Подсистемы проектирования

Информационно-поисковые подсистемы. Существуют автомати­зированные информационно-поисковые подсистемы, основанные на методе адресации и с прототипом. На рис. 8.11 показан алгоритм адре­сации обрабатываемой детали к тому или иному ТП. Проектирование включает разработку технологического маршрута, операции и перехо­да. При этом для адресации детали к тому или иному ТП необходимо, чтобы использовались унифицированные элементы (операции, пере­ходы, рабочие и вспомогательные ходы).

Проектирование с прототипом позволяет максимально использо­вать накопленный предприятием опыт, но этот метод проектирования имеет отличительные особенности:

1) выбираемые прототипы не содержат всего состава элементов технологического процесса (операций, переходов, рабочих ходов), ко­торые следует включать при изготовлении изделия;

2) синтезировать структуру ТП должен технолог-проектировщик в режиме диалога с ЭВМ;

3) БД должна иметь сведения не только о типовых и групповых ТП, но и о единичных.

Подсистемы на основе обобщенной структуры. Принципиальная схема такой подсистемы показана на рис. 8.4. При технологическом проектировании, как было сказано выше, получил распространение метод структурного синтеза, основанный на использовании типовых решений и относящийся к методам выделения варианта из обобщен­ной структуры.

Рис. 8.11. Алгоритм проектирования ТП методом адресации

Работа по типизации ТП является базой построения алгоритмов. В качестве основы используют типовые решения в сочетании с индиви­дуальными, учитывающими особенности предприятий и отдельных отраслей в машиностроении. Для данного класса (группы, подгруппы или вида деталей) устанавливают так называемый обобщенный мар­шрут обработки, характерный для определенного класса, подкласса или группы деталей. Этот перечень является упорядоченным и пред­ставляет собой множество существующих единичных маршрутов, кyо­торые имеют типовые последовательность и содержание, причем на уровне предприятия или отрасли отражают передовой производствен­ный опыт.

Необходимое условие включения единичных маршрутов в обоб­щенный — наличие области пересечения операций, например мар­шрутов М_i и M_j как непустого множества М_i ∩ М_j≠Ǿ.

Важной характеристикой (критерием оптимальности) формирова­ния обобщенного маршрута является мощность пересечения мно­жеств |М_пер| операций индивидуальных маршрутов [число одинаковых операций, входящих в это пересечение без учета отношения порядка элементов (операций) множества]:

|М_пер| = M_i (i = 1, 2,..., п) → max,

тогда мощность обобщенного маршрута должна стремиться к мини­муму:

М^*_y = M_i (i= 1, 2,..., п) → min.

Каждой операции обобщенного маршрута соответствует логиче­ская функция. Она зависит от условий, учитывающих геометрические особенности поверхностей, вид заготовки, требуемую точность обра­ботки, качество поверхностного слоя детали, размер партии, габариты деталей.

В общем случае логическая функция выбора к-йоперации имеет вид

где А_i — условие назначения операций; I =1,2, ..., п₁—число усло­вий, связанных конъюнкцией; j =1,2,..., n₂— число условий, связан­ных дизъюнкцией.

Тогда логическую функцию, определяющую обобщенный мар­шрут, можно представить в следующем виде:

где к= 1, 2,..., n₃— число кодов C_k операций в обобщенном маршруте; код операции характеризует вид операции (токарные, фрезерные и т. д.) и особенности операции (например, обработка в центрах, патро­не, люнете и т. д.).

