Конспект лекций: Теория принятия проектных решений, ЖЦИ

К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
10 МАРТА 2011 ГОДА
ЛЕКЦИЯ 1-2
Жизненный цикл изделия (ЖЦИ)
ЖЦИ – совокупность взаимосвязанных процессов от появления идеи изделия до завершения его
эксплуатации и утилизации (включая процессы разработки и производства). ИСО 9000:1994
ЖЦИ имеет 11 этапов и изображается в виде замкнутого контура:
Маркетинг
Утилизация
Разработка конструкции (Конструкторская документация)
Материально-техническое обеспечение
ТПП (технологическая документация)
Производство
Эксплуатация
Этапы
потребителя
Производственнотехнологический цикл (ПТЦ)
Этапы
производителя
Маркетинг: в результате этого этапа определяются технические требования к идеальному
конкурентоспособному изделию, в котором в данный момент нуждается рынок. Определяется
предполагаемый объем выпуска.
Технические требования и объем производства определяют рыночную нишу.
Разработка конструкции: в результате этого этапа определяются технические требования тоже к
идеальному изделию, но технические требования подкрепляются НИОКР и конструкторской
документацией.
Материально-техническое обеспечение: определяются и приобретаются необходимые ресурсы для
производства изделия в определенном объеме.
Ресурсы: трудовые, материальные (сырье), природные (инфраструктура) и т.д.
Технологическая подготовка производства – все действия, в результате выполнения которых
производство становится готовым к выпуску заданной продукции в заданном объеме.
На каждом этапе ЖЦИ принимаются соответствующие решения.
Основным видом решений, принимаемых в ТПЦ, являются технологические решения.
Технологические решения – любое решение, принимаемое при ТПП или Производстве, связанное с
определением или изменением состояния предмета производства и направленное на обеспечение
выпуска продукции.
Пример: принятие решения об оптимальном качестве исходя из условия минимизации затрат
-4-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Затраты на
ЖЦИ
Затраты на
изготовление
Затраты
Затраты на
эксплуатацию
Качество
Область оптимального качества
Все технологические решения, как правило, имеют экстремум.
Решение всегда будет принимать человек – лицо, принимающее решение (ЛПР)
Решения, принимаемые в ЖЦИ непрерывно усложняются, поэтому необходима поддержка (помощь
в формировании соответствующих решений). Поддержка предполагает использование различных
автоматизированных систем.
DSS – decision support system.
Если автоматизированная система обеспечивает ЛПР-а информацией, необходимой для принятия
решения, то говорят об информационной поддержке. Если автоматизированная система выполняет
некоторые функции, требующие приложения специализированного интеллекта – говорят об
интеллектуальной поддержке.
Основные виды технологических решений
Различают 4 основных вида технологических решений:
1) аналитические решения
2) прогностические решения
3) проектные решения
4) управляющие решения
1. Аналитическое технологическое решение
– любое высказывание о текущем состоянии любого технологического объекта или системы
технологических объектов.
Технологический объект - любой объект, в результате взаимодействия которых происходит
изменение или определение состояния предмета производства.
Технологические объекты принято делить по функциональным классам:
 оборудование
 инструмент
 приспособление
 технологический процесс
 технологические операции
Основная цель аналитического решения – получение достоверной оценки текущего состояния
технологического объекта, а также определение причин потери работоспособности
технологического объекта.
Выделяют 2 этапа формирования аналитического решения:
1. получение информации о состоянии объекта
2. анализ данной информации, ее интерпретация с последующим получением заключения
(вывода)
Пример аналитического решения:
Обработка круглых заготовок определенного диаметра на токарном станке.
Аналитическое решение: определить, что происходит.
-5-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
В результате обрабатываемый размер имеет распределение размеров по закону Гаусса.
f
3σ
3σ
Размер
d
Но на практике распределение размеров может иметь другой вид:
f
f
d
Размер
d1
d2
В первом случае на классическое распределение Гаусса имеет участок равновероятностного
распределения.
Аналитическое решение: имеет место прогрессирующее затупление инструмента
Во втором случае получается бимодальная модель – есть 2 кривых распределения.
