе выбора из перечислений возможно при наличии множества готовых, ранее спроектированных объектов (систем, устройств, сборочных единиц, технологических  операций), описания которых в форме SbMi(O) или FnMi(O) доступны проектировщикам.

 

Решение задачи проектирования при использовании представлений  по типу выбора из перечислений реализуется  по следующей схеме:

- поиск или построение  перечислений в виде упорядоченных  множеств

{SbMi(O)}, {FnMi(O)} готовых проектных  решений, соответствующих тем  объектам, которые составляют предмет  задачи проектирования;

- выделение на множествах  потенциально возможных решений  {SbMi(O)} или

{FnMi(O)} подмножества допустимых  и целесообразных решений;

- выбор одного из ранее  существовавших, готовых объектов  в качестве наиболее предпочтительного  решения данной задачи проектирования.

 

Существующие объекты  представляют собой решения других, ранее поставленных задач проектирования с иными условиями реализации, ограничениями и др. Это позволяет  предположить, что использование  представлений на основе выбора из перечислений имеет приоритет в  тех случаях, когда требования к  свойствам объекта проектирования задаются в виде ограничений. При  этом целевая ориентация задачи проектирования направлена на минимизацию временных, трудовых, материальных ресурсов, реализуемых  в процессе создания нового изделия  и (или) освоения его в производстве.

 

Представление на основе выбора из перечислений широко используется при решении задач проектирования объектов низких уровней : материал, деталь, простая сборочная единица, простая технологическая операция и цепочка технологических операций.

 

Использование представлений  на основе определения в пространстве состояний предполагает наличие  или возможность построения полной Str-

FnMo(O) объектов того класса, к которому может быть отнесен  конкретный объект данной задачи  проектирования, а также существование  готовых ранее спроектированных  компонентов и (или) элементов,  из которых данный объект проектирования  может быть по типу определения  в пространстве состояний реализуется  по следующей схеме:

- заимствование или построение  множества моделей {Str-FnMo(O)}, которые  потенциально пригодны для формирования  частных Str-FnMi(O), отображающих отдельные  структуры конкретного объекта;

- выбор или синтез полной, отображающей все выделяемые  структуры, Str-

FnMo(O), наилучшей в смысле  конкретного объекта, условий  реализации и ограничений данной  задачи проектирования;

- построение модели Str-FnMi(O) проектируемого объекта.