книги из ГПНТБ / Митрофанов, С. П. Автоматизация технологической подготовки серийного производства

нем архиве, на накопителях разного рода и в микрофильмах. Если информацию фиксируют на микрофильме (например, в слу­ чае двухкоптурпой ИПС, у которой во втором контуре есть ком­ плекс типа «Поиск-ОК-1») или представляют в виде готового документа, то для передачи и вывода изображения можно исполь­ зовать фототелеграфную аппаратуру типа «Ладога» либо теле­ визионную технику. Если информация находится во внутреннем архиве системы, то удобно применять чертежно-графические автоматы типа «ИТЭКАН» [4]. Для оперативной связи с ЭВМ пригодны электронные устройства типа «световое перо» и видео­ терминалы.

Наличие электронных средств отображения информации позво­ ляет реализовать одноконтурную ИПС и осуществлять поиск и

Средства связи и размножения документов общие для всех си­ стем АСТПП.

На первом этапе, когда ИПС применяется для ускоренного поиска информации при ручном решении различных технологиче­ ских задач, в состав ее технических средств входят универсальная ЭВМ, счетно-перфорационное оборудование, комплект «ЛИТМОперфо», автокодировщик и регистраторы производства. Когда ИГ1С начинает функционировать совместно с АСТПП, эффектив­ ность системы в целом повышается благодаря внедрению чертеж­ ных автоматов электромеханического типа, средств сопряжения и коммутации каналов передачи данных. Еще более высокую ступень развития имеет ИПС с электронными средствами отобра­ жения информации. Они позволяют не только максимально уско­ рить поиск и передачу чертежно-графических данных, но и осу­ ществлять оперативную связь человека с ЭВМ. Последнее обстоя­ тельство чрезвычайно важно, так как оно дает возможность чело­ веку на любой стадии активно вмешиваться в процесс машинного проектирования путем визуального просмотра и корректирования промежуточных и конечных результатов, обеспечивая тем самым более высокий уровень решения-задач.

СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ

Представление информации в ЭВМ, т. е. способы описания признаков объектов (деталей, технологических процессов, обору­ дования, оснастки, инструмента) и организации массивов с опи-' санием объектов, в значительной степени определяет выбор ме­ тодов хранения и поиска информации об объекте. Соответственно это сказывается на скорости операций ввода, корректирования, поиска и выборки информации из архива.

122

В этой строке X,- обозначает наименование (имя) /-й харак­ теристики (признака), взятой из множества Р характеристик; Xj. является 1-м значением этой /-й характеристики. Необходимо

отметить, что все характеристики объекта должны быть опре­ делены и иметь конкретное значение, т. е. для некоторого объекта у всегда имеют место утверждения вида X (у) = х, где X — неко­ торая характеристика объекта у, а х ее значение *, взятое из определенного набора значений, принадлежащих характери­ стике X. Тогда описание объекта у есть утверждение

(Хг (У) = *,.) Л (Х2 (у) = xt,) А - - -

. . . А (Хп (у) = xin).

Для удобства запишем это выражение в виде

Описание О объекта обычно содержит лишь минимально необ­ ходимое количество характеристик для решения конкретной задачи с заданной степенью точности. Причем, в описании могут встретиться совокупности, имеющие одинаковый набор харак­ теристик, т. е.

Такие совокупности назовем подобъектами данного объекта. Например, при делении детали на типовые элементы каждый из них описывается одинаковым образом (наименование элемента и набор его характеристик), например:

В технологических операционных картах переходы имеют одинаковый набор характеристик (наименования перехода, мери­ тельного, режущего и вспомогательного инструмента и т. д.),

* Слово или фразу, используемые в описании объекта в качестве значения некоторой характеристики, будем выделять курсивом.

123

т. е. являются подобъектами технологической операции. В свою очередь объекты могут быть объединены в один общий объект, и по отношению к нему они будут являться подобъектами. Напри­ мер, объединение маршрутной и операционных карт дает техно­ логический процесс обработки детали. Рассмотрим способы описа­ ния характеристик объектов. Наименования характеристик могут быть выражены фразами произвольной длины или числами. Значение характеристики может быть выражено числом, фра­ зой или набором графических линий. Например, характери­ стика «Длина детали» имеет значение 20,5, «Термообработка —

значение признака есть обозначение подмножества характери­ стик, еще более подробно определяющих объект. Например, значение «Сталь 45» характеристики «Материал,,, детали» является обозначением подмножества признаков, задающих механические

ихимические свойства данной марки материала.

