Задача проектирования технологических операций в обобщенной постановке

3. Задача проектирования технологических операций в обобщенной постановке

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

< D_a, D^*_тр, D_усл > , где (1.1)

D_а - предмет задачи проектирования,

D^*_тр - желаемое состояние этого предмета,

D_усл - 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:

D_а - 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.);

D_усл - 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) Y_н Д Z.

Требования к условиям функционирования объекта проектирования Z' задаются допустимыми областями множества возможных состояний среды (внешних Z_y или окрестностных условий), а также продолжительностью функционирования Y_н".

Требования к свойствам объекта проектирования помимо Fn M (O) ограничивают:

допустимую область множества возможных значений внешних свойств объекта проектирования Y' для всех z М Z;

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:

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

Оценочной функцией M, которая соотносит внешние и внутренние свойства объекта проектирования при z М Z с затратами (ресурсами), необходимыми для реализации процесса проектирования. В общем случае
M : (YДХДZ) ® 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 МYи внутренних x М X свойств, реализуемых при z М Z, что M (˜у,˜х,˜z ) і M ( y, x, z ) для всех допустимых y М Y, x М X, z М Z.

Таким образом, все многообразие задач проектирования любых объектов проектирования сводится к двум:

максимизировать эффективность G проектируемого объекта (допустимые затраты на процесс проектирования Q задаются в виде ограничений);

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.

Использование представлений на основе сведения задачи к подзадачам предполагает разбиение задачи на совокупность подзадач. Их решение приводит к выполнению исходной задачи. Процесс этот применяют рекурсивно для порождения подзадач, до тех пор пока их решение не станет тривиальным.

Решение задачи проектирования в этом случае реализуется по следующей схеме:

заимствование или построение множества моделей {Str-FnMo(O)}, потенциально пригодных для формирования Str-FnMi(O) конкретного объекта, составляющего предмет данной задачи проектирования (формирование множества возможных вариантов декомпозиции объекта проектирования на подобъекты);

выбор модели Str-FnMo(O), наилучшей в смысле возможности построения соответствующей Str-FnMi(O) объекта данной задачи проектирования с учетом особенностей условий реализации задачи и ограничений;

построение Str- FnMi(O) проектируемого объекта - параметризация, интерпретация Srt-FnMo(O), наилучшая в смысле условий данной задачи проектирования.

Представления на основе сведения задачи к подзадачам используются тогда, когда из-за высоких уровней сложности проектируемых объектов или из-за отсутствия необходимых методов и средств задача проектирования не может быть решена на основе других типов представлений. Они используются и в тех случаях, когда целевая ориентация задачи проектирования предполагает максимизацию степени использования готовых проектных решений.

Следует отметить, что в общем случае на разных стадиях решения каждой конкретной задачи проектирования могут использоваться различные типы представлений:

на высшем уровне решение по типу сведения задачи к подзадачам;

на уровне составных единиц - по типу определения в пространстве состояний;

на уровне элементов - по типу выбора из перечислений и т.п.

При вариантном проектировании возможен "конкурс" типов представлений, когда одна и та же задача проектирования данного уровня решается параллельно, на основе различных типов представлений, а окончательный вывод варианта производится на уровне сопоставления результатов полученных решений.

Под ПРОЦЕССОМ РЕШЕНИЯ задачи проектирования будем понимать совокупность последовательно меняющихся состояний задачи, а значит, и моделей объекта проектирования.

Классификация моделей объекта проектирования позволяет отобразить предметную сторону структуры процесса проектирования (при реализации по одному варианту решения и рассмотрении в линейной проекции без учета возможных итераций).

В этом случае процесс проектирования может быть представлен в следующем виде:

M(TO)_ц ® {Fn - StrM(O)} ® {StrMo_k (O)} ® {Str Mi_k(O)} ®

® {Str - FnM (O)} ® Str - FnMi(O)_G ® SbM'i(O) ® SbMi(O) ® M(O)_пр.

Похожие работы

Автоматизированное проектирование электронных устройств

Скачать

20657

1

7

... литературе как "рабочая станция" (PC). Рис. 3. Структура рабочей станции проектирования электронных систем. Рис. 4. Структура ПО САПР. 4. Иерархические уровни представления электронных устройств Основным методом проектирования с применением САПР является блочно-иерархический метод или метод декомпозиции сложного объекта на подсистемы (блоки, узлы, компоненты). В этом случае ...

Системы автоматизированного проектирования и черчения

Скачать

90127

1

0

... него среде, знакомой ему по версии "AutoCAD 14. Однако более 400 усовершенствований делают работу конструктора существенно удобней и проще. 2. Технология автоматизированного проектирования в системе AutoCAD   2.1 Основы AutoCAD Чертить в системе AutoCAD — значит, формировать на экране дисплея изображение из отдельных графических элементов (примитивов), которые вводятся при помощи ...

Системы автоматизированного проектирования и PLM-системы

Скачать

47390

3

1

... актуальностью информации, идентифицировать ошибки и избежать перепроектирования (по оценкам компании Aberdeen, не менее 70 % затрат на производство и сопровождение продукции приходится на этап проектирования). PLM-система способна предоставить пользователю информацию в форме, соответствующей выполняемым функциям в жизненном цикле создаваемого продукта: трехмерные модели, схематические диаграммы, ...

Системы автоматизированного проектирования

Скачать

43314

0

4

... являются Лоцман:PLM компании Аскон, PDM STEP Suite, разработанная под НПО "Прикладная логистика", Party Plus компании Лоция-Софт и т.д. Итак, термин САПР (система автоматизации проектирования) подразумевает комплексный подход к разработке изделия и включает совокупность систем CAD/CAM/CAE. Развитие систем геометрического моделирования, анализа и расчета характеристик изделия сопровождается ...