Синтез индивидуальных технологических маршрутов осуществ­ляется путем их выделения из обобщенного маршрута. Исходными данными для такого выделения являются условия, характерные для конкретной детали класса (группы). Обобщенный маршрут содержит логические функции, соответствующие каждой операции:

где к = 1, 2, ..., п₃— количество операций в обобщенном маршруте. Схема алгоритма решения данной задачи представлена на рис. 8.12. Блок 1 вызывает обобщенный маршрут обработки деталей с кодами операций и логическими функциями f_к. Блок 2 осуществляет вызов ус­ловий, характерных для данной детали Л^д (например, особенности геометрии, точность, качество поверхностного слоя, требования к контролю и др.). Блок 3 производит вызов к-йоперации обобщенного маршрута с логической функцией f_k. Если логическая операция f_k= 1, то один из наборов логической функции f_k имеет вид

Если f_k = 0, то из блока 5 дается команда на вызов следующей опе­рации обобщенного маршрута М*_y до тех пор, пока не будут просмот­рены все операции М*_y.

Подсистемы на основе многоуровневого итерационного синтеза. Такие подсистемы основаны на производственном опыте, знаниях технолога и экспертных оценках.

Рис. 8.12. Алгоритм синтеза маршрутов

Автоматизация проектирования единичных ТП относится к классу наиболее сложных задач. Для их решения используют методы синтеза ТП, представляющие многоуровневый итерационный (пошаговый) процесс. Среди этих методов выделяют синтез на основе типовых про­ектных решений, на основе поиска оригинальных проектных реше­ний; типовых и оригинальных решений. В данном разделе рассмотрен ряд подходов к решению задачи проектирования единичных техноло­гических процессов на основе метода синтеза ТП.

В соответствии с выбором поверхности в качестве базового структурного элемента де­тали общая функция ТП расчленена на совокупность подфункций пла­нов обработки отдельных поверхностей А = {f₁, f₂, ..., f_n}, описывае­мых следующими преобразованиями:

⁰_п : 3₁(ε ⁰₁)→ П₁(ε ^к₁);

…………………….

ⁿ _п : 3_п(ε ⁰_п)→ П_п(ε ^к_п);

где, ⁰_п ..., ⁿ _п — планы обработки поверхностей детали; 3₁(ε ⁰₁), ..., З_п(ε ⁰_п) — параметры обрабатываемых поверхностей в заготовке; П₁(ε ^к₁), ..., П_п(ε ^к_п) — точностные параметры и физико-механические свойства поверхности детали по чертежу.

Тогда функциональные модели маршрутов обработки поверхно­стей детали примут вид:

3₁(ε⁰₁)М₁П₁(ε ¹₁)...М_/П₁(ε ^к₁);

…………………………….

З_п(ε ⁰_п)М_сП_п(ε ¹_п)... М_qП_n (ε ^к_п),

где M₁,..., М_с,..., М_ь ..., М_q — методы обработки поверхности детали.

Граф Н= (С, μ)возможных вариантов маршрутов (рис. 3.13) со­держит вершины С_i в которые может входить несколько дуг μ_j (вер­шина C_2n). Это означает, что два метода обработки характеризуются одинаковыми точностными параметрами промежуточных состояний: от начального (индекс 0) до конечного (индекс к).

Любой путь на графе из С_о в С_к является одним из вари­антов маршрута (плана) обработки поверхности. Дуги графа μ_j характе­ризуют технологическое преобразо­вание поверхности с помощью ме­тода M_i из предшествующего со­стояния С_i-1 1 в С_i с более высокими значениями точностных параметров или физико-механических свойств.

Рис. 3.13. Граф возможных вариантов

Маршрутов обработки поверхностей

Далее происходит синтез этапов ТП (укрупненных операций) и мор­фологической структуры — опера­ций ТП с привязкой конкретного оборудования, приспособления и инструмента.

Возможна обратная последовательность проектирования от плана и последовательности обработки поверхности к проектированию пе­рехода операции и маршрута изготовления детали. Рассмотрим под­робнее основные этапы проектирования.

В состав исходной информации входят:

- общая характеристика детали и заготовки;

- описание геометрии и точности детали;

- технические требования.