Аналитическое решение: в системе произошел сбой настройки
Аналитические решения фиксируют уже произошедшие события. Аналитические решения обращены
в прошлое и констатируют уже произошедшее.
Аналитические решения получают на основании статических моделей или правил (т.е. отсутствует
фактор времени)
2. Прогностическое технологическое решение
– высказывание о состоянии системы технологических объектов в будущем на основании изучения
состояния этих объектов в прошлом.
P – параметр, характеризующий состояние объектов
-6-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
P
Рпрогн
Ошибка прогнозирования
Рфакт
Глубина
прогноза Δτ
τ
τ1
τ2
Ретроспектива
(ретроспекция)
В основе любого прогнозирования лежит положение о сохранении монотонности модели,
полученной на основе исследования ретроспективы.
Многие прогностические модели основаны на методе экстраполяции, т.е. зависимости считают
монотонными. Или считается, что они не монотонны.
Ошибка прогнозирования чаще всего выражается как относительная величина
Рп − Рф
∙ 100%
Рф
Относительную ошибку прогнозирования часто называют точностью прогноза. При стремлении
глубины прогноза к 0, ошибка тоже стремится к 0.
Часто, ошибочно считать функцию монотонной. Пример: график зависимости шероховатости от
скорости резания.
PZ
Неверное предположение
V
Принятие прогностического решения базируется, как правило, на динамических моделях
взаимодействий технологических объектов: такие модели обязательно содержат параметр времени
или параметр , выполняющий роль параметра времени.
Пример:
Определить номер заготовки, предельно находящейся в допуске. Или определить номер заготовки,
после обработки которой необходимо провести подналадку системы:
-7-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
размер d
δВ
Δn2
δН
Δn1
n1
n3
n2
Количество
деталей
Аналитические и прогностические решения имеет одинаковую природу, но базируются на разных
моделях. Эти решения могут иметь самостоятельные значения, но чаще их используют в качестве
основы для формирования решений других видов.
3. Проектное технологическое решение
- описание технологических объектов и их взаимодействий, обеспечивающих достижение
заданного множества результатов и их значений, соответствующих фиксированному множеству
условий функционирования технологического объекта.
Проектные решения – основной вид технологических решений.
4. Управляющие решения
- имеет целью реализацию предварительно сформированных проектных решений. Чаще всего
управляющие решения принимаются и реализуются в режиме реального времени
функционирования соответствующей системы управляющих объектов.
К управляющим решениям предъявляется основное требование: управляющее решение должно
быть принято и реализовано в минимальное время.
Все технологические задачи по степени их формализации принято делить на 3 группы:
1) формализуемые решения
2) частично формализуемые решения
3) трудно и неформализуемые решения
Формализуемое решения – решение, которое может быть описано с помощью формул. Подготовка
к их принятию может осуществляться на основе алгоритмов.
Алгоритм – строгая последовательность формальных процедур.
Пример: расчет припусков на обработку.
Частично формализуемые решения: при выполнении этих задач часть процедур выполняется на
основе алгоритмов, далее идет модель выбора, который реализуется человеком.
Частично формализованные задачи выполняются в интерактивном режиме.
Трудно формализуемые и неформализуемые решения включают элементы творчества.
Пример: проектирование маршрутных и технологических процессов, разработка компоновочных
планов цехов и участков, задачи создания планировок.
Основные принципы формирования проектных технологических решений
1. Технический принцип: любое проектное решение должно обеспечивать изготовление
продукции, полностью отвечающей техническим требованиям
2. Экономический принцип: изготовление изделий должно осуществляться при минимальных
затратах ресурсов всех видов.
-8-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
3. Принцип вариантности: достижение цели решения может осуществляться несколькими его
вариантами, различающимися по технико-экономическим показателям. Каждый вариант
называют технологической альтернативой
4. Принцип не окончательности решений: на любом этапе проектирования разработчик должен
быть готов к отказу от ранее принятых решений, возврату на предыдущий этап или вообще к
началу проектирования
5. Принцип адаптации: эффективным может быть только проектное решение, адаптированное к
среде реализации или адаптирующее среду реализации к себе
Формализованное представление технологических решений
Объектом (предметом) технологического решения всегда является технологический объект. Объект
– это то, на что направлено решение.
