Анализ современных подходов к разработке сапр-тп. Обзор разработок алгоритмического комплекса сапр-тп.

Деление алгоритмического комплекса САПР-ТП на две части, каждая из которых относится к деталям с раз-личным уровнем конструкторско-технологической унифи-кации - тенденция, проявляющаяся у целого ряда исследо-вателей.

У других исследователей вопросы автоматизации проектирования технологических процессов механической обработки базируются на многоуровневом итерационном методе проектирования, заключающего в отборе, улучше-нии и детализации проектных решений, начиная от принципиальных схем изготовления и кончая уровнем детализации применительно к станкам с программным управлением. Такой подход сочетает в себе разделение процесса проектирования на ряд различных по детали-зации уровней и разбиение на каждом уровне общей задачи проектирования на ряд более простых подзадач с взаимной оптимизацией решений между подзадачами од-ного или разных уровней.

Рассмотренный метод является системным и широ-ко универсальным. Однако в полной мере метод может быть реализован только при создании самообучающихся эвристических программ. Поэтому возникает проблема оптимального распределения между технологом и ком-плексом технических средств по переработке информации. Технолог должен решать вопросы по составлению принципиального плана изготовления сложных деталей, в том числе выбирать технологические базы и определять поверхности, обрабатываемые при данной установке. Вычислительная машина и другие технические средства формируют подробный маршрут на основе принци-пиального плана изготовления, осуществляют проектиро-вание и нормирование каждой операции, расчет режимов резания и т.п.

При очевидной универсальности многоуровневого метода в этих работах большое значение придается использованию методов типизации при разработке с помощью ЭВМ процессов изготовления деталей. В основе предлагаемой методики лежит классификация деталей, которая позволяет создать классификационные группы по принципу общности технологического процесса получения основных поверхностей, которые затем объединяются с целью создания обобщенного типового процесса для класса или подкласса деталей и его формализации. На основании формализованного технологического процесса и кодировочной информации на деталь с помощью ЭВМ проектируется маршрут изготовления, нормируются опе-рации, печатаются технологические карты и ведомости групппирования деталей.

В работах утверждается, что системы автоматизиро-ванного технологического проектирования, использующие метод типизации, характеризуются меньшим (на 20-30%) объемом программного обеспечения по сравнению с общим методом синтеза, и с меньшими затратами машин-ного времени на проектирование. Поэтому предлагается проектирование процессов изготовления деталей простых форм автоматизировать, используя идеи типизации, а для деталей сложных форм и размеров - на основе многоуров-невого синтеза.

Так же существует метод технологического проек-тирования, основанный на выявлении общих технологи-ческих законов и построении по базе известной эмпирики технологической науки ее дедуктивной интерпретации. Согласно этому методу содержательные утверждения опи-сательной задачи технологического проектирования пред-ставляются в форме теории, а построенная таким образом аксиоматическая теория позволяет установить законы и правила алгоритмизации, создать алгоритмическую струк-туру, обеспечивающую решение задачи технологического проектирования с помощью ЭВМ для любого класса деталей.

Очевидно, что сущность метода, основанного на формальном применении общих законов технологии ко всем деталям, не зависимо от их конструктивно-техноло-гических характеристик, обуславливает исключительную сложность программного комплекса, что резко снижает эксплуатационные характеристики создаваемых на такой базе САПР-ТП. Кроме того, при таком подходе достигает значительной величины затраты машинного времени на проектирование технологических процессов (несколько часов работы ЭВМ на одну деталь), которые слабо зависят от сложности детали, что делает нерациональным приме-нение такого метода для деталей относительно простой конфигурации.

Автоматизированная разработка технологических процессов в работах М.И. Осина и Р.З. Диланяна рассмат-ривается с позиции двух подсистем: разработки индивиду-альных и типовых технологических процессов. Первона-чально в системе предусматривается проектирование и накопление индивидуальных технологических процессов, которые затем анализируются, классифицируются и груп-пируются по принципу единства технологии и оснастки, что и является базой для создания типовых и групповых технологических процессов. По мере их накопления при реальном технологическом проектировании сначала будет проверяться наличие типового или группового процесса, а при их отсутствии - проектироваться индивидуальный, который образует уже новую группу или типовой процесс. Реализация такой схемы проектирования, по мнению авторов, устраняет необходимость разработки «вручную» типовых и групповых процессов и их алгоритмизацию, что существенно облегчит и ускорит их использование в САПР-ТП.

Рациональная структура технологического процесса изготовления деталей рассматривается как функция самой детали. В этом случае каждый технологический процесс получается индивидуальным, отражающим свойства кон-кретной детали. При таком методе определения структуры процесса изготовления деталей широко используется на-копленный метод и различные типовые решения, соответ-ствующие определенным производственным условиям. Индивидуальная структура искомого технологического процесса строится из элементарных типовых решений, применяемых в различных комбинациях.