На первом этапе проектируются планы обработки поверхностей. Для достижения заданных чертежом размеров и технических требова­ний все поверхности детали проходят несколько стадий обработки, преобразующих ее из состояния заготовки в состояние готовой по­верхности. Если предположить, что поверхность заготовки можно об­работать не одним способом, то решение задачи можно представить в виде сети, изображенной на рис. 3.14, а. Цифрами на рисунке обозна­чены различные состояния поверхности, начиная от заготовки 3 и кон­чая готовой поверхностью Д. Дугами показаны возможные пути пере­хода из одного промежуточного состояния в другое; через С_ij обозна­чены затраты, связанные с изменением состояния поверхности.

Представим сетевую модель ТП обработки в виде матрицы поверхно­сти (рис. 3.14, б). На пересечении соответствующих строк и столбцов запи­сывают стоимость технологических переходов для однопроходной обра­ботки из состояния заготовки в состояние обработанной поверхности. Для каждой отдельной поверхности формируется совокупность матриц, харак­теризующих каждый метод обработки, применимый для данной поверхно­сти. Совокупность матриц для поверхности детали содержит все множест­во планов обработки данной поверхности.

Следующий этап про­ектирования — определе­ние стадий обработки заготовок. В результате выделения стадий проекти­руемый ТП оказывается разделенным на отдель­ные части. Результатом выполнения каждой ста­дии (за исключением по­следней) является некото­рое промежуточное со­стояние обрабатываемой заготовки. Формирование стадий осуществляется на основе теории «наращива­ния точности», т. е. снача­ла необходимо достичь «одного уровня точности» основных поверхностей, затем начинать их повторную обработку, стремясь к следующему «уровню точности» до тех пор, пока не будут обеспечены точностные требования чертежа детали.

Дальнейшее проектирование ТП ведется в пределах каждой ста­дии, т. е. определяется структура операции. Проектирование опера­ции осуществляется в несколько этапов. Сначала из множества вари­антов, описываемых графом последовательности обработки, выби­рают те, которые обеспечивают получение точностных требований чертежа деталей. Затем для каждого из выбранных вариантов форми­руют все возможные структуры операций. И в заключение из множе­ства структур операций выбирают те, которые соответствуют произ­водственным условиям и обеспечивают наибольший экономический эффект.

Подсистемы проектирования на основе преобразования описания детали в описание технологического процесса. Для развития струк­турного синтеза предлагается проектирование структур ТП осуществ­лять поэтапным преобразованием описания изделия в описание техно­логического процесса изготовления этого изделия, которое можно представить как

S_д: А→S_тп,

где А — алгоритм проектирования; S_д—информационная модель структуры детали; S_тп — информационная модель структуры ТП.

Данное преобразование осуществляется в несколько этапов. На первом этапе объект проектирования подвергается декомпозиции на элементы — обрабатываемые поверхности, которые классифицируют с помощью эвристических правил по уровням конструктивно-техно­логической структуры детали. Предлагаемые уровни структуры дета­ли определяют потенциальные возможности объединения поверхно­стей для их совместной обработки.

Множество поверхностей разбивается на ряд подмножеств — комплекты. В один комплект объединяют поверхности, которые можно об­
работать при одном виде движения детали и одних технологических ба­
зах. Полученные подмножества разбиваются на группы-комплексы со­ответственно расположению по сторонам детали. В результате
последующих операций классификации по форме, размерам поверхно-­
стей и взаимному расположению — на подгруппы-совокупности, ком­
бинации и отдельные поверхности.

Конструктивно-технологическая структура дета­ли представляет информа­ционную модель структу­ры детали, по описанию которой можно восстано­вить чертеж детали с дос­таточной степенью досто­верности.

По результатам прове­денной классификации структуры детали можно представить в виде граф-де­рева D = (S, r), где верши­ны — элементы предпола­гаемых структурных уров­ней, а ребра — отноше­ния порядка между ними типа «выполнить решение» (рис. 3.15).