Любой технологический объект может быть представлен в виде:
=<
, , ,
>
TR – объект технологического решения
H – множество характеристик взаимодействия объекта решения с внешней для него средой
F – множество функций, выполняемых технологическим объектом
S – структура технологического объекта
Z – множество параметров технологического объекта
H, F, S, Z - компоненты технологического объекта (решения)
Для любой системы может быть определено:
1) элементный состав (то, из чего состоит система)
2) множество связей между элементами (характер связей и их упорядоченность определяют
структуру системы)
Система
Структура системы
3
1
Состав системы
4
1
2
3
2
Каждый из компонент представления решения имеет конкретное физическое содержание!
Пример:
Объект – оборудование
1) H – множество характеристик взаимодействия объекта решения с внешней для него средой
a. группа (по виду обработки),
b. тип (подгруппа револьверный, карусельный),
c. наименование,
d. модель,
e. параметры рабочего пространства (высота центров, размеры стола и т.д.)
f. вид и параметры присоединительных поверхностей
g. список типов (плоские, наружные и внутренние цилиндрические и конические) и
геометрических параметров обрабатываемых поверхностей
h. список приспособлений, устанавливаемых на оборудование
i. диапазоны изменения показателей качества
2) F – множество функций, выполняемых технологическим объектом
a. список реализуемых технологических методов
3) S – структура технологического объекта
-9-
4
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
a. компоновочная схема
b. система координат
c. характеристики движений исполнительных органов
4) Z – множество параметров технологического объекта
a. класс
b. мощность привода главного движения
c. диапазон изменения режимов обработки
d. коэффициент машино-часа (приняли стоимость работы одной минуты для токарновинторезного станка (ТВС) 1, все остальные стоимости приводятся через этот
коэффициент)
ТВС 1 мин = 1 Вертикально-фрезерный = 2,8; ТВСЧПУ = 6. Справочник технологамашиностроителя, том 2
e. балансовая стоимость оборудования
ПРОДУМАТЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБЪЕКТА: ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ УЧАСТОК (ЦЕХ)
Среди прочих рассматриваемых объектов: приспособление, маршрутный технологический процесс,
инструмент, комплекс или цех
СЕМИНАР 1
Определение компонентов технологического решения
Объект решения – инструмент:
H – множество характеристик взаимодействия объекта решения с внешней для него средой
 группа
 тип
 наименование
 марка
 параметры посадочных поверхностей (Пр: для резца – вылет резца: максимальный и
минимальный диапазон, размеры сечения державки
F – множество функций, выполняемых технологическим объектом
 множество реализуемых технологических методов
S – структура технологического объекта
 конструктивная схема
Z – множество параметров технологического объекта
 геометрия режущей части
 физико-механические свойства материалов режущей и посадочной поверхностей
 стойкость инструмента
 стоимость инструмента (цена)
Объект решения – приспособление (специальное станочное):
H – множество характеристик взаимодействия объекта решения с внешней для него средой
 наименование операции
 наименование и марка станка (модель станка)
 схема установки (код схемы установки)
 список базовых поверхностей и их размеры
 характеристики установочных элементов
 параметры качества устанавливаемой заготовки
СБ = {УБ, НБ, ОБ}
Схема базирования СБ = установочные базы УБ + направляющие базы НБ + опорная база ОП
СУ = {СБ, ППС}
Схема установки СУ = схема базирования СБ + поверхности приложения силы ППС
-10-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
F – множество функций, выполняемых технологическим объектом
 базирование
 закрепление
 обеспечение выполнения операции
S – структура технологического объекта
 конструктивная схема
 схема установки
Z – множество параметров технологического объекта
 сила закрепления
 время закрепления (время установки)
 стоимость приспособления
 масса приспособления
Объект решения – производственный участок:
H – множество характеристик взаимодействия объекта решения с внешней для него средой
 номенклатура и объем выпуска деталей
 принцип специализации (детальная, предметная, технологическая)
 характеристики коммуникаций (транспортных, энергетических - электроэнергия, сжатый
воздух)
 состав оборудования
F – множество функций, выполняемых технологическим объектом
 обеспечение выпуска заданной программы
S – структура технологического объекта
 расположение участка на компоновочном плане цеха
 планировка оборудования
Z – множество параметров технологического объекта
 технико-экономические показатели участка:
o разбиение состава оборудования по количеству
o число основных производственных и вспомогательных рабочих
o основная производственная площадь
o выпуск продукции в стоимостном выражении на единицу площади или на одного
рабочего
Компоненты представления объекта решения не являются однозначно и раз навсегда заданными. В
зависимости от постановки задачи проектирования некоторых из этих компонент могут
обмениваться характеристиками
Процедура принятия тех/лог решения начинается с возникновения ситуации принятия решения.
