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

Таблица 50

Общий вид информационной таблицы

(т. е. с входными таблицами IV или V типов). Выборка решения из АТ происходит следующим образом. Если удовлетворяется от­ ношение х^Гц-ац, то переходят к элементу данной строки таблицы, находящемуся в следующем столбце. Далее берут следующее зна­ чение из строки текущих параметров и проверяют отношение

Xj + \ r i, l'+la i, /+!•

Таблица 52

Информационная таблица технических характеристик круглошлифовальных станков

Если заданное отношение не выполняется, то существляют переход по адресу. Адрес перехода может быть трех типов: 1) «стан­ дартный» адрес, определяющий переход к первому элементу сле­ дующей по порядку строки АТ данного столбца (этот адрес спе­ циально не указывался); 2) метка автокодовой программы, к ко­ торой осуществляется переход из данной АТ; 3) номер строки и столбца данной АТ. Процесс просмотра элементов заканчивается, если следующим элементом строки оказывается решение Сп т. е. некоторому параметру Z присваивается числовое значение, или если происходит выход из АТ по метке к какому-либо участку программы. '

Т а б л и ц а 5 3

Общий вид алгоритмической таблицы

226

Язык записи АТ подразделяется на два уровня: внешний, на котором производится запись алгоритмов, и внутренний, на ко­ тором АТ обрабатываются в процессе счета. Во внешнем языке используются символы АКИ, при этом русский алфавит приме­ няется для названия АТ и пояснения к ней. Если элемент таблицы ri+i,iai+bi совпадает с элементом ritjaltl-, то вместо r,-+1i/а(Ч1,,• может быть проставлен в соответствующей клетке АТ символ «.». Если знаки отношений г1+1,, и /у,, совпадают, то знак отношения ri+j,y может быть опущен. Знак «^_» (пробел) обозначает безуслов­ ный переход к следующему столбцу данной строки.

После того как алгоритмическая таблица записана на внешнем языке, производится перфорация ее данных на перфоленте, ввод перфоленты в ЭВМ, перевод АТ на внутренний язык и запись на магнитную ленту. Программа обработки алгоритмических таблиц оформлена в виде библиотечной программы АКИ, которой при­ своен номер 250. В том месте программы, где должен находиться алгоритм, записанный при помощи АТ, производится обращение к библиотечной программе 250:

где N — номер таблицы в группе AT; AML — идентификатор ад­ реса на магнитной ленте для группы АТ; Х\ 1 | — идентификатор первого элемента массива (массив входных переменных); Z — иден­ тификатор выходной переменной. Характеристика станков-ав­ томатов, условия и алгоритмическая таблица для их выбора даны в табл. 54, 55.

228

Информация, обведенная жирной рамкой, вводится в машину. В автокодовой программе вместо записи на семи листах будет за­ пись типа выражения (14). Рассмотрим, как происходит выбор модели автомата при помощи АТ. Пусть взята деталь со следую­ щими значениями параметров: Z = 6; Z = 14; М = 1; DR = 10; LZ = 40 (условные обозначения расшифрованы в табл. 54). Та­ ким образом, массив исходных данных (обозначим его как со) имеет вид со = (6, 14, 1, 10, 40). В результате вычисления перемен­ ной Q будет присвоено значение 3; этот шифр обозначает, что де­ таль можно обработать на станке модели 1Б118. Правильность такого решения легко проверить по табл. 54. Поиск решения шел по следующим клеткам табл. 55: ап , ап , ав2, а72, а73, (Ц4, а25, г/2в.

При этом стандартный адрес использовался при переходе от элемента аХ1 к а61, от ав2 к а72; адрес с использованием номера строки и столбца применялся при переходе к а24.

Достоинством алгоритмических таблиц является наличие адреса перехода, что позволяет записывать сложные связи (без циклов) между входными условиями. Все указанные выше формализован­ ные процедуры оформлены как стандартные программы в основном для ЭВМ «Минск-32».

