2890

выбор и установление рациональных критериев и правил, используемых для оценки результатов выполнения технологических операций;

применение эффективных нотаций (графических и текстовых средств), используемых для описания проектируемой системы.

При построении автоматизированной системы управления в первую очередь необходимо грамотно составить тезаурус предметной области. В данном случае предметной областью для нас является машиностроение. Составление тезауруса является определяющим для успешной разработки автоматизированной системы и представляет собой формализованный опрос аналитиком специалистов в предметной области и получение точных описаний всех процессов и объектов, имеющих место в данной предметной области. Этот этап проектирования может быть ступенчатым с многократными последующими уточнениями и проработкой. От успешного завершения этого этапа зависит, насколько верно будут составлены модели, определяющие структуру баз данных и библиотек классов проекта. Поэтому изменение, пополнение и конкретизация тезауруса сопровождают каждый этап разработки.

Далее следует этап логистического моделирования. В последние годы термин «логистический» часто относится к области управления материальными потоками или снабжения производства, однако мы будем понимать его шире. Логистическое моделирование в нашем видении – это построение сложных многоступенчатых связей между понятиями предметной области. Результат этого этапа проектирования завершается построением концептуальных моделей, разделѐнных для удобства чтения на различные уровни детализации. На модели нанесены все понятия из тезауруса, все их взаимодействия и отношения. Логистические модели являются промежуточным звеном между описанием объектов и процессов на обычном языке предметной области, понятным техническим специалистам, и UML-моделями программных систем, понятными специалистам в программной области. Эти модели часто строятся в нотации IDEF, однако в последнее время всѐ больше входят в употребление нотации UML верхних уровней абстракции, во многом дополняющие IDEF.

К преимуществам логистических моделей по сравнению с обычным техническим описанием следует отнести:

113

чѐтко формализованную и стандартизованную графическую нотацию, удобную для восприятия;

наглядная структурированность;

устранение неоднозначности технического описания.

За этапом логистического моделирования предметной области следует этап моделирования услуг, предоставляемых программной системой, в контексте отношений система-пользователь. В UMLнотации эти модели реализуются диаграммами актѐров (пользователей) и прецедентов (услуг, предоставляемых системой). Потом на основе полученных диаграмм строятся диаграммы более низких уровней абстракции.

Использование методик логистического моделирования вместо традиционного эмпирического проектирования при правильном подходе может существенно сэкономить время и обеспечить высокое качество разрабатываемого программного продукта, а также обеспечить максимальный контакт заказчика и разработчика, что в условиях современного динамичного рынка имеет важную

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕТЕВЫХ РАСШИРЕНИЙ, ПОЗВОЛЯЮЩИХ МАСШТАБИРОВАТЬ АСУП СООБРАЗНО

СТРУКТУРЫ ПРОИЗВОДСТВА ПРЕДПРИЯТИЯ

Краснова М.Н., Муранов В.А

При проектировании АСУП необходимо обеспечить динамичность системы с тем, чтобы она легко адаптировалась к конкретному месту внедрения. Это связана с тем, что предприятие – заказчик АСУП может изменить тип производства, увеличить или уменьшить размеры партий продукции и вид самой продукции, количество участков, цехов, штат обслуживающего персонала и т.п. Недопустимо, чтобы в таких условиях потребовалась полная замена АСУП. Если система динамически изменяет размер с минимальными затратами со стороны разработчика, говорят, что

114

система хорошо масштабируется. Рассмотрим ситуации, при которых можно добиться наибольшей масштабируемости АСУП предприятия машиностроения.

Укажем некоторые начальные условия, предполагающие, что типовое предприятие для внедрения проектируемой системы должно обладать некоторыми наборами свойств. В том числе оно является крупным, имеет машиностроительный профиль и занимается разработкой и выпуском реальной продукции (комплектующих деталей для нее). Предприятие является звеном в системе предприятий машиностроения, и поэтому сотрудничает с другими аналогичными предприятиями. Оно работает (или стремится работать) в рамках стандартов ISO9000:2000, то есть обслуживает весь жизненный цикл своих продуктов – маркетинговое исследование, проектирование, разработка, испытание, техническая поддержка, утилизация.