Ситуацию принятия решения характеризуют противоречия, конфликты и коллизии, выход из которых
требует принятия соответствующего решения.
Объект желаемого решения
также можно представить в форме
=< Н ,
Н,
,
,
,
,
>
- компоненты представления объекта желаемого решения
Такое представление
является избыточным, чаще всего
=< Н ,
>
Важно, чтобы оно выполняло свои функции и могло взаимодействовать
Н,
- главные компоненты представления объекта решения
Ситуацию принятия решения и основные характеристики желаемого объекта решения описывают в
специальном документе, именуемом техническим заданием
Объект принятого решения будет иметь вид
о
=< Но ,
-11-
о
,
о
,
о
>
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Компоненты представления объекта принятого решения и объекта желаемого решения в общем
случае тождественны по составу, но различаются по значениям.
Формирование проектного решения можно представить в виде схемы:
Но
<Н ,
>
S
Синтез
структуры
о
Каноническая схема принятия решения
о
о
о
Если Н ≡ Н , ≡ , ≡ , ≡ ои при этом соблюдается тождество значений каждого из
элементов соответствующих множеств, то такое решение называют идеальным
Зона допустимых значений
характеристик объекта
Начальное
состояние
Конечное
состояние
Вектор идеального
решения
Для заданных начальных и конечных состояний может быть определен оптимальный переход из
начального состояния в конечное (оптимальная структура решения)
Идеальные решения формируются крайне редко, чаще всего встречается ситуация когда Н ≢
Но , ≢ о , ≢ о , ≢ о. Тождество соблюдается по составу, но не по значению.
Решение, для которого соблюдаются такие неравенства, но Н ∈ Но ,
называется полным
∈
о
- такое решение
Зона допустимых значений
характеристик объекта
Вектор идеального
решения
Начальное
состояние
Конечное
состояние
Вектор полного
решения
Полное решение включает в себя идеальное решение и в этом случае – оно всегда является
избыточным. В большинстве случаев принятые решения являются избыточными.
-12-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Начальное
состояние
Зона допустимых значений
характеристик объекта
Вектор
модифицированного
решения
Конечное
состояние
Модифицирующие вектора
Вектора допустимого
решения
Возможное
(допустимое)
состояние
Модифицированное решение
Модифицирующее решение позволяет достичь заданной точки конечного состояния, но полученное
в результате решение будет не идеальным (хотя и совпадает с ним) а полученный вектор –
модифицированное решение
Зона допустимых значений
характеристик объекта
Начальное
состояние
Желаемое
состояние
Вектор непринятого
(недопустимого)
решения
Недопустимое решение не имеет модифицирующего вектора
Общая характеристика проектных технологических решений
Объектами технологических решений всегда являются технологические объекты.
Объектами проектных решений являются:
 технологические системы
 технические и технологические комплексы
Каждый объект решения имеет специфику, определяющую форму его представления
Объект решения
Технологический процесс
Форма представления решений
Первичное - символьная конструкция (текст)
вторичное - графические иллюстрации
Оборудование
Только символьная конструкция: указание группы, типа и модели
Участок
Первичное - графическое изображение,
вторичное - символьное описание
Если объект решения – описание взаимодействия (Пр: технологический процесс), то исходные
данные для формирования проектного решения содержат описание предмета производства до и
после взаимодействия с объектом решения
Пример: технологическая операция, технологический процесс. Есть данные по исх. заготовке и по
готовой детали.
