Диссертация (Автоматизация и управление процессом принятия решений при многокритериальном проектировании пильного блока лесопильного станка), страница 3

0.1. Структура работыВ первой главе приведён обзор современныхсистем автоматизацииCAD/CAM/CAE/PDM/PLM для АСУТП, АСУП и АСТПП в областимашиностроения.Приведенобзорсовременныхлесопильныхстанков.Анализируются основные преимущества многопильного станка c круговымпоступательным движением пильных полотен. Выделяются существующиенаучно-технические проблемы и возможные несогласованности между этапамижизненного цикла пильного блока лесопильного станка нового типа.

Отмеченынедостатки традиционного подхода при использовании стандартных АС наразных этапах ЖЦИ и актуальность создания специализированной АСуправления процессом принятия решений при проектировании конкретногонаукоемкого продукта. Отмечена необходимость создания единой методики14автоматизации и управления процессом многокритериального проектированияпильного блока станка на основе концепции ЖЦИ, обеспечивающей высокуюсовместность и интеграцию АСТПП и АСУП.Во второй главе изложена единая методика автоматизации и управленияпроцессом принятия решений при многокритериальном проектированиинаукоемкого изделия, обеспечивающая высокую совместность и интеграциюразныхэтаповподготовкипроизводства.Предложенаупрощённаямодифицированная модель ЖЦ пильного блока, так называемая «модельсинтеза».

Основное отличие данной модели от существующих моделей состоитвналичииэтапасинтеза,предназначенногодляавтоматизированногоуправления процессом многокритериального проектирования пильного блока.Втретьейглавепроанализированыосновныесоотношения,используемые при постановке задачи многокритериального проектированияпильногоблока.Полученыаналитическиесоотношениядляавтоматизированного анализа устойчивости плоской формы пильного полотна.Представлена аналитическая формула для автоматизированного расчетасобственной частоты колебания пильного полотна. Найдена аналитическаяформула для автоматизированного расчета начальной жесткости пильногополотна.Разработанаметодикаавтоматизированногоуравновешиванияпильного блока, состоящего из шести пильных модулей.В четвёртой главе приведена разработанная математическая модельпильного блока станка на основе концепции ЖЦИ, которая интегрирует разныеэтапы в едином информационномпространстве.

Модель позволяет позаданному вектору управляющих параметровс учетом конструктивных,расчетных и технологических ограничений автоматически рассчитать основныекритерии качества пильного блока.Предложенпредназначенныйметоддлявизуально-интерактивногопринятиярешенийприанализа(МВИА),многокритериальномпроектировании и совершенствовании сложных наукоемких изделий. Главнаяидеяметодазаключаетсявиспользованиисовременныхметодов15однокритериальной оптимизации в качестве инструмента для нахождениядопустимых решений в многокритериальных проблемах.Впятаяглавапосвященапроцессупринятиямногокритериальном проектировании пильного блокарешенииприс использованиемавторской программы «VIAM».

По полученным рациональным параметрамосуществлено конструирование пильного блока в программном комплексеUnigraphicsNX.динамическихСцельюхарактеристикпроверкипильногодостоверности,блокасприведениспользованиеманализдвухпрограммных комплексов - NX Nastran и APM WinMachine. Полученныерезультатычисленныхэкспериментовподтверждают правильность идоказывают преимущества найденных схем пильного блока по предложеннойметодике.Ввыводахприведеныосновныерезультатыработы,отмеченыположения, обладающие элементам научной новизны.В приложении представлена верификация разработанных авторомформул для анализа устойчивости плоской формы полосы и расчета ее низшейчастоты колебания, которые используются для создания математическоймодели пильного блока.16ГЛАВА 1.

ОБЗОР ПРОБЛЕМЫ, МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ДЛЯАВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВАЛЕСОПИЛЬНЫХ СТАНКОВ1.1. Обзор современных автоматизированных систем для проектирования,расчета и подготовки производства в области машиностроенияВ настоящее время одним из основных направлений организацииэффективногоуправлениякачествомявляетсяпоход,использующийпредставление об изделии как об объекте, имеющем свой жизненный цикл, отмомента выявления потребностей общества в данном изделии, черезпроектирование, производство, использование до его утилизации.

В этомслучае качество изделия должно рассматриваться как параметр всегожизненного цикла продукции (ЖЦИ), а не отдельных его этапов [1, 2, 3, 4, 5, 6,35].Однако, учёт всех этапов жизненного цикла изделия значительноусложняет задачу проектирования и подготовки производства продукции.Сложность и разнотипность современного оборудования, а также разнообразиеданных, необходимых для полноценного управления качеством изделия на всехэтапах, делают процесс управления практически невозможным, без теснойсвязи с использованием автоматизированных систем (АС). Современноемашиностроениеразвиваетсявнаправленииполногокомпьютерные технологии на всех этапах ЖЦИ,переводанагде каждому из нихсоответствует АС разного класса:- АСНИ – автоматизированная система научных исследований, основнымицелями которой являются получение представления о работе системы с цельюповышения производительности системы, от тестирования новой концепцииили системы до её осуществления.

Здесь можно выделить математическиесистемы MATLAB, MATHCAD, MAPLE, MATHEMATICA, STATISTICA;системы планирования эксперимента и моделирования17POWERSIM, SIMPACK и др., а также отечественные языки и средствамоделирования GPSS, РДО, ANYLOGIC и др. Научные публикации по данномунаправлениючрезвычайномногочисленныиразнообразны.Типичнымнаправлениям посвящены многочисленные публикации [36, 37, 38, 39, 40, 41,42].- САПР – система автоматизации проектных работ, основной цельюкоторой является автоматизация процессов расчетов и конструирования наэтапе «проектирования».

