CC BY
12
2. Давыдова М.В., Михалев А.М., Хрипунов С.В. Комплекс методических и программных средств системной информационной поддержи процессов управления качеством на промышленных предприятиях// Вестник Курганского государственного университета. Серия «Технические науки». - Вып. 3. - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2007-142 с.
А.С. Пухов, Д.Н. Свидунович, Д.Е. Замятин Курганский государственный университет
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ СОЗДАНИИ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Основной тенденцией современных промышленных производств является постоянное совершенствование и обновление выпускаемой продукции, а следовательно и постоянное совершенствование технологий ее изготовления и методов проектирования, как самой продукции, так и средств оснащения производства, в т.ч. на основе компьютерных систем автоматизированной конструктор-ско-технологической подготовки и управления. Успех решения этих задач обеспечивается, прежде всего, на стадиях проектирования и подготовки выпуска новых изделий, что требует выдачи данными системами инновационных изобретательских решений по всему производственному циклу. Вместе с тем, существующие и создаваемые системы обеспечивают подготовку производств лишь на уровне рабочего параметрического проектирования. Выполняя значительные объемы нетворческих рутинных работ, они, как правило, не имеют в своем составе подсистем (модулей) поиска новых решений на уровне изобретений и ноу-хау.
В связи с отмеченным положением и интенсивным развитием информационных технологий в настоящее время назрела настоятельная необходимость и актуальность решения проблем системного совмещения параметрического рабочего проектирования для применения на завершающих стадиях подготовки производства с поисково - структурным проектированием, позволяющим формировать инновационные решения на начальных стадиях создания объектов.
Цель предлагаемых исследований состоит в повышении эффективности систем автоматизированного проектирования, встраиванием в них автономных модулей (подсистем), формирующих структуру создаваемых объектов и процессов на уровне инновационных результатов (изобретений) на ранних стадиях проектирования.
Для достижения данной цели необходимо решение следующих задач:
- выявление особенностей и возможностей применения декомпозиционных методов анализа задач с целью получения новых знаний непосредственно при проектировании;
- разработка и обоснование метода оптимизации по результатам декомпозиционного анализа в условиях многомерных целей;
- разработка комплекса алгоритмов и программного обеспечения, решения задач формирования структуры создаваемых объектов;
- реализация разработанных методов с использованием созданного программного обеспечения на примерах создания конкретных реальных объектов.
В основу системного подхода к решению задач син-
теза инновационных проектов в качестве исходных научных принципов положены философские категории «Часть и целое», характеризующие общее движение познания, проходящее три ступени. В общем виде познание начинается с нерасчлененного представления о «целом» (видимая часть проблемы), затем переходит к расчленению целого на части - анализу (истинная проблема) и завершается воспроизведением - синтезом конкретного целого (решение проблемы, получение нового знания).
При таком подходе получение инновационного результата (проекта, структуры нового технического объекта) предлагается представить в виде последовательного решения проблемы за три этапа:
- формирование общего желаемого представления о создаваемом объекте, потребности в нем, выполняемых функциях, месте в иерархии других объектов;
- декомпозиция задачи создания объекта (процесса) - разделение ее на части, образуемые относительно независимыми свойствами (признаками) создаваемого объекта с указанием множеств альтернатив реализации каждого признака, формирование многомерного поискового пространства;
- синтез решения - «свертка поискового пространства», образованного декомпозицией - предусматривающий выбор для каждого свойства вариант реализации из множеств соответствующих альтернатив.
Если свойства (признаки) создаваемого объекта
X X
обозначить Л ¡ , а альтернативы их реализации ¡0,
то п - мерное поисковое пространство ^п можно представить в виде матрицы
Х11, X, 2{X^^ß,..., Х1ж
■А 2 1 >{^2 2f>-■ ' Щ 2 .j >■ ■ ■ > 2.и ■ ■ ■
: Л ' i 2 '■ ■> -''■ i.j ' ■ - i
В ходе синтеза может быть получено множество
решений х £ Кп, одно из которых согласно схеме будет иметь вид
х = {Х 1.) >Х2.2.'-'Х1,ш'-'Хп.2}.
Полученное из множества вариантов наилучшее (эффективное) решение х £ ^п формируется из оптималь-
X
ных по Парето альтернатив ¡р, выбранных на основе
«мягкой» конкуренции нескольких локальных целей. При этом альтернатива считается оптимальной по Парето, если всякая другая альтернатива, являющаяся более предпочтительной для одних целей, в то же время будет менее предпочтительной для остальных целей.
Решение является описанием структуры создаваемого объекта (процесса, системы и т.п.) как основной характеристики, отражающей единство его противоположных сторон: расчлененности и целостности, т.е. способа организации целого из составных частей. Структура характеризует внутреннее строение объекта и его качественные стороны - новизну, инновационность, является основой описания изобретений.
Однако в существующих по данной проблеме разработках недостаточно полно использованы современные информационные технологии. В частности, в них не в полной мере представлено системное программное обеспечение, создание и использование которого позволяет значительно повысить эффективность предлагаемой системы автоматизированного формирования инновационных решений.