Рис. 3.15. Пример определения конструктивно-тех­нологической структуры детали

В результате проведен­ных операций формируется исходная предполагаемая структура ТП, содержащая всю необходимую и достаточную информацию для осуществления про­цесса отображения предполагаемой структуры на множестве проект­ных решений (рис. 3.16), которая служит объектом оптимизации при проектировании реальной структуры ТП, так как реальная последова­тельность обработки может отличаться от предполагаемой. Это отли­чие является функцией решений в процессе проектирования и может принимать формы концентрации и совмещения в пространстве и време­ни процессов получения отдельных поверхностей.

Отличительной чертой рассматриваемого подхода является то, что объектом анализа для поиска и выбора проектных решений служит не деталь и не отдельные поверхности, а наборы поверхностей одного комплекса.

Рис. 3.16. Синтез укрупненного маршрута обработки: деталь (а); конструктивно-технологическая структура детали (б); функциональная структура мар­шрута (в).

Это позволяет сократить число возможных сочетаний ме­тодов обработки для поверхностей одного набора, что в свою очередь сокращает число альтернативных решений. Вторым отличием является способ организации информационной базы единиц проектных решений.

Единицы решений связаны не с де­талью, а с отдельными поверхностями, из которых может быть синте­зирована структура детали любой конфигурации.

Типовыми элементами информационной структуры ТП служат информационные единицы проектных решений:

- для уровня переходов — номер и содержание перехода, обозначе­ние обрабатываемой поверхности, выдерживаемый размер;

- для уровня операции — код, номер и наименование операции, ти­поразмер, обозначение оборудования и др.;

- для уровня маршрута обработки — наименование и обозначение детали, материал заготовки и другие общие сведения о детали, заго­товке и перечне операций.

Выбор проектных решений заключается в поиске допустимой об­ласти существования решений для всех поверхностей набора, выборе среди них альтернативных и оптимального решений по критерию мак­симальной производительности или себестоимости при достижении заданной точности.

Единицы проектных решений выбирают по таблицам норматив­но-справочной информации в такой последовательности: поиск еди­ниц, характеризующих тип и типоразмер оборудования; специальных и нормализованных приспособлений; режущего и вспомогательного инструментов; методов обработки и содержания технологических пе­реходов. При этом выбор оборудования предшествует выбору мето­дов обработки, что дополнительно сокращает число конкурентоспо­собных вариантов.

По мере выполнения процедур проектирования и выбора единиц решений осуществляется направленное совершенствование структу­ры информационной модели ТП. Этот процесс затрагивает измене­ние расположения элементов решений относительно предваритель­но намеченной структуры, что соответствует последовательному уточнению расположения элементов ТП во времени и пространстве (рис. 3.17).

Согласно рис. 3.17 упорядочение операций в маршруте изготовле­ния детали имеет вид:

10 Фрезерно-центральная,

20 Токарная,

30 Химико-термическая,

40 Сверлильная,

50 Слесарная.

55 Контрольная,

60 Термическая,

70 Доводочная,

80 Шлифовальная,

85 Контрольная

Синтез сложных решений осуществляется в соответствии с эвристи­ческими правилами упорядочения проектных решений. На уровне опера­ции упорядочение предусматривает три уровня принятия решений:

формирование совокупности инструментальных переходов;

- поиск оптимальной последовательности выполнения переходов при изготовлении детали на станке;

- окончательное формирование структуры операции с учетом воз­можных совмещений и концентрации переходов.

Рис. 3.17. Структурные преобразования маршрута изготовления детали: деталь (а); из­менение структуры маршрута при включении операций технической обработки (б)

Последовательность окончательно сформированных структур операций образует маршрут обработки, который уточняется по ре­зультатам выбора оснастки и инструментов в сторону уменьшения ко­личества операций.

Проектирование завершается синтезом информационной модели структуры ТП, удовлетворяющей совокупности исходных ограниче­ний и наилучшей с точки зрения выбранного критерия предпочтения.

