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

возможность используют когда машинное решение какой-либо задачи оказывается слишком сложным, а технолог может решить ее просто и быстро. Сложность алгоритма зависит и от принятого способа описания конфигурации изделия. Существуют универ­ сальные и отдельные специализированные системы кодирования штампуемых, круглых и некруглых деталей, а также изделий, обрабатываемых на станках с программным управлением. Спе­ циализация систем кодирования позволяет снизить в 2,5—3 раза число двоичных разрядов, необходимых для представления данных чертежа детали в ЭВМ. Это ведет к упрощению участков алго­ ритма, связанных с переработкой входной информации, а следова­ тельно, к упрощению всего алгоритма проектирования технологии.

Однако слишком специализированные системы кодирования и алгоритмы имеют узкую область применения и в условиях мелко­ серийного производства может наступить такое положение, когда многообразие систем кодирования и алгоритмов станет препят­ ствием для практической их реализации. Поэтому, отмечая общую тенденцию к специализации систем кодирования и алгоритмов, следует постоянно иметь в виду возможности использования уни­ версальных систем кодирования. Конструктивные элементы ото­ бранных деталей должны быть характерны для большинства из них, чтобы создаваемые алгоритмы охватывали более широкую их номенклатуру. Этой задаче служит систематизация элементов деталей. Нерационально учитывать в алгоритме уникальные конструктивные и редкие технологические ситуации, так как они значительно усложняют алгоритм, не давая должного эффекта. Здесь важное значение имеет статистический анализ, устанавли­ вающий связь между частотой использования определенного участка алгоритма и его сложностью. Очевидно, что для редко встречающихся случаев проектирования не следует предусматри­ вать сложные расчеты, а достаточно ограничиться упрощенными и приближенными.

Общий алгоритм проектирования состоит из большого числа частных алгоритмов. Характер связи последних между собой опре­ деляет структуру общего алгоритма. Структурные варианты весьма многочисленны, в связи с чем возникает задача выбора оптималь­ ной структуры. Прежде всего блок-схемы частных алгоритмов организуются между собой по иерархическому принципу. Блоксхемы первого, самого высокого уровня дают принципиальные решения и расчеты в первом приближении, например выбор за­ готовок, назначение последовательности обработки и т. п. Даль­ нейшее уточнение и детализация решений осуществляются после­ довательно блок-схемами низших уровней. Такое построение ал­ горитма открывает большие возможности для’ корректирования блок-схем в зависимости от результатов статистического анализа, а также позволяет корректировать отдельные блок-схемы, не на­ рушая общей структуры алгоритма при учете особенностей конк­ ретного производства.

Структурные усовершенствования дают возможность упро­ стить алгоритм за счет рациональной связи между исходными, промежуточными и окончательными данными расчетов. На пер­ вой стадии целесообразно выбрать тот набор алгоритмов, который обеспечит разработку технологических процессов для узкой, но часто встречающейся номенклатуры деталей применительно к выбранному виду производства и типу оборудования. Этот на­ бор, назовем его базовыми алгоритмами, построенный по иерар­ хическому принципу с учетом информационного единства, является как бы «каркасом» всей системы. В процессе эксплуатации он по­ полняется алгоритмами, расширяющими область использования системы как по объектам, так и по виду производства и типам обо-- рудования. Основой для рационального выбора базовых алго­ ритмов является систематизация деталей по форме, размерам, материалу и анализ технологических процессов по выбранной номенклатуре деталей.

Особого внимания заслуживает выбор оптимального процесса обработки. Как известно, он осуществляется путем сравнения по себестоимости нескольких возможных вариантов. Это наиболее верный, но и наиболее трудоемкий путь. Даже применение ЭВМ третьего поколения для таких расчетов, ввиду сложности про­ грамм АПТ и высокой стоимости машинного времени, при боль­ шом числе рассматриваемых вариантов экономически оказывается нецелесообразным. При использовании машин Единой системы ЭВМ принцип типизации технологических решений остается важней­ шим условием эффективного функционирования систем АПТ. Таким образом, современный подход к созданию систем АПТ требует: преимущественного использования ЭВМ третьего по­ коления, обладающих хорошим быстродействием, большой па­ мятью и развитым математическим обеспечением; обязательного наличия в своем составе ИПС, основанной на единстве инфор­ мационного обеспечения между подсистемами АСТПП; иерархи­ ческого принципа построения алгоритмов и использования их базового набора, обновленного уже в процессе функционирования системы АПТ; унифицированной технологии и типизации реше­ ний при разработке алгоритмов.

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ

Алгоритмом решения задачи будем называть строго заданную последовательность действий, приводящую к решению задачи. При их создании различают алгоритмы, отображающие общий по­ рядок решения всей задачи, и частные алгоритмы, относящиеся к отдельным вопросам данной задачи.

