Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
АВТОМАТИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Проблема автоматизации разработки технологических процессов заключается в наличии неопределенности связей между качественными показателями изделия, параметрами режимов изготовления, состоянием технологических систем, а также несовершенством методики разработки процессов, низким уровнем ее формализации, многовариантностью технологических решений одной и той же задачи и др. Например, при одних и тех же режимах обработки заготовки на станках одной и той же модели точность обработки будет разной, так как станки находятся в разном состоянии, которое нигде не фиксировано. Другими примерами является выбор технологических баз при разработке технологических процессов, который осуществляется не в соответствии со строго формализованной методикой, а по ряду рекомендаций. Все это не позволяет полностью исключить участие человека из разработки технологических процессов.
При автоматизированном проектировании проектировщик должен решать творческие задачи, а компьютер - задачи, функции которых связаны в основном с выполнением нетворческих или умственно-формаль - ных процессов при проектировании.
Дальнейшее развитие теории проектирования и вычислительной техники позволяет постепенно использовать вычислительную технику для решения творческих задач. Однако это возможно при устранении неопределенности постановки задачи, совершенствования методики разработки технологических процессов и повышения уровня ее формализации. Поэтому решение задачи автоматизации разработки технологических процессов должно начинаться с формализации методики их разработки.
При существующем состоянии методологии разработки технологических процессов в зависимости от конкретных условий различают несколько уровней проектирования: разработку принципиальной схемы технологического процесса, проектирование технологического маршрута обработки детали, проектирование технологических операций, разработку управляющих программ для оборудования с числовым программным управлением.
При автоматизированном решении задачи взаимодействие техноло - га-проектировщика с ЭВМ представляет процесс обмена информацией в определенном режиме. Различают два основных режима: пакетный (автоматический) и диалоговый (оперативный)
При пакетном режиме технолог-пользователь и программист, как правило, не имеют прямой связи с ЭВМ. Тексты программ, результаты их проверки и решения технологической задачи передаются через оператора ЭВМ. Пакет прикладных программ представляет комплекс программ и предназначен для решения определенного класса близких друг другу технологических задач, например, проектирование технологического маршрута обработки деталей определенного класса, сборки узлов и сборочных операций заданного типа.
Диалоговый режим эффективен при решении творческих задач, когда требуется эвристический подход (распознавание геометрических образов деталей, размерных и топологических связей между элементарными геометрическими образами с целью оптимального выбора схем базирования, проектирование маршрута обработки, сборки и др.).
Вместе с тем при диалоговом режиме значительно увеличиваются затраты на создание программного обеспечения, возрастают затраты на проектирование. Можно создавать пакеты программ, позволяющих накапливать опыт проектирования и формировать алгоритмы классификации, генерирование понятий, поведение. Поэтому возникла и решается задача создания автоматизированных систем проектирования технологических процессов (САПР ТП) в режиме диалога с последующим переходом к пакетному (автоматическому) режиму более высокого уровня путем использования программ обучения.
САПР ТП имеет следующее обеспечение автоматизированного проектирования.
Методическое обеспечение - совокупность документов, устанавливающих состав и правила отбора и эксплуатации средств обеспечения проектирования, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования.
Информационное обеспечение - совокупность сведений, необходимых для выполнения проектирования, представленных в заданной форме.
Математическое обеспечение - совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, необходимых для проектирования, представленных в заданной форме.
Лингвистическое обеспечение - совокупность языков проектирования, включая термины и определения, правила формализации естественного языка и методы сжатия и развертывания текстов, необходимых для проектирования, представленных в заданной форме.
Программное обеспечение - совокупность машинных программ, необходимых для проектирования, представленных в заданной форме. Программное обеспечение делят на две части: 1) общее программное обеспечение (операционная система), которое необходимо для функционирования ЭВМ; 2) специальное программное обеспечение, которое включает все программы решения конкретных проектных задач.
Техническое обеспечение - совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для проектирования.
Организационное обеспечение - совокупность документов, устанавливающих состав проектной организации и ее подразделений, связи между ними, их функции, а также форму представления результата проектирования и порядок рассмотрения проектных документов, необходимых для выполнения проектирования.
Многие из перечисленных видов обеспечения требуют разработки баз данных и, как следствие, разработку баз знаний.
Анализ различных САПРТП показывает следующее. Задачи, решаемые при разработке единичных технологических процессов изготовления деталей на основе процессов-аналогов, являются формализуемыми, что нашло отражение в создании значительного числа систем автоматизированного проектирования технологических процессов, использующих принцип типовых решений. Эти системы можно рассматривать как отдельные программные модули, которые могут входить в состав АСТПП.
Наиболее трудно формализуемой задачей, решаемой при разработке единичных технологических процессов изготовления деталей, является выбор технологических баз и создание маршрутной технологии, при разработке которой необходим синтез структуры маршрутного технологического процесса (определение состава и последовательности технологических операций). В математической постановке эта задача сводится к поиску вариантов структур в счетных множествах с весьма значительным, хотя и ограниченным числом элементов. Задачи, решаемые при разработке операционной технологии, легче поддаются формализации.