Внастоящее время не существует серийно выпускаемых устройств, позволяющих вводить графическую информацию чер-

Т а б л и ц а 2 0

Кодировочная таблица элементов

W

124

Запись Э : КОД-зквивалентна записи ДЕТАЛЬ ИМЕЕТ ЭЛЕМЕНТ С КОНФИГУРАЦИЕЙ; код 253 фиксирует кон­ фигурацию элемента, указанную в табл. 20. Выражение ^ D -экви­ валентно наименованию признака ДИАМЕТР ОТВЕРСТИЯ В МИЛЛИМЕТРАХ, а запись 5Аь фиксирует значение данной характеристики:

Записи на формализованном языке обычно выполняют по­ строчно. Внутри строки допускается некоторая свобода в порядке записи. Наиболее формализованным является табличное пред­ ставление информации об объекте, причем оно может быть сде­ лано в таблицах разной структуры, в головках которых указывают последовательность занесения признаков (реквизитор) и их наименования. Несмотря на существование многих промежуточных (между строчной и табличной) форм описания объектов, его всегда можно привести к следующему обобщенному виду:

Примеры описания объектов с табличной формой записи приведены в табл. 7, 11, 18, 19. При описании объекта главным является пред­ ставление информации в виде, удобном для ввода в ЭВМ. Особенно это касается значений качественных характеристик, выраженных

125

при помощи нецифровых условных знаков. Процесс перехода от одной формы описания объекта к другой, более удобной для ввода в ЭВМ, ранее был назван кодированием объекта. Чтобы ^сократить время кодирования, многие документы оформляют в виде, готовом для перфорации. Количественные характеристики (выраженные числами) записывают в таком случае либо путем прямого переноса (прямой записи значения данной характери­ стики в десятичной системе счисления), либо кодируя их в вось­ меричной системе, интервалами или смешанным способом. Правда, кодирование в восьмеричной системе при настоящем уровне раз­ вития средств вычислительной техники практически не приме­

сваивают свое числовое значение (код). Например, интервал наруж­ ных диаметров от 0 до 8 мм включительно обозначают через О, 8—12 мм — кодом 1 и т. д. По такому коду, скажем, легко опре­ делить, на каком станке можно обработать данную деталь. Смешанное кодирование употребляют тогда, когда нужно уло­ житься в заданное количество десятичных разрядов, отведенных под данный размер. Например, устанавливают прямой перенос размеров длин до определенного предела, после которого приме­ няют интервальное кодирование.

Качественные характеристики, как их наименования, так и значения, кодируют шифром или кодом. Шифр, т. е. набор бук­ венно-цифровых символов, составляют таким образом, чтобы он при сохранении компактности имел какой-то определенный смысл. Например, шифр наименования цилиндрической ступени детали — ЦИЛ, конической — КОН, сферической — СФЕРА и т. д. Коди­ рование числовыми кодами предполагает запись значения харак­ теристики в виде десятичного (или восьмеричного) числа. В про­ цессе машинного перевода (трансляции) с внешнего языка на внутренний также проводится кодирование характеристик обычно в форме числовых кодов, так как числа являются компактной и удобной для алгоритмической обработки формой представления информации об объектах. Чем больше кодов использовано во внешнем языке, тем быстрее осуществляется трансляция на внутренний язык. Но описание на внешнем языке объекта при помощи кодов обычно увеличивает время ручного кодирования. В процессе кодирования, независимо от того, проводится оно вручную или на ЭВМ, необходимо использовать кодировочные таблицы. В каждой такой таблице можно выделить три части: совокупность значений характеристик, выраженных в терминах первичного документа, т. е. некоторое множество X, имеющего S элементов (значений характеристик) данного множества; совокуп­ ность (множество) шифров или кодов /С; правила однозначного представления символов алфавита первичного документа число­

126

выми кодами или шифром (обычно это правило таково: комбина­ ции символов x t соответствует один и только один код (шифр) /Q .

