CC BY
47
УДК 004.94:681.5:62-2
Ташматова Ш. С. старший преподователь Ганиева Т.И. старший преподователь Курбонова К.Э. старший преподователь ТашГТУ Узбекистан, г. Ташкент КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА В
МАШИНОСТРОЕНИИ Аннотация. В статье приведены основные понятия и определения методов компьютерного моделирования, используемые в машиностроении, включая имитационное, физическое, математическое, информационное методы, имеющих важное прикладное значение. Описаны компьютерные технологии, основанные на применении различных видов моделирования. Особо отмечена роль математического и имитационного моделирования в современных системах автоматизированного проектирования изделий и технологических процессов в производстве машиностроения.
Ключевые слова: проектирование, моделирование, процесс, имитационное моделирование, компьютерное моделирование, математическое моделирование, системность, автоматизированная система, анализ, интерпретация.
Tashmatova Sh.S. senior teacher Tashkent State Technical University Uzbekistan, Tashkent Ganieva T.I. senior teacher Tashkent State Technical University Uzbekistan, Tashkent Kurbonova K.E. senior teacher Tashkent State Technical University Uzbekistan, Tashkent COMPUTER MODELING AND AUTOMATION OF MANUFACTURING PROCESSES IN ENGINEERING The article provides the basic concepts and definitions of computer modeling methods used in mechanical engineering, including simulation, physical, mathematical, information methods, which have important applied value. Computer technologies based on the use of various types of modeling are described. Particularly noted is the role of mathematical and simulation modeling in modern
computer-aided design systems for products and technological processes in mechanical engineering.
Key words: design, modeling, process, simulation modeling, computer modeling, mathematical modeling, consistency, automated system, analysis, interpretation.
Современное развитие вычислительной техники явилось основой создания новых технологий в области проектирования и производства изделий в различных областях машиностроения. Применение средств автоматизации конструкторской деятельности стало необходимой предпосылкой успешной работы любого предприятия в современных экономических условиях. Поэтому роль и место систем автоматизированного проектирования за последнее время многократно возросло.
Важным направлением развития САПР является автоматизация проектирования новых изделий в машиностроении. Проектирование технологических процессов сборки изделий и обработки компонентов изделий является важнейшей задачей технологической подготовки машиностроительного производства, решить которую позволяет использование моделей и моделирования.
При моделировании и изучении объектов и процессов машиностроения в настоящее время вместе с математическими моделями широко используются методы имитационного моделирования. Они позволяют строить модели, описывающие процессы так, как они проходили бы в действительности, имитировать поведение объекта моделирования во времени, причём временем в модели можно управлять: замедлять в случае с быстропротекающими процессами и ускорять для моделирования систем с медленной изменчивостью. В настоящее время производство сложных и уникальных изделий в машиностроении, как правило, сопровождается компьютерным трёхмерным имитационным моделированием. На сегодняшний день существует большое количество программного обеспечения для создания имитационных моделей, их расчета и анализа. К таким программам можно отнести системы автоматизированного проектирования 3D Max, T-FLEX, AutoCAD, Kompas 3D, SimulationX и многие другие.
К основным преимуществам использования компьютерного моделирования в производстве относятся:
• Более быстрое выполнение чертежей
• Повышение точности выполнения чертежей
• Повышение качества выполнения чертежей
• Возможность многократного использования чертежа
• Использование специальных чертежных средств
• Ускорение расчетов при проектировании.
• Высокий уровень проектирования.
К основным этапам компьютерного моделирования относятся:
• постановка задачи,
• определение объекта моделирования;
• разработка концептуальной модели,
• выявление основных элементов системы и элементарных актов взаимодействия;
• формализация, то есть переход к математической модели;
• создание алгоритма и написание программы;
• планирование и проведение компьютерных экспериментов; анализ и интерпретация результатов.
Различают аналитическое и имитационное моделирование.
Аналитическими называются модели реального объекта, использующие алгебраические, дифференциальные и другие уравнения, а также предусматривающие осуществление однозначной вычислительной процедуры, приводящей к их точному решению. Аналитические модели являются эффективным инструментом для решения задач оптимизации процессов, протекающих в технологических системах, а также оптимизации и вычисления характеристик самих технологических систем.