При описании общие алгоритмы оформляют графически в виде общих блок-схем, называемых макросхемами. Макросхема со­ держит наименования частных задач и отражает последователь­ ность их решения, т. е. связи между частями алгоритма, источ-

194

Рис. 26. Микросхема процесса решения технологической задачи на ЭВМ

никами вводимой информации и характеристиками получаемых результатов. При записи микросхем используют графические сим­ волы, приведенные в табл. 36. Тогда процесс решения технологи­ ческой задачи на ЭВМ можно представить в виде, показанном на рис. 26. Здесь не раскрыто содержание вычислений на ЭВМ. Это может быть сделано на отдельной блок-схеме, если задача яв­ ляется достаточно сложной. В качестве примера приведем макро­ схему проектирования технологического процесса обработки лис­ товых деталей методом поэлементной штамповки (рис. 27). Она состоит из отдельных блоков, предназначенных для решения част­ ных (локальных) задач.

Над каждым блоком слева вверху записывают буквенное обо­ значение блока, а внутри — наименование блока. При разработке макросхемы необходимо четко определить цель и область приме­ нения задачи, выбрать метод ее решения, определить, если необ­ ходимо, критерий оптимальности решения и накладываемые на него ограничения. После этого нужно выяснить, какие документы будут использоваться в качестве входных и в каком виде необ­ ходимо получить ответ, какова структура входных и выходных документов и что представляют собой реквизиты, образующие до­ кумент, т. е. их наименование, обозначение, вид реквизита (циф­ ровой, алфавитно-цифровой), длину реквизита в знаках, размер­ ность и диапазон изменений. Затем определяют состав входных и выходных массивов, их структуру и вид переменных (цифровой, алфавитно-цифровой), указывают связь решаемой задачи с дру­ гими и ее место в общем комплексе задач, устанавливают, какой будет периодичность решения задачи.

При проектировании технологических процессов основным входным документом.является кодировочная ведомость с описанием детали, а выходным — технологические карты (маршрутные и операционные), а также различные группировочные ведомости и

Таблица 36

Графические символы, используемые в схемах технологических алгоритмов *

* Обозначения рекомендованы ВНИИНМАШем.

196

ряд других документов с нормативной информацией, необходимой для АСУП. Входной массив представляет собой описание детали на внутреннем языке, выходные массивы — описание соответ­ ствующих документов на том же языке. При первичном составлении макросхемы часто еще не ясно, какая технико-экономическая информация может понадобиться при решении локальных задач. В процессе алгоритмизации частных задач выявляют необходимые документы и определяют структуру массивов с постоянной технико­ экономической информацией. В описании окончательного ва­ рианта макросхемы указывают все документы, необходимые для решения задачи, и те массивы, в которых фиксируется информация из этих документов. Если в системе АПТ не предусматривается использование информационно-поисковой системы, то необхо­ димо составить дополнительную блок-схему по решению задачи ввода массивов с постоянной информацией и проведения в этих массивах заданных изменений. При наличии ИПС в макросхеме нужно предусмотреть блок, при помощи которого можно автома­ тически формулировать необходимые запросы к ИПС. В этом слу­ чае ввод постоянной информации и проведение изменений осу-

197

0 -й уровень

1-й уровень

1 -й уровень

Рис. 28. Иерархический принцип построения системы А ПТ

ществляются автономно при помощи ИПС. Как указывалось, алгоритмы системы АПТ должны строиться по иерархическому принципу (рис. 28). Основные блоки макросхемы соответствуют нулевому уровню иерархии и оформляются в виде основных про­ грамм. Каждый блок, в свою очередь, делится на новые блоки, образующие более низкий уровень иерархии (1-й уровень). Они представляют собой решение более мелкой, но законченной задачи. Таким образом, для каждого блока нулевого уровня может быть составлена макросхема 1-го уровня иерархии и так далее (схема 16). Деление обычно выполняют так, чтобы число блоков не превы­ шало 9. Деление, как показала практика, целесообразно закан­ чивать на 3—4-м уровнях. Задачи на последнем уровне нерацио­ нально дробить на новые блоки, так как они представляют собой последовательность элементарных действий, которые более удобно выражать при помощи микросхемы.

Алгоритмизация задачи на уровне микросхемы осуществляется в несколько стадий. Они включают разработку и запись алгоритма при помощи содержательных понятий, условных обозначений и графических символов с последующей его записью на алгоритми­ ческом языке. Пусть, например в макросхеме 4-го уровня имеется блок В123 «Назначение развертки». Запись микросхемы в содер­ жательных обозначениях имеет следующий вид: развертку на i-ю ступень назначать, если материал детали — сталь, применяемая при обработке на токарных автоматах; ступень неконусная; длина ступени больше половины ее диаметра; класс точности диа­ метрального размера 1, 2, 2а, 3 или класс шероховатости ступени 6, 7, 8-й и т. д. Просмотр начать с крайней правой внутренней ступени и кончить ступенью, доступной для обработки на данной операции.