Полученная структура используется как базовая для параметриче­ской оптимизации. Такой подход к проектированию структур процес­сов инвариантен по отношению к объектам проектирования, что по­зволяет использовать его для проектирования как деталей типа тел вращения, так и корпусных деталей. При этом возможно проектиро­вать также типовые и групповые структуры при условии, что в качест­ве исходных будет описание комплексной детали.

Подсистема проектирования на основе эвристического програм­мирования. Проектирование ТП в первую очередь предполагает синтез его структуры. Под структурой ТП механической обработки будем понимать частично упорядоченную последовательность технологиче­ских установов, обеспечивающую полную обработку данной детали, т. е. порядок обработки поверхностей с указанием соответствующих технологических баз. Частичная упорядоченность отражает то, что не­которые установы могут объединяться в одной технологической опе­рации исходя из общности применяемого оборудования и схем бази­рования.

В общем случае это синтез структуры ТП, определение со­става его элементов (установов), технологических связей между ними (технологической топологии) и средств технической реализации (со­став технологического оборудования).

На начальном этапе проектирования ТП изготовляемая деталь рассматривается как совокупность ее элементарных поверхностей (рис. 3.18). На основании анализа требований к точности и качеству получения поверхности детали назначают планы обработки каждой поверхности, которая заменяется набором поверхностей, отражаю­щих различные стадии ее обработки. При этом в мысленном пред­ставлении технолога-проектировщика формируется образ не одной детали, а системы деталей, отвечающих различным стадиям обработ­ки детали в целом.

Для каждого этапа на основании анализа размерно-точностных взаимосвязей между конечными состояниями поверхностей (для окончательного этапа обработки соответствующих готовой детали) и свойствами поверхностей, являющимися технологическими базами, определяется порядок обработки поверхностей детали. В итоге фор­мируется упорядоченная последовательность технологических уста­новов. При этом используются следующие эмпирические правила:

- по­верхности должны обрабатываться в последовательности, обратной степени их точности;

- поверхность должна быть обработана до ее использования в каче­стве технологической базы и т. п.

В основе механиз­ма выработки вариан­та проектного реше­ния лежит отражение объекта производства.

В мышлении проектировщика. Порядок обработки поверхностей устанавливается в резуль­тате «проигрывания» различных действий в текущей проектной си­туации, соответствующей конкретной стадии обработки детали, и оп­ределения возможных будущих ситуаций.

Рис. 3.18. Схема анализа чертежа детали (заштрихованные участки припуски); 1-4 — обрабатываемые пверхности

На основании полученного порядка обработки поверхностей стро­ится геометрическая схема ТП и осуществляется анализ соблюдения допусков на выполняемые размеры, расчет припусков на обработку (с проверкой соответствия их значений выбранным методам обработки) и операционных размеров. Выбирается технологическое оборудова­ние. При удовлетворительных результатах анализа полученное про­ектное решение принимается. В противном случае после корректиров­ки исходной гипотезы, например введением дополнительной обработ­ки некоторых поверхностей, синтезируется новый вариант структуры. В заключение окончательно формируются технологические операции при объединении соответствующих установов.

Из вышесказанного следует, что процесс выработки техноло­гом-проектировщиком варианта проектного решения состоит из по­следовательных действий по выдвижению взаимоисключающих аль­тернатив, их оценки и собственно выбора. Задача решается одновре­менно на двух уровнях: выдвижения гипотезы решения задачи и подтверждения этой гипотезы. Синтез лучшего в некотором смысле варианта структуры или первого работоспособного варианта осущест­вляется методом перебора. При этом перебор является не комбинатор­ным, т. е. не проверяются все возможные альтернативные варианты, а направленным. Это достигается как за счет использования общих зна­ний проблемной среды, так и за счет использования «внутренней» мо­дели проблемной ситуации. На основании информации, содержащей­ся в размерно-точностных отношениях, конструктивно-геометриче­ских свойствах детали на различных стадиях ее обработки и эвристических методах, технолог прослеживает в своем мышлении всю эволюцию детали в процессе ее изготовления. Он отбрасывает за­ранее неприемлемые варианты и тем самым сужает пространство по­иска. При этом решение находится за меньшее число шагов, чем по­требовалось бы при полном переборе.