Это позволяет, как уже говорилось, использовать их для обра­ ботки таблиц различного характера. При создании стандартных программ можно различить два подхода: разработку программ для выборки из таблиц, представленных в виде массивов, и записи таб­ лиц в памяти в наиболее компактном виде; автоматическое преоб­ разование логики таблицы в машинную программу, обеспечиваю­ щую наиболее быструю выборку для каждой таблицы [4].

При первом подходе различают запись результирующей таб­ лицы на внешнем и внутреннем языках. Запись на внешнем языке для структурных, информационных, алгоритмических таблиц, а также для таблиц применяемости позволяет максимально при­ близиться к таблицам, применяемым при ручном проектировании технологических процессов и тем самым облегчить сбор исходных данных. При записи таблиц используют условные обозначения переменных и символы «=» «5 г», «s£» и т. д. По специальным программам осуществляется ввод таблиц, перевод их на внутрен­ ний язык, удобный для машинной выборки. Простые таблицы мож­ но сразу оформлять на внутреннем языке, как это делается, на­ пример для процедур Fx и F 2, что позволяет упростить программу перевода и процедуру ввода изменений.

При втором подходе введенные таблицы преобразуются в ма­ шинную программу и процесс решения по такой программе осу­ ществляется в несколько раз быстрее, чем при использовании стандартных программ выборки из таблиц. Однако трансляция таблиц, а также ввод изменений требуют значительного машинного времени. Для систем АПТ, разработка и эксплуатация которых сопровождается введением изменений в алгоритмах, в настоящее время преобладает первый подход.

229

РАЗРАБОТКА И ОТЛАДКА ПРОГРАММ

Одним из ответственнейших и трудоемких этапов разработки системы АПТ является разработка и отладка программ. Сущность программирования заключается в записи на каком-либо языке тех­ нологического алгоритма, выраженного в виде микросхемы. Можно условно выделить четыре группы языков программирования: машинные; машинно-ориентированные; универсальные (алго­ ритмические); проблемно-ориентированные. В первой группе алгоритм решения задачи записывается при помощи машинных команд; т. е. того внутреннего языка, на котором работает ЭВМ.

Запись на машинном языке чрезвычайно сложна и в настоящее время практически не применяется. Из машинно-ориентированных языков одни ближе к машинным (например, язык символического кодирования — ЯСК для ЭВМ «Минск-32»), другие — к универ­ сальным (например, автокод «Инженер»-АКИ). В этих языках, предназначенных для конкретной модели ЭВМ, вместо адресов переменных используются их условные обозначения, а вместо машинных кодов — обозначения, выраженные в форме удобной для запоминания (так называемые мнемонические обозначения).

Алгоритмические языки являются машинно-независимыми, т. е. не привязанными к конкретной модели ЭВМ, а форма записи про­ граммы при их использовании максимально приближена к обще­ принятым в математике. Среди универсальных языков наибольшее распространение получили АЛГОЛ, ФОРТРАН, КОБОЛ и ряд других языков. Запись на машинно-ориентированном или алгоримическом языке перфорируется и вводится в ЭВМ. Далее по специальной программе, называемой транслятором, эта запись автоматически перерабатывается в набор машинных команд, ко­ торый и является машинной программой, реализующей заданный алгоритм.

Проблемно-ориентированные языки характеризуются тем, что

вних содержится большое количество стандартных процедур, ориентированных на решение определенного класса задач.

Внастоящее время в связи с внедрением на предприятиях ЭВМ «Минск-32» и машин Единой системы ЭВМ, имеющих развитое математическое обеспечение, представляется целесообразным ис­ пользовать алгоритмические языки типа ФОРТРАН и КОБОЛ,

внаибольшей степени отвечающие специфике АПТ. Одним из языков программирования, применяемых для систем АПТ, яв­ ляется автокод «Инженер» (АКИ). Он характеризуется нагляд­ ностью и простотой записи.

Опыт эксплуатации АКИ в Ленинградском институте точной механики и оптики показал его принципиальную возможность и эффективность при создании систем АПТ. Составление микросхем

сиспользованием условных обозначений, применяемых в АКИ, облегчает в дальнейшем запись алгоритма на этом языке. В ка­ честве примера применения языка программирования для записи

230

алгоритмов АПТ кратко рассмотрим программирование с исполь­ зованием автокода «Инженер».