Ключевое производственное звено в любом машиностроительном производстве – это техпроцесс (ТП). Рассматривая ТП как информационную структуру, реализуемую материально, выстраиваем проект рабочего места технолога в рамках всего предприятия.

Определим основные функции ПО рабочего места технолога. Для клиентской части имеем следующее.

1.Проектирование техпроцесса с использованием визуальных

средств.

2.Генерация формализованного описания техпроцесса (для достижения универсальности) на основе схемы, созданной пользователем.

3.Работа с любым сервером базы данных (БД) техпроцессов: загрузка с сервера техпроцесса, добавление на сервер вновь созданного техпроцесса. Права удаления техпроцесса из базы и изменения пароля входа на сервер отсутствуют из соображений безопасности.

4.Стыковка с системой ЧПУ с целью обработки заготовки на оборудовании в соответствии с текущим техпроцессом.

5.Обслуживание собственного хранилища техпроцессов для работы без подключения к серверу.

На серверную часть возложено администрирование главной БД техпроцессов.

115

Для эффективного функционирования проектируемого ПО необходимо четыре компьютера и станки с ЧПУ. Они образуют пятизвенный граф, являясь в нѐм вершинами, соединѐнными рѐбрами – каналами связи. Рассмотрим особенности такого построения.

Первое звено. Рабочая станция технолога (компьютер,

связанный с оборудованием с ЧПУ через специальный интерфейс). Количество таких станций определяется размерами предприятия (его производственной мощностью). На этом компьютере располагается основное технологическое ПО, реализованное, например, на языке С++. Также возможен доступ к БД через обозреватель Internet.

Второе звено. Рабочая станция администратора (компьютер,

подключѐнный к сети предприятия). Таких станций может быть сколь угодно много. Требования к этой машине самые невысокие.

Третье звено. Сервер базы данных. Это машина на базе нескольких процессоров с высокой производительностью или кластер таких машин. На сервере БД установлена только оснастка базы данных (универсальная СУБД, не требующая нашей переработки). Основу нагрузки сервера составляют удалѐнные запросы клиентов.

Четвѐртое звено. Какой-либо сервер сети, на котором установлен HTTP-сервер (HTTP – протокол передачи гипертекста; HTTP-сервер – программа, позволяющая осуществлять доступ к гипертекстовым документам, находящимся на сервере, с других машин по протоколу HTTP семейства TCP/IP). Здесь располагается программный слой, позволяющий удалѐнное управление информационными ресурсами БД. Он реализован на одном из серверных языков (Perl, Python, PHP, серверный Java), что и позволяет пренебрегать типом платформы (unix, os/2, netware, mac или winnt системы) как самого сервера, так и обслуживаемых им рабочих станций.

Пятое звено. Собственно оборудование с ЧПУ. Помимо специализированного аппаратного интерфейса соединять систему визуальной разработки техпроцессов с ЧПУ станка должен программный интерфейс. В данном случае это программы, написанные на С++, которые получают информацию о составе техпроцесса от системы визуального проектирования и преобразуют еѐ в программу в кодах конкретного ЧПУ. Такое ПО пишется для

116

каждого типа ЧПУ, с которым должна работать система проектирования техпроцессов. Связь между оборудованием с ЧПУ и рабочей станцией технолога должна быть двухсторонней для возможности получения диагностической информации от ЧПУ.

Приведѐнная пятизвенная схема взаимодействия программноаппаратных средств позволяет достигнуть основной цели – повышения уровня автоматизации процессов разработки при использовании техпроцессов механообработки. Это также обеспечивает быстре, эффективное и дешевое обслуживание оборудования. Также достигаются такие цели, как:

упрощение и ускорение создания техпроцессов за счѐт наличия системы визуального проектирования техпроцессов и хранилища уже существующих техпроцессов («создание по аналогии»);

упрощение и ускорение программирования оборудования с ЧПУ за счѐт наличия интерфейса «ЭВМ-ЧПУ»;

сокращение числа высококвалифицированных рабочих мест и увеличение числа низкоквалифицированных.

Аналогично структуре рабочего места технолога строятся рабочие места остальных сотрудников предприятия, включая экономистов-менеджеров, образующие в совокупности АСУП машиностроения. В общем виде количество их произвольно, чем и достигается хорошая масштабируемость АСУП.