Задачи синтеза структуры, принципа работы и других характеристик создаваемых объектов, процессов и проектов на основе их декомпозиции приводятся к типовым и могут решаться по единой схеме. Алгоритм структурного синтеза укрупненно может быть представлен последовательностью:
1. Просмотр базы декомпозиционных схем (БДС) с целью отыскания аналога решаемой задаче.
Объем программы: 2,08 Mb + не менее 1 Mb для сохранения результатов.
у
2. Запись и ввод в систему характеристик g
X
Задания, исходные данные Формирование ДС
ДС
Кодиров
■Ч -К',
Оценка альтернатив
vP 1.Р
л iGi - Ат
Xi-A
Дисплей
Выбор
At
Печать ДС
и
¡3 XiGj = Л 1 тг
Корректировка Д С
Фор та чиров. 5лиц
Выбор max 4GJ
Формиров. результата ^G* и Хв'
Ред резу сш ж тир. пьтата ггеза
в форме декомпозиционной схемы или корректировка схемы, выбранной из БДС.
3. Ввод целевых условий синтеза параметров, ранжирующих эти условия.
4. Присвоение рангов альтернативным характери-
у
стикам по принципу: «лучшее решение»; «альтер-
нативы в блоке по данной цели равноценны»; неприемлемое решение».
5. Автоматическое присвоение весовых оценок
у
каждой альтернативе Qjp и формирование таблицы оценок.
6. Автоматический выбор наибольших весовых оце-
у
нок и соответствующих им альтернатив Qjfi ■
7. Вывод на экран и редактирование результатов в форме текста описания структуры создаваемого объекта. Блок-схема алгоритма структурного синтеза решений приведена на рис.1.
В соответствии с рассмотренными методами и алгоритмом создана специальная программа Syntez, обеспечивающая ускоренное автоматизированное формирование оптимальных по Парето структурных решений как при проектировании технических объектов, так и при решении творческих задач в других, в том числе нетехнических сферах деятельности человека. Системные требования:
Тип ЭВМ: IBM PC с процессором не ниже Pentium II. Тип и версия ОС: Windows ХР Оперативная память: 512 Mb Клавиатура, мышь.
Рис.1 Блок-схема алгоритма синтеза структуры технического объекта (процесса, проекта)
Интерфейс программы представляет собой окно приложения Windows со стандартными элементами управления. Пользователю необходимо занести в соответствующие поля для ввода информацию, содержащую сведения о целях, целевых условиях и альтернативах, а также дать оценку каждого параметра. После выполнения всех шагов программа представит результат - структуру объекта в виде текстового файла и развертку поискового пространства на плоскости. Информационные окна, иллюстрирующие работу программы представлены на рисунках 2, 3 и 4.
Рис.2 Один из этапов ввода данных в программу
108
ВЕСТНИК КГУ, 2008. №3
Рис.3 Результат работы программы - структура объекта в виде текстового файла
Рис.4 Результат работы программы - развертка поискового пространства на плоскости
Разработанная методика синтеза структуры технических объектов, а также ПО для автоматизированного проведения расчетов предлагаются к широкому использованию как при синтезе реальных технических объектов, так и при выполнении курсовых и дипломных работ студентами вузов.
Список литературы
1.Пухов А. С. Синтез решений при создании автоматизированных технических объектов: Учебное пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - Курган: Изд-во Курганского гос. у-та, 2006. -142 с.
2.Пухов А.С., Замятин Д.Е., НеизвестныхМ.В. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки «Программное обеспечение для автоматизированного синтеза структуры технических объектов» № 10311. 31.03.2008.
О.В. Дмитриева, В.П. Кузнецов Курганский государственный университет
МОДУЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ В
ИНТЕГРИРОВАННОЙ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ
УПРАВЛЕНИЯ
МНОГОНОМЕНКЛАТУРНЫМ
ПРОИЗВОДСТВОМ ФЛАНЦЕВОГО
КРЕПЕЖА
В статье рассматривается концепция построения автоматизированной системы управления многономенклатурным производством специального крепежа с возможностями оптимизации технологических процессов с целью уменьшения количества переналадок оборудования, рационального использования инструмента и материалов и изготовления заказов «точно в срок».
Рост конкуренции в сфере производства изделий требует от современных предприятий постоянной заботы о повышении своей конкурентоспособности, которая обеспечивается системой менеджмента качества, постоянным повышением производительности и уменьшением себестоимости продукции, возможностью гибкого реагирования на потребности рынка путем современной организации и автоматизации управления производством.
Таким образом, в современных условиях шанс выжить имеют только те компании, которые ставят своей целью повышение эффективности производства на основе научно обоснованной максимальной производительности при минимальной себестоимости продукции, со строгим соблюдением всех показателей качества.
Эффективность многономенклатурного производства в значительной мере определяется необходимым уровнем «гибкости» производства, т.е. способности перестраиваться на выпуск все новых видов и типоразмеров продукции, а ее повышение возможно только на основе инновационных разработок. Обеспечение стабильного производства широкой гаммы высококачественного крепежа и поставки его «точно в срок» сотням потребителей невозможно без автоматизации управления предприятием.
Разработка методов управления производственными процессами представляет собой задачу успешное решение которой может быть достигнуто за счет применения автоматизации в рамках системного подхода к созданию оптимальных комплексных систем управлении