Разработка с помощью ЭВМ индивидуального технологического процесса представляет собой синтез технологического маршрута изготовления на базе анализа размерных связей детали с опорными базами и таблиц, выбранных типов обработки. Разработка операционной технологии основана на дальнейшем анализе структурных связей детали и их преобразований при реализации технологического процесса.

Проектирование типовых и групповых технологи-ческих процессов отличается от проектирования индиви-дуальных сравнительной простотой. При подготовке типо-вого и группового проектирования некоторые наиболее трудноформализуемые, но часто встречающиеся задачи решают предварительно с учетом самых совершенных технологических рекомендаций. Оптимальные решения принимают в качестве нормализованных и хранят в информационно - поисковой системе (ИПС), как информа-ционный материал, к которому обращаются по мере необходимости. К таким задачам относят назначение технологического маршрута, выбор технологических баз, методов обработки, типа оборудования, приспособлений, инструментов и др. Таким образом, типовой или группо-вой технологический процесс содержит в качестве неиз-менных элементов сведения о заготовке, составе и после-довательности операций и переходов, о применяемом оборудовании, оснастке и инструментах. Эти сведения – результат большой подготовительной работы. Они хра-нятся в ИПС ЭВМ, являются общими для всех деталей типа или группы и отождествляются с их технологическим шифром.

Подсистемы проектирования типовых и групповых технологических процессов содержит лишь алгоритмы и программы, необходимые для определения шифра типо-вого или группового процесса, исключение из группового процесса избыточной информации и для доработки типового или группового процесса.

Остальные решения в виде таблиц типовых и групповых процессов и других нормализованных решений находится в ИПС. При их подготовке широко использу-ются методы определения рациональных решений из множества возможных вариантов с помощью таблиц соответствий, а также другие методы оптимизации.

Такой метод проектирования типовых и групповых процессов полностью освободит подсистемы от многих частных алгоритмов и программ, так как вся информация, касающаяся любого типового или группового процесса, в том числе и сам этот процесс, формализованный в виде таблицы, находятся в ИПС. Любые необходимые измене-ния осуществляются посредством изменений в соответ-ствующих массивах ИПС.

В работе Б.Я. Курицкого «Оптимизация вокруг нас» представлена система разработки технологических про-цессов на основе понятия «Обобщенный маршрут обра-ботки». Это может рассматриваться как вариант техно-логической типизации, объединяющей методы технологи-ческой унификации по типовому и групповому принци-пам, что представляет интерес для производств смешан-ного типа. Маршрут изготовления конкретной детали является той частью обобщенного маршрута, которая соответствует некоторой совокупности логических усло-вий. Технологические операции формируются методом оптимизационного синтеза технологических решений, относящихся к получению элементарных поверхностей детали.

Такой подход нацеливает на системные решения в области разработки процессов изготовления деталей. Для определения границ применяемости и степени систем-ности предлагаемого метода следует дать оценку пред-лагаемых решений для деталей различных классифи-кационных группировок и группы сложности.

Таким образом, одна из главных целей рассмот-ренных работ – разработки универсального технологи-ческого метода и соответствующих ему алгоритмов, позволяющих без значительных переделок программ осуществить автоматизированное проектирование процес-сов изготовления деталей различных классов на предпри-ятиях мелкосерийного и серийного производства. Пока-зана необходимость организационно-методического сое-динения автоматизированного проектирования индиви-дуальных и унифицированных процессов, которая требует создания единой системы разработки технологических процессов на базе более общего подхода к системе в целом.

Отметим, что уровень разработок в области САПР-ТП позволяет поставить задачу использования результатов исследований в области «Искусственного интеллекта» при построении систем автоматизированного проектирования.

Общая модель «Искусственного интеллекта техно-лога» (ИИТ), представляющая в своей основе комплекс программ специального математического обеспечения САПР-ТП принципиально нового уровня, рассматривается в функциональном и интеллектуальном аспектах.

В функциональном плане ИИТ представляется в виде иерархической совокупности математических моде-лей, каждая из которых адекватно отражает один из естественных процессов проектирования, а также пре-допределяет информационные структуры решения доста-точно общих технологических задач. Структуры моделей строятся по блочно-модульному принципу, причем функ-циональные расширения ИИТ связаны с введением вновь разработанных проектно - технологический модулей.

В интеллектуальном аспекте типы модулей и их элементы выделяются по предназначению для выполне-ния определенных процессов, в том числе обслуживания (программы управляющие, обработки исходной информа-ции, печати и т.п.), собственно технологического проекти-рования, самообучения и др.

При такой трактовке сущности ИИТ процесс кон-кретного технологического проектирования представляя-ется как формирование некоторого частного комплекса проектно-технологических модулей, непосредственно участвующих в решении данной задачи.

Таким образом, общая перспектива развития оптимизации технологического проектирования связы-вается в настоящее время с необходимостью создания единых методологических концепций и разработки гиб-кого инструмента для рациональной информационно-модульной организации решения задач проектирования процессов изготовления изделий с учетом обеспечения получения оптимального решения с некоторой степенью вероятности.