Имитационными называются математические модели, воспроизводящие алгоритм функционирования исследуемой системы путем последовательного выполнения большого количества элементарных операций. Работа с имитационной моделью заключается в проведении имитационного эксперимента. Процесс, протекающий в модели в ходе эксперимента, подобен процессу в реальном объекте. Поэтому исследование объекта на его имитационной модели сводится к изучению характеристик процесса, протекающего в ходе эксперимента. Ценным качеством имитации является возможность управлять масштабом времени. Динамический процесс в имитационной модели протекает в так называемом системном времени. Системное время имитирует реальное время. При этом пересчет системного времени в модели можно выполнять двумя способами. Первый способ заключается в «движении» по времени с некоторым постоянным шагом. Второй способ заключается в «движении» по времени от события к событию, при этом считается, что в промежутках времени между событиями в модели изменений не происходит.
Принципы моделирования состоят в следующем:
• Принцип информационной достаточности. При полном отсутствии информации об объекте построить модель невозможно. При наличии полной информации моделирование лишено смысла. Существует уровень информационной достаточности, при достижении которого может быть построена модель системы.
• Принцип осуществимости. Создаваемая модель должна обеспечивать достижение поставленной цели исследования за конечное время.
• Принцип множественности моделей. Любая конкретная модель
отражает лишь некоторые стороны реальной системы. Для полного исследования необходимо построить ряд моделей исследуемого процесса, причем каждая последующая модель должна уточнять предыдущую.
• Принцип системности. Исследуемая система представима в виде совокупности взаимодействующих друг с другом подсистем, которые моделируются стандартными математическими методами. При этом свойства системы не являются суммой свойств ее элементов.
• Принцип параметризации. Некоторые подсистемы моделируемой системы могут быть охарактеризованы единственным параметром: вектором, матрицей, графиком, формулой.
Сегодня в производственных процессах математическое и имитационное моделирование играет большую роль. Оно позволяет поднять уровень и конкурентоспособность производства, сократить сроки выпуска новой продукции, проанализировать и оптимизировать ее. Развитию моделирования вместе с тем способствует совершенствование аппаратных и программных средств в информационных технологиях. без компьютерной автоматизации уже невозможно производить современное конкурентоспособное производственное предприятие. САПР в машиностроении используется для проведения конструкторских, технологических работ, работ по технологической подготовке производства. Современные САПР применяются для технологической подготовки, анализа и изготовления изделий в машиностроении, для электронного управления технической документацией. Объединение САПР с автоматизированной системой управления предприятием позволяет создать единый информационный комплекс.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что технология САПР ускоряет время, затрачиваемое на создание нового изделия, удешевляет производство любой конструкции, и, в результате, выгодна для применения. Необходимость использования моделей и моделирования, прежде всего математических, определяется возможностью с их помощью решения сложных задач исследования, прогнозирования и оптимизации технологических процессов в машиностроении. В настоящее время для более интенсивного использования математических моделей имеются научно -методические, информационные, программно-технические и социальные предпосылки. Созданное для специалистов математическое и программное обеспечение сделало моделирование широко используемым профессиональным инструментом для решения сложных задач оптимального технологического проектирования. Исходя из этого можно сделать вывод, что тема актуальна сейчас, и будет актуальной в будущем.
Использованные источники:
1. Кузьмин В. В. Математическое моделирование технологических процессов сборки и механической обработки изделий машиностроения: учебник для вузов / В. В. Кузьмин [и др.]. Москва: Высшая школа, 2008. 279 с.
2. Перфильев П.Н. Компьютерное моделирование промышленных процессов
[Текст]: / П.Н. Перфильев / Юность и знания - гарантия успеха. Сборник научных трудов международной научно -технической конференции - Курск: Юго-Западный гос. ун-т, 2014. - с.329-333.
3. Ашихмин В. Н. Введение в математическое моделирование: учебное пособие / В. Н. Ашихмин [и др.]; под ред. П. В. Трусова. Москва: ЛО-ГОС, 2005. 440 с.
4 Крюков А.Ю. Математическое моделирование процессов в машиностроении [Текст]: / А.Ю.Крюков, Б.Ф. Потапов. - Пермь. Изд-во ПГТУ, 2007. -322с.
5 . Дьяконов В. П. Новые информационные технологии: учебное пособие / В. П. Дьяконов [и др.]; под ред. В. П. Дьяконова. Москва: СОЛОН-Пресс, 2005. 640 с.
6. Рогов В. А. Методика и практика технических экспериментов: учебное пособие / В. А. Рогов. Москва: Академия, 2005. 288 с.