В основе эвристического программирования также лежит прин­цип сокращения области поиска по сравнению с алгоритмическими методами. Результаты приведенного анализа интеллектуальной дея­тельности технолога-проектировщика положены в основу методики автоматизированного проектирования ТП механической обработки, использованной при создании эвристической программы оптимально­го структурного синтеза.

8.6. ПОВЫШЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОСТИ ПОДСИСТЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Повышение интеллектуальности подсистем проектирования осу­ществляется использованием эвристического программирования (см. § 8.5), экспертных систем, переходом от режима диалога к пакетному режиму более высокого уровня.

Одно из требований автоматизированного проектирования в ре­жиме диалога состоит в максимальном освобождении технолога-про­ектировщика от рутинных работ, требующих каких-либо вычислений или количественных оценок проектных ситуаций. В процессе проек­тирования технолог-проектировщик задает информацию о полезности следствий. Эта информация для сокращения числа целесообразных альтернатив и отбрасывания неприемлемых обрабатывается ЭВМ. Проектировщик, принимающий решение, анализирует результаты расчета на ЭВМ и отбирает рациональные (с его точки зрения) альтер­нативы, а если необходимо, то осуществляет дальнейшую детализа­цию альтернатив и возникающих из них следствий. Под полезностью понимают обобщенную оценку альтернативы, описывающую ее при­годность для дальнейшего проектирования и легкость реализации. Эту оценку дает технолог-проектировщик. Полезность следствия обо­значают через П_ij, где i — условный номер альтернативы, j — номер следствия данной i-й альтернативы. Для освобождения техноло­га-проектировщика от количественной оценки альтернатив (следст­вий) используют несколько способов задания оценок полезностей. На­пример, проводят простое ранжирование следствий или полезности альтернатив, сравнивают их между собой качественно, используя от­ношения типа «больше — меньше», «хуже — лучше», которые техно­лог-проектировщик может задавать знаками «>», «<».

Например, на этапе выбора модели многошпиндельного токарно­го пруткового автомата может сложиться следующая ситуация: для обработки втулки используют либо пруток, либо толстостенную тру­бу. Заготовку можно обработать на трех разных моделях автоматов. Следовательно, имеются две альтернативы и по три следствия из каж­дой. Для первой альтернативы необходимо получить полезность след­ствия П₁₁, П₁₂, П₁₃; для второй — П₂₁, П₂₂, П₂₃. Задача состоит в нахож­дении доверительного интервала для каждого значения П_ij.

Если ввести условие

П_ij=1,

где п — число следствий из i-й альтернативы, то определение довери­тельного интервала сводится к нахождению верхней и нижней границ оценки полезности следствий (альтернатив), т. е. к нахождению П⁺_ij, и П^-_ij соответственно.

Допустим, что технолог-проектировщик задал отношение между следствиями в следующем виде:

П₁₁<П₁₂;

П₁₃<П₁₂<П₂₃;

П₂₃<П_11;

П₂₂<П₁₁.

Вводят ограничения и преобразуют эти выражения:

П₁₁-П₁₂<0;

П₁₃-П₁₂<0;

П₁₂-П₂₃<0;

П₂₃-П₁₁<0;

П₂₂-П_11> 0;

П₁₁+П₁₂ + П₁₃=1;

П₂₁ + П₂₂ + П₂₃= 1.