-13-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Если объект решения – техническое устройство, то исходные данные должны содержать
характеристики взаимодействия и описания предмета производства до и после взаимодействия
Пример: оборудование или приспособление
Если объект решения – комплекс, то исходные данные содержат описание множества
взаимодействий предметов производства с его элементами. Это описание может быть обобщенным
и не конкретизированным.
Пример: исх. данные для проектирования нового цеха:
 номенклатура деталей,
 конструкторская документация на детали,
 объемы выпуска деталей,
 данные о связи объекта решения со средой, внешней для него (положение
данного объекта, коммуникации с др. объектами)
Исходные данные обязательно указываются вместе с ситуацией принятия решения в техническом
задании на проектирование
Техническое задание должно содержать все сведения о желаемом объекте проектирования, но не
обязательно быть представленной в формализованном виде.
Проектные решения инвариантно (безразлично) их объекту формируются по единому алгоритму
-14-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
24 МАРТА 2011 ГОДА
ЛЕКЦИЯ 4
Алгоритм принятия проектных решений
КТЗ: Корректировка
технического задания
ТЗ: Техническое задание
Самый
сложный
этап
Наиболее неблагоприятный
результат
ССО: Синтез структуры
объекта
СМО: Создание модели
объекта (макета объекта)
МСтр: Модификация
структуры
ВЗПО: Выбор значений
параметров объекта
Решение
сформировано
АМО: Анализ модели
объекта
МП: Модификация
параметров
Да
Передача
решения для его
разработки
Да
Нет
Решение
удовлетворяет
?
Конец
Параметрический синтез
Возможно
изменение
параметров
?
Нет
Возможно
изменение
структуры?
Да
Нет
В техническом задании закладываются компоненты для желаемого объекта. Если есть необходимые
формальные зависимости, то на этапе СМО создают математическую модель объекта. При анализе
модель рассматривают как реальный объект решения
Добиваться удовлетворения объекта решения техническому заданию наиболее целесообразно
путем модификации параметров, не изменяя структуры объекта. Пока не исчерпаны возможности
модификации параметров, структуру объекта изменять не надо.
Данный алгоритм инвариантен объекту проектного решения.
Проектные решения принято разделять на:
 простые
 сложные
Простые решения (одноэтапные) – решения, которые могут быть сформированы при однократном
использовании процедур, предусмотренных данным алгоритмом.
-15-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Сложные решения (многоэтапные) – могут быть сформированы только при многократном
повторении процедур, предусмотренных данным алгоритмом, при этом каждое обращение к
алгоритму может быть посвящено не формированию объекта решения в целом, а разработке
отдельной части (фрагмента) объекта решений. Как правило все проектные решения являются
многоэтапными.
Решение может быть многоэтапным при условии, что каждый раз объект обращения меняется.
Изменение всего лишь параметров объекта является итерацией одноэтапного решения .
Отношения технологических решений
Объект желаемого решения
также можно представить в форме (input)
=< Н , , , >
Объект принятого решения будет иметь вид (output)
о
=< Но , о ,
о
,
о
>
В общем случае объекты желаемого и принятого решения не совпадают по значениям элементов
компонентов их представления. Они могут совпадать по составу, но отличаться по компонентам этих
решений, т.к. это множества.
Между решениями возможно определение следующих отношений:
о
1) Отношения тождества
≡
Н ≡ Но , ≡ о , ≡ о , ≡ о
Второе условие предполагает тождественность компонент не только по составу, но и по
значениям элементов соответствующих множеств.
Для того, чтобы соблюдалось тождество, объекты
и о и должны принадлежать одному
и тому же функциональному классу (объекты должны быть сопоставимыми)
о
, о - варианты решений, объектами которых являлся технологический объект одного
и того же функционального класса. (Пример: 2 планировки участка). Эти решения
тождественны при условии:
Но ≡ Но , о ≡ о , о ≡ о , о ≡ о
Отношение тождественности при независимом решении задач проектирования
малодостижимо.