199

Схема 16

Пример микросхемы 1-го уровня иерархии (без указания входных и выходных массивов)

Переход к поиску штампа' для нового элемента

Таким образом, по существу, запись в содержательных обо­ значениях представляет собой выписку из общепринятых техно­ логических или принятых на данном предприятии правил. Эти правила собирают на этапе сбора данных и оформляют в соответ­ ствующих документах. На основе анализа отбирают лишь те пра­ вила, которые являются наиболее прогрессивными и соответствуют области использования системы АПТ. На этом этапе алгоритм может быть выражен и в графическом виде (рис. 29). Стрелка «Вход» приводит к первому блоку, в котором формируется ответ на вопрос: является ли материал детали алюминиевым или мед­ ным сплавом. Если ответ утвердительный, то развертывание не назначается. В случае отрицательного ответа по стрелке «нет» приходим к первому блоку, который определяет общую последо­ вательность просмотра ступеней отверстия: сначала крайнюю пра­ вую, а затем все остальные. Для первой ступени последовательно формируются ответы на вопросы: имеется ли конус, длина ступени меньше половины диаметра и т. д. В зависимости от характера ответа определяют, нужно ли назначать развертку. В любом случае стрелки сходятся в квадрат проверки логического условия i = со. Это означает, что номер просматриваемой ступени сравни­ вается с номером конечной ступени, доступной для обработки. Если имеется всего одна ступень, то условие i = 1 будет сразу выполнено и по стреле «да» попадаем на «Выход».

Этим заканчивается последовательность действий, предусмо­ тренных алгоритмом для рассмотренного простейшего сочетания параметров детали. В том случае, когда имеется не одна, а не­ сколько поверхностей, необходимо повторить указанные действия для каждой из них. Тогда после просмотра очередной i'-й ступени

200

Рис. 29. Алгоритм назначения развертки:

i — номер ступени отверстия; и — наибольший номер сту­ пени, доступной для обработки на данной операции

номер рассматриваемой поверхности увеличивается на единицу, т. е. выполняется операция i — i + 1. После нее стрелка ведет к блоку проверки наличия конуса, и таким образом осуществляется повторение действий для каждой поверхности до тех пор, пока не будет выполнено условие i = а> и все поверхности не будут про­ смотрены. Однако при таком описании алгоритма в нем исполь­ зуются такие содержательные понятия, как конус, ступень, класс шероховатости, класс точности и т. д. Эти понятия необ­ ходимо формализовать и выразить в виде условных обозначений. Последние должны быть такими, чтобы их не приходилось пере­ делывать при записи на алгоритмическом языке, который выбирают исходя из принятой системы автоматизации программирования. Для данного примера введем обозначения, используемые в авто­ коде «Инженер» (АКИ): КОД — массив с кодами формы ступеней; КОД 111 — обозначение i-ro элемента массива (для цилиндрических ступеней код формы 200, для конических — 210); М — обозна­ чение кода группы материала (код 10 — группа сталей, которые

201

массива, обозначающий код класса точности на диаметральный размер i-й ступени; КЧ |1| — элемент массива КЧ, обозначающий код класса шероховатости поверхности i-й ступени; LD|I|—элемент массива LD, обозначающий отношение длины ступени к диаметру

Теперь необходимо записать алгоритм в виде графической мик­ росхемы с использованием условных символов (см. табл. 36). Действия, связанные с вычислением, записывают с использова­ нием символа «операция», а связанные с проверкой условий — «пе­ реход». В графических символах типа «переход» проставляют ус­ ловие, выражающее некоторое отношение, например Хга (рис. 30),

некоторой числовой константы. Если условие выполняется при заданном значении переменной, т. е. если элементарное высказы­ вание хга истинно (х —значение переменной X), то осуществляется переход по стрелке «да», в противном случае — по стрелке «нет». Например, если X равно 2, то отношение X |> 3 не выполняется,

ческой микросхемы с использованием условных обозначений и символов. В результате выполнения действий переменной INS | 11 присваивается значение 36. Оно означает, что для обработки 1-й поверхности назначен режущий инструмент с кодом 36, т. е. раз­ вертка. Если INS 111 = 0, то значит, развертка не назначена. Как видно из этого примера, здесь применяются многократные вычисления по одной и той же логической цепи действия, т. е. для каждой ступени проводятся одинаковые логические проверки. Такие многократные действия, называемые циклами, являются одним из характерных приемов, используемых при создании ал­ горитмов. Каноническая схема организации цикла приведена на рис. 33, а пример организации цикла по одной переменной — на

202