Подобную задачу сводят к задаче линейного программирования:

Z = g^lx₁ + g²x₂ + ... + g^j x_j + ... + gⁿx_n → min;

a^l₁ x₁ + a² ₂x₂ + ... + a^j _i x_j + ... + aⁿ _mx_n > b_i при i =

a^l₁ x₁ + a² ₂x₂ + ... + a^j _i x_j + ... + aⁿ _mx_n = b_i при i = s+

где при всех i = 1, 2, 3,..., m; j= 1,2, 3,..., n — вещественные числя; g^j , b_i, и a^j_iзаданы, а неизвестные x_j подлежат определению.

Для перехода от режима диалога к пакетному режиму более высоко­го уровня формируют обучающие выборки. Составляют матрицу А «признак — значение». Элемент матрицы А_ij соответствует i-му значению j-го признака, i = ; j = (где т — максимальное число значе­ний, принимаемых j-м признаком, п — число признаков). Тогда

С помощью матрицы А можно описывать любые объекты или си­туации. Разница будет состоять в числе признаков, описывающих объ­ект (ситуацию), и в количествах значений каждого признака/

Матрицу S, полученную добавлением матрицы А к матрице «нуль-единичного» столба, называют полной формой понятия:

где F_i = 1 — объект (ситуация), описываемый i-й строкой матрицы А, является положительным событием; F_ш = 0 — в противном случае.

Чтобы заполнить матрицу S, следует рассмотреть большое коли­чество вариантов комбинаций значений N и классифицировать полученные комбинации N= . Матрицу S строят на основе обучающей выборки. Основной задачей построения обучающей выборки является определение существенных признаков, описывающих объект, и нахо­ждение количества значений, которые может принимать каждый при­знак объекта.

Как показали исследования, многие технологи-проектировщики при опросе не могли четко сформулировать причины выбора одной альтернативы из некоторого количества предлагаемых. Причем при­знаки, по которым определялся объект (например, комплекс элемен­тарных обрабатываемых поверхностей), для разных технологов-про­ектировщиков были неодинаковыми. Поэтому задачу выделения су­щественных признаков, описывающих объект, следует возлагать на технолога-проектировщика, работающего по методам САПР.

Однако на многих этапах проектирования возникает задача отне­сения объекта не к одному из двух классов, а из нескольких (например, при отнесении комбинаций поверхностей к одному из шести комплек­сов элементарных обрабатываемых поверхностей). В данном случае к матрице А добавляется не «нуль-единичный» столбец, а столбец, в ко­тором F, принимает значения F_t = , где k — номер класса объекта, к которому относится классифицируемый объект, или F_i = 0, если объ­ект не был отнесен ни к одному из классов. Значения признаков, оце­нивающих объект в процессе диалога технолога-проектировщика с ЭВМ, накапливаются на диске. Каждому набору i- гo значе­ния признаков ставится в соответствие F_i относящее этот объект к классу, определяемому технологом-проектировщиком.

Области распределения положительных и отрицательных объек­тов не должны пересекаться, иначе могут быть ошибки. Влияние по­добных ошибок на качество проектируемой наладки снижается за счет одновременного проектирования нескольких наладок и ведет к увели­чению их числа.

Для оценки степени обученности системы используется экзамен на контролируемой группе объектов, который можно применить для постепенного перехода от режима диалога к новому уровню пакетного режима.

Степень обученности системы оценивается следующими показа­телями:

- частота ошибок при оценке степени обученности системы;

Р⁺ = ; р^- = — частота ошибок при распознавании положи­тельных и отрицательных объектов,

где N — число контрольных объектов, используемых для оценки сте­пени обученности системы; N⁺, N^- — число положительных и отри­цательных объектов; п⁺, п^- — число ошибок при распознавании поло­жительных и отрицательных объектов.

Экспериментальное определение величины обучающей выборки проводили для этапа расчленения поверхности детали на комплексы элементарных обрабатываемых поверхностей. Нужно было сформи­ровать понятие «комплекс поверхностей, который можно обработать проходными резцами».