Код обычно представляет собой натуральное число. В неко­ торых системах кодирования он является целым числом. Мини­ мальное число разрядов, которое необходимо отвести под код, определяется по формуле Р' = logc S, где с — основание системы счисления. Полученное значение Р' необходимо округлить в боль­ шую сторону до целого. Пусть величина Р, назовем ее «длина кода», и является таким округленным значением. Например, при номенклатуре марок материала на заводе 5 = 600 единиц число­ вой десятичный код марки материала должен иметь не менее Р' = = lg 600 = 2,78, т. е. код материала должен быть трехразрядным числом (Р = 3). Введем понятие информационная емкость кода (£), которое определим как количество информации в двоичных единицах (битах), используемое для представления данной харак­ теристики Хр

Е = log2 А или Е = Р loga С,

где А — максимально возможное количество кодов при заданной длине р и системе счисления С (А = Ср).

Избыточность I кода (в битах) определяется по формулам:

I = Е — log2 5; / = (Р — Р') log, С.

Соответственно в относительных единицах:

случае меньше (Р = 3). Введем еще понятие «используемая емкость множества» Ем = -д- 100%. Она показывает, какой про­

Условно можно выделить следующие методы присвоения кодов качественным характеристикам, иначе говоря, методы образова­ ния множества К- последовательного перечисления; серий; иерар­ хический; смешанный; позиционный; символьный. Метод после­ довательного перечисления заключается в том, что все 5 значений характеристики, например наименований марки материала детали, последовательно нумеруют. Полученный таким образом номер и является числовым кодом наименования марки материала. Нумерацию элементов множества X в данном методе выпол­ няют обычно произвольным образом или на основе статистиче­ ского анализа. В последнем случае выявляют частоту появле­ ния каждого элемента множества X и проводят упорядочение

127

элементов в порядке убывания этой частоты. После этого

и имеющие наименьшую длину. Это способствует их лучшему запоминанию. Для того, чтобы получить минимальную избыточ­ ность кода, необходимо правильно выбрать величины S и Р, иначе возрастет время кодирования, перфорации кодовых комби­ наций, длительность решения задачи при использовании СПМ и снизится скорость ввода данных в ЭВМ. Основное правило заключается в получении минимального значения Р, т. е. мини­ мальной длины кода. Величину 5 обычно выбирают, исходя из существующего многообразия элементов и тенденций к уве­ личению их числа. Например, при кодировании материала при 5 = 90 можно оставить резерв на дальнейшее увеличение номенклатуры в размере не больше 10%, так как, если 5 >100,

шаться. Использование вместо десятичной других систем счисле­ ния при выбранной длине кода позволяет уменьшить его избыточ­ ность. Например, применение восьмеричной системы удобно, но не обязательно при использовании ЭВМ. Данный метод присвоения кодов находит применение при S, не превышающем 50—100. При больших значениях 5 значительно затрудняется поиск нуж­ ного номера (кода). При S > 1000 пользоваться данным методом практически невозможно. Кроме того, цифры кода не несут ни­ какой смысловой (информационной) нагрузки, и это затрудняет их запоминание.

Иерархический метод заключается в том, что множество X делят по какому-либо признаку на группы (подмножества). Образовавшиеся группы назовем группами 1-го уровня иерархии, или подмножествами 1-го уровня и вновь разделим каждую группу по новому признаку на подгруппы, которые будут группами 2-го уровня иерархии или подмножествами 2-го уровня. Такое деле­ ние продолжают до тех пор, пока в подгруппах не останется по

128

о

одному элементу, причем число групп каждого уровня не должно превышать 10. Пронумеровав подгруппы внутри группы и приписав получившиеся цифры к номеру группы, получаем номер подгруппы (рис. 14). Номер группы, содержащей только одну характеристику, назовем кодом этой характеристики. Каж­

можно определить по указанным выше формулам, при этом ма­ ксимальная длина кода будет равна количеству уровней. При неравномерном -делении в некоторых группах уже на каком-то промежуточном уровне остается не более одной характеристики, поэтому последние имеют более короткий код. Для приведения кодов к одинаковой «длине» используют, например, цифру 0 — как признак того, что характеристика не входит в группы дан­ ного уровня. Поэтому в разряды, соответствующие уровням, в группы которых характеристика не входит, ставят нули. Все параметры кода также определяются по приведенным выше формулам, только под Р понимают максимальную длину кода, равную числу уровней деления, а не округленное значение Р '. Остальные обозначения имеют тот же смысл. Рассмотрим пример, показанный на рис. 14, для которого 5 = 9, Р — 3. Пусть С — максимальное количество подгрупп, на которые можно разделить

=1,58 бит; / о = 0,5.