Алгоритм, выраженный в виде микросхемы, записывается про­ граммистом на входном языке АКИ. Таким образом создается автокодовая программа (АП), которая заносится на перфоленту и вводится в ЭВМ. При помощи так называемой программирующей программы или транслятора автоматически составляется рабочая программа в машинных командах, по которой в дальнейшем и производят необходимые вычисления. При записи на входном языке АКИ используются цифры и другие символы: русские за­ главные буквы — для наименования операторов, латинские — для наименований переменных и функций, а также некоторые специальные обозначения. Запись АП осуществляется при помощи операторов. Всего во входном языке имеется 17 операторов, поль­ зуясь которыми, можно составить программу любой сложности. Рассмотрим некоторые операторы. Оператор ЕСЛИ управляет ходом вычислительного процесса. Он содержит условие, выпол­ нение которого проверяется, а также метку того участка програм­ мы, к которому передается управление при выполнении условия. В случае невыполнения условия управление оператора передается следующему оператору. В операторе используют знаки: ) соот­ ветствует «больше»; (— «меньше»;) = — «больше или равно» и др. Например, запись

ЕС Л И _П _) V | /, Л _ Т О _ 5 Х

обозначает, что если переменная D по величине больше элемента V\ /, J |, находящегося в строке I и /- м столбце массива V, то необходимо перейти к участку АП с меткой 5. Эта же метка ста­ вится перед оператором, которому передается управление. При

предназначен для организации циклов в автокодовой программе. Его ставят в конце цикла. Метка, следующая за названием опе­ ратора, указывает, с какого места автокодовой программы будет начинаться цикл. В операторе указывают параметры, подлежащие изменению при каждом прохождении цикла, и правила их изме­ нения. Например, запись

ПОВТОРИТЬ_2_ / =2_(1)-10Х

означает: повторить 10 раз вычисления по автокодовой программе от оператора с меткой 2, всякий раз увеличивая индекс I на 1 (начиная с / = 2). Оператор ПЕРЕЙТИ — оператор безусловного перехода. После наименования оператора ставится автокодовая метка того участка программы, к которой переходят вычисления.

231

При помощи оператора ВЫЧИСЛИТЬ осуществляются расчеты по формулам. Все переменные правой части формулы должны быть определены в предшествующих операторах. Пример записи:

ВЫЧИСЛИТЬ^* = Y : Z + А — 32,5Х-

Рассмотрим, как можно записать в виде АП микросхему назна­ чения развертки, приведенную на рис. 32:

• • •

ЕСЛИ ^ : М „ = 1 0 _ Т О „ 6 £

2. ЕС Л И _ : КОД| I |_ = 2 2 0 „ Т О _ 4 Х E O IH _L D | I 1Д (0,5_ТО и 4Х

Е СЛ И _ : КТ 1 1 1_(4__Т О „3^

ЕСЛИ^_ : К Ч 11 L (5 _ T O _ 4 X

3. ВЫЧИСЛИТЬ^ : INS | I | = 3 6 ^

ПЕР_5Х

4. ВЫ ЧИСЛИТЬ^: I N S |I .|= 0 ^

5. П О В Т О Р И Т Ь _2 _ 1= 1 _(1). W *

6. . . .

Двоеточие после названия оператора обозначает, что вычис­ ления проводят над целыми числами.

Автокодовые программы перфорируются в международном телеграфном коде М-2 на аппаратах СТА-2М на пятидорожечную перфоленту. После ввода перфоленты в ЭВМ «Минск-22» прово­ дится трансляция АП, причем в процессе трансляции осуществ­ ляется контроль синтаксических и семантических ошибок, которые могут содержаться в АП. Результатом работы транслятора яв­ ляется машинная программа, называемая рабочей, по ней можно вести расчеты. В процессе трансляции при необходимости на АЦПУ печатаются автокодовая и рабочая программы, распределение па­ мяти и таблица адресов меток, соответствующих рабочей про­ грамме.