Решаемые задачи: изготовление конструкторскойдокументации,смет,заказныхспецификаций,оптимизацияпроектныхрешений, снижение сроков проектирования. Важнейшими системами являютсяCAD(Computer-AidedDesign-системаавтоматизированногопроектирования) и CAE (computer – aided engineering - системаавтоматизированного конструирования/расчёта). Имеются разновидностиСАПР. Для применения в отраслях общего машиностроения, которые частоназывают машиностроительными или системами MCAD (Mechanical CAD) иCAE: AUTOCAD, INVENTOR, SOLIDWORKS, CATIA, NX, SIMULIAABAQUS, ANSYS. А также отечественные системы КОМПАС-3D, APMWinMachine, ADEM, SPRUT-CAD и др.

[36, 37, 38, 39, 40, 41, 42].-АСТПП(CAM–Computer-Aidedmanufacturing)–автоматизированная система технологической подготовки производства,основной целью которой является подготовка конкретного предприятия с егоконкретными материальными и человеческими ресурсами к выпуску того илииного изделия или переходу на новую технологию. Решаемые задачи:автоматизированная подготовка управляющей программы на обработку деталей(CAPP – Computer – Aided Part Programming).

Существуют следующие системыдля решения данной задачи: CATIA, NX, GibbsCAM, Edgecam, Mastercam,Pro/ENGINEER, SprutCAM и т.д. [36, 37, 38, 39, 40, 41, 42].- АСУТП (SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition) –автоматизированная система управления технологическими процессами.Основной целью является управление изготовлением готовой продукции в18основномдлянепрерывныхпроизводств.Решаемыезадачи:задачиавтоматического управления и регулирования.

Эти задачи решаются спомощьюследующихзарубежныхсистем:LABVIEW,CitectSCADA,ClearSCADA, а так же многих мощных отечественных систем, таких как MasterSCADA, RealFlex 6, СТАТУС–4, SCADA Winlog, OpenSCADA и т.д.Непосредственное программное управление технологическим оборудованиемосуществляется с помощью числового программного управления (ЧПУ) илиComputer Numerical Control (CNC) [36, 37, 38, 39, 40, 41, 42].- АСУП – автоматизированная система управления предприятием.В зарубежных литературах она подобна концепции CIM – ComputerIntegratedManufacturing(КИП–Компьютерно-интегрированноепроизводство). Основной целью является интеграция всего производственногопроцессанаосновеиспользованиякомпьютерныхсистем,новыхинформационных технологий и объединения систем в единое целое.

Основныезадачи: бухгалтерский учет, планирование, кадры, снабжение, сбыт и т.п. [36,37, 38, 39, 40, 41, 42].- Сегодня на крупных и средних предприятиях заметна тенденция кинтеграции САПР с АСУП и с системами документооборота. Для управлениясложными техническими объектами имеется специальная АС, называемаясистемой управления данными об изделии (Product Data management - PDM).Исходя из её необходимости, в настоящее время создано большое количествотаких систем, как на западе, например, Teamcenter, ENOVIA-SmarTeam,SolidWork Enterprise PDM, Epicor PDM, Oracle JD Edwards, так и в России,например, PDM STEP Suite, Lotsia PDM PLUS, T-FLEX DOCs 2010 и т.д.

[1, 2,3, 4, 5, 6]Для информационной интеграции процессов, протекающих в ходе ЖЦИ,была разработана CALS – технология, которая предполагает создание единогоинформационного пространства (ЕИП) для всех участников ЖЦИ. В настоящеевремя применение концепции управления жизненным циклом изделия (ProductLifecycle Management—PLM) становится одним из эффективных направлений19повышения конкурентоспособности изделия.

PLM – технологии были подробноизучены в работах Овсянникова М.В., А. Н. Ковшова, Павлова В.В.,Соломенцева Ю.М., Шалумова А.С., Колчина А.Ф., Сердобинцева Ю.П.,Скворцова, А. В., Агеева В.Н., Antti Saaksvouri, Anselmi Immonen, MartinEigner, Ralph Stelzer, и т.д. [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10].Использование готовых PLM-систем в качестве внедрения концепцииуправления ЖЦ оказалось успешным и выгодным для многих стандартныхизделий. Однако для управления ЖЦ сложных наукоемких изделий, готовыеPLM системы либо отсутствуют, либо их покупка является невыгодным длясредних и малых предприятий.

Поэтому во многих случаях необходимоприменить подход использования на различных этапах ЖЦИ соответствующихим АС. Большинство из них - программные продукты разных фирм, чтоприводит к ряду проблемам:•Проблема стандартизации. В настоящее время далеко не всепрограммные продукты могут включать в себя форматы стандартов других ПО,чтотребует«косвенно»осуществлениемпроцессаконвертированияформатов,«импорт–экспорта»данныхспоследующиммеждуэтапамипроизводства.•Значительные расходы на покупку лицензии.•Большие временныеи финансовые затраты для обученияпользователей работать в этих системах.•Существование лишних функций, не касающихся конкретных задачпри проектировании и производстве определённого типа изделия.•Отсутствие учёта узкой специфики и особенностей конкретноготипа изделия.