Таким образом, избыточность кода достигает 50%. При более

рациональном делении (рис. 15) можно получить Р' = 3 и избы­ точность кода свести к нулю.

Как видно из табл. 21, используемая емкость быстро умень­ шается при увеличении Р и уменьшении Я. Если придерживаться

т. е. иметь запас кодов, то придется ограничиться значением Р не более 2—3 при Н = 8-S-9, т. е. емкость множества характе­ ристик не должна превышать 1000 единиц. Если необходимо ис­ пользовать коды с большей длиной, то желательно только на предпоследнем уровне оставлять некоторые группы в запасе. Оставив в запасе одну-две подгруппы из групп низшего уровня, можно использовать коды любой длины при используемой емкости не менее 80%.

Смешанный метод присвоения кодов состоит в том, что сначала применяют иерархический метод, до тех пор пока емкости полу­ чившихся групп не станут такими, когда можно использовать метод последовательного перечисления, так как число харак­ теристик в группах больше 10 (иначе это будет чисто иерархиче­ ский метод), то позиционность кода нарушается. Если первые несколько разрядов отражают уровни деления, то последние просто обозначают порядковый номер характеристики. Часто для удобства запоминания кода такие разряды отделяют разде­ лителями: точкой, тире и т. д. (рис. 16).

Позиционный метод присвоения кодов заключается в следу­ ющем. Множество характеристик X делят на 5 подмножеств, каждое из которых состоит из одной характеристики. Длина кода для этих характеристик равна S. За каждой позицией кода закреплено одно множество. Обычно за самыми младшими (или старшими) позициями кода закрепляют наиболее часто встре­ чающиеся множества (характеристик). Если данная деталь имеет

в слишком большой длине кода и соответственно большой его избыточности. Например, при S = 20 величина Р' = 20, а / 0 = = 188%. Область использования ограничивается значениями Р до 20. Метод находит применение для карт с краевой перфора­ цией, а также для таких множеств X, в которых содержится не

130

Цифры кода

Рис. 16. Смешанный способ кодирования

одна, а несколько характеристик, могущих принадлежать одной детали. В последнем случае код содержит не одну, а несколько единиц, и его избыточность уменьшается.

Символьный метод основан на применении условных обозна­ чений (шифров), удобных для ввода в ЭВМ. Для этого на базе выбранного алфавита разрабатывают систему шифров и фикси­ руют ее в виде кодировочных таблиц. Шифры образуют таким образом, чтобы последовательность составляющих их символов была мнемонической и ассоцировалась с кодируемой характери­ стикой. Краткая фраза может быть закодирована почти без изме­ нений. Например, имеющаяся в чертеже детали запись «Хим. ОКС» на формализованном языке записывается в виде «ХИМ ОКС». Символьное кодирование наименований характеристик неудобно для машинной обработки, на внутреннем языке желательно при­ менять числовые коды. Это вызвано не только стремлением более компактно записать информацию, что важно при больших объемах массивов, но и небходимостью иметь единый для подсистем АСТПП и АСУП язык опознания и обмена информацией (язык обращения к ИПС). Например, для обозначения наименования характери­ стики может служить шестизначный код вида ХХХХ XX, где первые четыре знака представляют шифр (код) наименования характеристики, а два последних — размерность или вид харак­ теристики.

Необходимость фиксировать размерность характеристики вы­ звана тем, что она для одной и той же характеристики в разных системах может быть различной и при обмене информацией это необходимо учитывать. Значение безразмерной характеристики может быть представлено целым числом, фразой с фиксированным числом символов и т. д. При специальных способах организации массивов в них могут фигурировать специальные характеристики типа адресов и ссылок на другие массивы. Пример кодирования размерностей и видов характеристик дан в табл. 22.