В случае неправильной записи автокодовой программы при трансляции возникают аварийные остановы, примеры которых приведены в табл. 56. Для устранения обнаруженных ошибок проводят корректирование АП и правку перфоленты с программой. При правке перфоленты на аппаратах СТА-2М перфорируются исправляемые строки программы и вклеиваются в перфоленту на место строк с ошибками, после чего трансляцию повторяют. Ра­ бочую программу отлаживают на пробных расчетах, при этом

232

используют контрольные примеры, просчитанные вручную по микросхемам. При несовпадении результатов машинного и руч­ ного расчетов производят поиск ошибок в автокодовой программе и их устранение. Для упрощения процесса поиска ошибок реко­ мендуется в процессе отладки программы выводить на печать про­ межуточные результаты. С этой целью в АП вставляют операторы вывода значений переменных и массивов на быстродействующий печатающий механизм (БПМ). Дополнительные операторы в про­ грамму включаются при помощи корректировочного оператора ВСТАВИТЬ. После отладки отладочная печать обычно удаляется из рабочей программы. Если в отлаживаемой программе проис­ ходит «зацикливание», то для отладки используют таблицу адресов меток и рабочую программу. Кроме того, при отладке применяют ряд обслуживающих и отладочных программ, ускоряющих работу. Рабочие программы после отладки включаются в библиотеку ра­ бочих программ (БРП), которая хранится на магнитной ленте. Включение программы в БРП позволяет выполнять расчеты без проведения трансляции перед каждым расчетом.

Несмотря на применение таких языков программирования, как АКИ или ФОРТРАН, трудоемкость программирования и от­ ладки систем АПТ из-за сложности алгоритмов все же довольно высока. Поэтому основным приемом совершенствования програм­ мирования и отладки является максимальное использование стан-

233

дартных программ (ввода, вывода, поиска, обмена с внешним за­ поминающим устройством) и программ, реализующих табличные алгоритмы. Комплекс таких программ применительно к АКИ и ЭВМ «Минск-22» приведен в работе [16]. Время отладки можно уменьшить за счет одновременной трансляции нескольких про­ грамм, т. е. при мультипрограммном режиме работы ЭВМ. Кроме того, помогает отладке программ применение режима диалога «человек-машина». Один из важных принципов создания комплекса программ АПТ — их модульность, позволяющая осуществить ие­ рархическое построение. Каждый блок алгоритма на i'-м уровне иерархии оформляется как отдельная программа (программный модуль). Управление последовательностью выполнения расчетов от модуля к модулю выполняет управляющая программа данного уровня иерархии. Это позволяет быстро заменять блоки новыми, составлять комплекс программ, в наибольшей степени отвечающий специфике предприятия. Модульный принцип программирования— удобное средство для наращивания базовых алгоритмов в про­ цессе эксплуатации системы, необходимое условие развитой си­ стемы введения изменения и, следовательно, нормального функ­ ционирования системы АПТ. Основой системы ввода изменений являются хорошо развитое математическое обеспечение (наличие операционной системы), комплекс стандартных процедур, ориен­ тированных на решение данного класса задач, широкое применение в изменяемой системе табличных алгоритмов.

РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ АПТ

Рассмотрим методы расчета экономической эффективности на примере системы АПТ холодной штамповки для одного из ленин­ градских заводов. Производство листовых деталей на данном за­ воде носит мелкосерийный и индивидуальный характер, поэтому было решено ориентировать АПТ на проектирование технологи­ ческих процессов поэлементной штамповки на базе группового метода. При разработке системы в первую очередь была определена типовая структура, разработаны базовые алгоритмы и созданы различные универсальные программы (поиска, печати и т. д.). Блок-схема системы О-го уровня иерархии приведена на рис. 28.

За основу примем методику расчетов, разработанную в Ин­ ституте технической кибернетики АН БССР [4], а за базу сравне­ ния обычную систему АПТ, создаваемую в течение четырех лет. Внедряемая система начинает эксплуатироваться, как только будет образована типовая структура и созданы базовые алго­ ритмы. В процессе эксплуатации проводится расширение и со­

нивать варианты будем только после приведения системы к этому

234