Были выделены следующие признаки, описывающие подобный комплекс поверхностей:

1) вид поверхностей, вошедших в комплекс;

2) последовательность диаметров поверхностей, начиная с левой стороны;

3) положение поверхностей, вошедших в комплекс;

4) допустимость обработки этих поверхностей;

5) наличие требования «притупить острые кромки»;

6) вид заготовки.

Первый признак мог принимать восемь значений, второй - три, четвертый — два, пятый — два и шестой — три значения.

Понятие, которое необходимо было сформировать с помощью программы «ПАРК», имело следующий вид:

(1¹ 6¹) 2² (3³ (1³ 1⁴)) 2⁵ (1⁶ 2⁶ 3⁶),

где верхний индекс обозначает номер признака.

Составляли пять обучающих выборок, которые различались по числу входящих в них объектов и по соотношению входящих в них по­ложительных и отрицательных объектов. Выборки составляли так что первая была произвольной, а последующие формировались добавлением нескольких описаний объектов к предыдущей выбор­ке, т. е. осуществлялся посте­пенный рост обучающей вы­борки.

При обработке обучающих выборок на ЭВМ фиксирова­лись показатели степени обу­ченности и были получены за­висимости этих показателей от величины обучающей выборки (рис. 3.19). Эти зависимости имеют монотонно убывающий характер.

Таким образом, при пере­ходе от диалогового режима время процесса проек­тирования. Обучающие выбор­ки следует накапливать на внешних носителях информа­ции проектирования к пакетному более высокого уровня степень обученности системы следует оценивать с помощью экзаме­нующей выборки непосредст­венно во и использовать по мере на­копления этих выборок.

При достижении показате­ля степени обученности систе­мы значений, удовлетворяю­щих технолога-проектировщика (р = 0,05...0,1), следует переходить к пакетному режиму более высокого уровня.

Рис. 3.19. Зависимость частоты ошибок от ве­личины обучающей выборки N: при оценке степени обученности системы (а); при распознавании положительных 1 и отрицательных 2объектов (б); р — вероятность ошибки

8.7. РАЗВИТИЕ СИСТЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Эффективность создания и эксплуатации автоматизированных производственных систем обеспечивается интеграцией отдельных ав­томатизированных систем: АСНИ, САПР К, САПР ТП (АСТПП), АСУТП, АСУ. За рубежом такие системы получили название CIM (Computer Integrated Manufacturing).

В качестве примера рассмотрим интегрированную автоматизиро­ванную систему проектирования ТП и АСУ ТП при изготовлении деталей на многопозиционных станках с ЧПУ. Вначале проектировался ТП и создавалась базовая управляющая программа. При изготовлении деталей возникали отказы, которые регистрировались. Проводился анализ производственной ситуации, и автоматически принималось ре­шение дальнейших действий (рис. 3.20).

Управляющие программы строились таким образом, чтобы можно было исключить отдельные их фрагменты при возникновении различ­ных отказов.

Например, для обработки стороны корпусной детали требуется об­работать поверхности А, Б, В, Г восемью инструментами. На стадии технологического проектирования разрабатывается базовый ТП, представленный на рис. 3.19 в виде графа. Жирной линией показана цепь последовательности обработки поверхностей А, Б, В, Г, а также базовая управляющая программа. Происходит автоматическая оценка текущих производственных ситуаций. Модель эксперта предусматривает алгоритм выработки решений дальнейших действий в случае воз­никновения отказов.

Модель эксперта связана с машиной вывода, на которую также воздействует диагностическая или контролирующая система. В зави­симости от сложившейся ситуации могут возникнуть различные ре­шения для устранения возникающих отказов или их обхода.

Если процесс обработки проходит нормально (по базовому ТП), то булев вектор выполнения переходов имеет вид С1=<1,1,1,1,1,1,1,1>.

При возникновении отказов возможны следующие ситуации:

1. Замена инструмента на дублирующий (например, инструмента 3, как показа