Существуют несколько категорий масштабов предприятия. На рынке программного обеспечения к этим категориям относят: предприятия малого бизнеса, среднего и большого. При более подробном рассмотрении можно сказать, что различные машиностроительные предприятия (и предприятия вообще) отличаются количеством рабочих мест, размером номенклатуры, интенсивностью интеграции с другими предприятиями. В конечном счете, все эти факторы являются требованиями к функционированию АСУП. Однако при предложенной сетевой схеме построения АСУП большая часть этих требований может быть удовлетворена сменой аппаратного обеспечения. При концентрации вычислительных мощностей на серверах БД и HTTP при увеличении масштаба АСУП необходимо только увеличить количество рабочих станций и увеличить мощности серверов, если их текущей мощности недостаточно для обработки всех запросов. Таким образом, нет необходимости полностью менять АСУП и

117

заменять имеющийся аппаратный парк. В итоге имеем возможность масштабировать подсистемы предприятия и управлять затратами на освоение средств на новую технику.

МОДЕЛЬ КОНСТРУКЦИИ И ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ СВОЙСТВАМИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКЕ

Бойков Е.А.

Создание комплектующих агрегатов с высокоэффективными механизмами технологического оборудования машиностроительных производств является актуальной задачей. Одним из направлений является повышение надежности, безопасности технологических средств за счет использования высококачественных деталей с набором заданных свойств, например, малый коэффициент трения, высокая износостойкость, повышенная прочность. Особое и перспективное место занимают композиционные полимерные материалы (КПМ), предназначенные для гидравлических узлов станочного оборудования, покрытий направляющих узлов, обойм подшипников скольжения, колодочных тормозов подъемнотранспортных устройств. В этих базовых узлах любого машиностроительного оборудования применение КПМ вне конкуренции. Однако выполнение заданных технологических операций оборудованием возможно лишь при наличии у этих материалов заданных свойств. Нестабильность работы комплектующих оборудования, во многом, определяется нестабильностью структуры композиционного материала. Поэтому необходимо решить одну из важнейших задач для КПМ – создание

композиционного материала со структурой (StrКПМ) стабильно сохраняющейся в процессе эксплуатации изделия в оборудовании. Таким образом, возникает вторая задача - управление структурой материала на разных этапах жизненного цикла изделия (ЖЦИ), в

118

том числе, при проектировании и эксплуатации узлов технологического оборудования.

Особое место в этих исследованиях отводится созданию модели строения КПМ и возможности управления процессом формирования деталей комплектующих агрегатов оборудования с наперед заданными свойствами. Процесс создания и управления Str композиционного материала с заданными эксплутационными свойствами мы рассматриваем как функционирование сложной системы. При создании и эксплуатации изделий из КПМ требуется проводить многочисленные исследования и расчеты связанные с разными факторами. Во-первых, с оценкой показателей, характеризующих различные свойства системы, включая строение, т.е. внутренние конструкции композиционного материала, их обозначим как (Кн1, Кн2, ... КнN ). Второе, с выбором оптимальной

структуры (Strопт ) КПМ. Третье, с выбором оптимальных эксплутационных показателей, назовем их (ЭП), это могут быть, например, малый коэффициент трения f, обозначим как ЭП (f); высокая износостойкость Т, обозначим это ЭП (Т) или другие ее параметры, число которых (I).

Подробное описание может быть выполнено лишь при наличии математического описания процесса функционирования или математической модели (ММ) процесса формирования ММ(фр)

с учетом жизненного цикла КПМ. Следовательно, запишем так: ММжци КПМ.

Используя кибернетический подход к описанию системы, примем, что всякое целенаправленное поведение рассматривается как управление. Итак, имеем организованное воздействие W на систему КПМ. Примем, что процесс управления формированием КПМ происходит в среде Х, где есть объекты Y и субъекты С. Субъект ощущает на себе воздействие среды Х и объекта Y. Если состояние среды Х он изменить не может, то состояние объекта Y в процессе управления воздействием W изменяется. В этих условиях состояние объекта Y влияет на состояние потребностей субъекта. Потребность субъекта обозначим: С={С1,С2, ... Сk}, где Сi -

состояние i – потребности субъекта, которая выражается числом (1,2, ..., k) насущностей, это есть актуальность потребности. Свое поведение субъект строит так, чтобы минимизировать насущность своих потребностей, поэтому необходимо решать задачу

119

где R – ресурсы субъекта. Следовательно, имеем взаимосвязь потребностей с состоянием среды Х и поведением W субъекта.