о
2) Отношение эквивалентности: объекты
и о считаются эквивалентными
≃
,
если для них
Н ≡ Но , ≡ о , ≢ о , ≢ о
указанные отношения могут распространяться не только на объект желаемого и полученного
решения, но и на объекты любых сравниваемых решений
о
, о - варианты решений, объектами которых являлся технологический объект одного и
того же функционального класса. Эти решения эквивалентны при условии:
Но ≡ Но , о ≡ о , о ≢ о , о ≢ о
Пример:
Объект решения – технологическая операция.
1. Варианты решений: совмещенный инструмент или обработка поверхностей отдельными
инструментами.
-16-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
2. Или обработка паза концевой или дисковой фрезой
3) Отношение подобия: технологические объекты одного и того же функционального класса
о
называют подобными о ∾
, если подобны основные компоненты представления
этих решений
Но ∾ Но , о ∾ о
Пример:
Объект решения – технологическая операция
1. В первом случае – вертикально-сверлильная операция (оси отверстий совпадают): установка в
призму и упор в торец, во втором случае – радиально-сверлильная операция (система периферийно
расположенных отверстий): установка в трехкулачковый патрон, упор в торец. Эта же операция
может быть выполнена на вертикально-сверлильном станке с ЧПУ
Примеры и рекомендации:
1. Специальные сприспособления, реализованные на основе конкретной схемы установки
подобны.
2. По технологическим возможностям: оборудования одной группы подобны, одной группы и
типа – эквивалентны, одной группы, типа и модели – тождественны
Тождественность – это подобие с оценкой подобия, равной 1
Эквивалентность – это подобие с оценкой подобия, приближающейся к 1 (оценка подобия при
эквивалентности от 0,8 и более)
-17-
Шкала оценки подобия
0
0,8
Тождественность
Эквивалентность
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
1
Абсолютно различных и абсолютно тождественных отношений не существует
Формирование первичных структур проектных решений
Метод адресации
Область применения – единичное и серийное производство (многономенклатурное – производство
с частой сменой номенклатуры)
Сущность метода:
1) по характеристикам желаемого объекта решения, указанным в техническом задании,
определяют признаки (атрибуты) желаемого решения.
2) формируют «ключ поиска»
3) выполняют поиск в соответствующей базе или банке данных
4) просматривают результаты поиска и выполняют селекцию (отбор) альтернатив
5) определяют характеристики полученного стандартного решения. Полученные решения не
модифицируются
СЕМИНАР 2
Структурный анализ сложных систем
Стандарт FIPS PUB 183 (IDEF0)
Сущность метода
Анализируемую систему (она же может быть проектируемой системой) и любую её часть
рассматривают и последовательно детализируют на различных уровнях.
На самом верхнем уровне анализируемую систему представляют в виде прямоугольника с
входящими и выходящими из него стрелками, каждая из которых относится к соответствующей
группе информационных объектов.
Наименование систему должно отражать её сущность или сущность выполняемой данной системой
функций. Согласно стандарту наименование должно начинаться с глагола. В рамках курса этой
рекомендацией пренебрежем
Управление
(С) Control
Вход
(I)
Input
Технологический
комплекс по
изготовлению …
Механизм
(M)
-18-
Выход
(O)
Output
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
На верхних уровнях рассмотрения системы механизм выполнения ею или ее элементами отдельных
функций не известен, поэтому на верхних уровнях стрелки «Механизм» показывать не будем.
Каждая система представляет собой объект анализа. Объекты бывают 2 типов:
1) Объекты типа операций A - action
2) Предмет D
Если объект анализа – операция, то подходящие и исходящие стрелки характеризуют предметы,
которые с помощью этой операции обрабатываются (перерабатываются) Если предмет – то
входящие и исходящие стрелки характеризуют действия, которые необходимо осуществить с этим
предметом.