Принимаем, что на уровне наших действий, обозначенных как уровень IIY(I,Y), выполняющая функция реализации целей управления, формирующих объект, есть Z, например, это могут быть технологические условия (факторы) процесса создания конструкции материала. Допустим, что есть исходная информация Y и

выработанное решение типа Y = {Х’, Y’}, это конкретные виды, составляющие основу композиционного материала и конкретные

параметры таких процессов как спекание, прессование. Поэтому Х’и

Y’ конкретно установленные, поддерживаемые, регистрируемые параметры, а именно: температура, толщина пленки фторопласта и т.д. Если последовательность операций или технологический регламент процесса изготовления КПМ обозначим как управляющий алгоритм φ установки (оборудования), то управление

или иначе - заданная структура композиционного материала

С помощью модели объекта можно описать процесс управления W конкретным КПМ, указать и реализовать условия переводящие объекты КПМ в целевое состояние Z, т.е. получить КПМ с заданными свойствами.

Укажем также следующее: модель ММ, связывающая входы Х и W с выходом Y, определяется структурой Str и параметрами Р={Р1,Р2, ..., Рk }. Поэтому можно записать ММ={Str, Р}. Таким

образом, нам необходимо иметь оптимальную структуру Str, включая модель объекта с точностью до значений ее параметров Р.Если есть оператор преобразования F структуры, параметры которого внесены в переменное Р, то параметры становятся

виде формулы (4) следует называть параметризацией модели, что эквивалентно заданию его структуры.

120

Для выявления зависимости выхода объекта от управляемых входов W необходимо варьировать с состоянием объектов, т.е. изменять в эксперименте по формированию КПМ виды материалов, их режимы спекания, склейки и т.п. Общепринято, что с максимальной эффективностью это можно проделать, используя планирование эксперимента, чтобы определить искомые параметры модели управления. При этом план эксперимента определяется структурой модели. Для статического объекта этот план W представляет собой набор состояний управляемого выхода объекта вида Ŵ={W1,W2, ... WN}, для динамического необходимо

учитывать программу изменений во времени входа объекта. Таковы, по нашему мнению. общие подходы и модель конструкции КПМ, используемые для создания технологической оснастки.

УНИВЕРСАЛЬНАЯ АРМАТУРА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЛОСТЕЙ В ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛАХ

Трофимов В.В., Трофимов В.Т., Трофимов Ю.В.

решения используются многообразные рабочие процессы формообразования на основе механического воздействия, электронного и лазерного лучей, эрозионного и электрохимического разрушения, комбинированных воздействий.

121

растворения арматуры возможна обработка полостей с минимальным припуском 3 - 4 мкм при практически безграничном соотношении глубины растворения к диаметру сечения канала. На технологические показатели практически не влияют твердость и

диэлектрических и токопроводящих материалов, к которым можно отнести широкую номенклатуру изделий из керамик, стекла, пластмасс, твердых сплавов, порошковых сталей и сплавов, электропроводящих минераллокерамик.

Авторами был предложен метод, позволяющий объединять в объеме технологической ячейки материалы различной электропроводности и одинаково успешно обрабатывать полости различной конфигурации. Физико-химические основы данного метода могут быть представлены в виде следующей рабочей модели: комбинированная обработка путем анодного растворения металлической арматуры в ультразвуковом поле создает условия для избирательного растворения арматуры в материалах различной физической природы при детерминированном задании рабочих режимов в технологической ячейке, если обеспечивается ультразвуковая интенсификация анодного растворения на больших глубинах без разрушения границы контакта арматураматрица и найдены технические средства, позволяющие локализовать область анодного растворения арматуры.

Для реализации рабочей модели была использована логическая схема, определяющая взаимовлияние составляющих процесса. Комбинированная обработка металлической формирующей арматуры в проводниках и диэлектриках синтезируется анодным растворением арматуры и ультразвуковым

свойства электролита и соответственно параметры электрического поля.

122