На нулевом уровне мы рассматриваем объект как черный ящик.
C1
C2
Задание к заказу
Рассмотрение верхнего уровня системы
?
I1
O1
…..
O2
А0
I2
O3
I1, I2 - два входа
C1, C2 – два типа управления, которые подводятся.
C1
Рассмотрение первого уровня системы
Задание к заказу
C2
I1
O1
…..
А1
O1,2
…..
O2
А2
I2
O3
Должно соблюдаться правило тождественности (2 входа, 3 выхода)
C1
Рассмотрение второго уровня системы
I1
…..
А11
…..
А12
…..
O1
А12
-19-
O1,2
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Представление системы на каждом последующем уровне называют разложением. Разложение
каждого последующего уровня должно быть тождественно разложению предыдущего уровня по
входам и выходам.
Рекомендации:
 количество прямоугольников (модулей) на каждом уровне разложения должно быть не
более 6.
 общее число уровней разложения должно быть достаточным, для понимания структуры
системы но не более 4.
 к каждой стрелке должна направляться выноска с указанием наименования
соответствующего объекта
C1
Правило проектирования
…..
А1
Пример:
Автоматизированная система решения квадратного уравнения
+
+ =0
Последовательность действий:
 вычислить дискриминант D
 Сравнить его с 0
 Вычислить корни
Решить уравнение
x1
a
I1
I2
b
c
I3
O1
Автоматизированная
система решения
уравнения
А0
x2
O2
Корней нет
O3
Решить уравнение
a
I1
I2
I3
b
c
Вычислить D
А1
Корней нет
Сравнить D с 0
O3
D
А2
D>0
x1
Вычислить корни
А3
O1
O2
Этот метод системно-структурного анализа в литературе называется метод SA-диаграмм или метод
SAD, или метод SADT, или метод Росса
-20-
x2
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Реинжениринг – пересмотр структур существующих систем (основа бизнес-консалтинга)
Программы для работы структурного анализа:
 DESIGN IDEF
 BPWin – более продвинутая программа: как есть -> как должно быть -> создание технического
задания
Действия со стрелками:
1) хз 1
А
А
А
2) хз 2
В
А
Б
3) выбор альтернативы
4) хз 4
Пример:
Объект анализа – производственно-технологический цикл.
C1
Заказ
Конструкторская
документация на изделие
Заказ
I1
O1
I2
Производственнотехнологический
цикл
I3
A0
O2
Объем выпуска
Сопроводительная документация
Ресурсы
С1
Оперативная информация
Заказ
Конструкторская
документация на изделие
Сопроводительная
документация
I1
Объем выпуска
ТПП
Результаты ТПП
I2
I3
Сопроводительная
документация
A1
Ресурсы
Производство
A2
O1
O2
Изделия
-21-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
31 МАРТА 2011 ГОДА
ЛЕКЦИЯ 5
Кибернетическая модель производства
Объектом решений при методе модификации являются - технологические объекты, для которых
существуют развитые банки стандартных решений и необходимо лишь найти данные решения по
его характеристикам.
Пример: стандартные инструменты
Полученные решения практически не модифицируются.
Условная структура баз данных
Учебник под ред. Четверякова «Банки и базы данных» - для тех, кому понадобится.
В общем случае любую базу данных можно представить как совокупность прямоугольных таблиц
Сущность – Сверла спиральные»
Атрибуты объекта
Экземпляры сущности
А0
А1
А2
…
Аn
О1
О2
…
Оm
Экземпляры сущности О1 представляют собой тех/лог объекты.
Атрибуты – свойства, характеристики, признак. Они не равноценны.
 А0 – идентификатор объекта (код, шифр, стандарт). Это главный атрибут.
Если известен главный атрибут, то известен и сам объект, и все другие его атрибуты.
Пример: ИНН гражданина РФ
Заполненная строка в базе данных, соответствующая любому выделенному объекту называется
записью в базе данных. Каждая запись определяет (выделяет) конкретный экземпляр объекта
В базах данных решают 2 задачи поиска:
1) Прямая задача поиска: по известному идентификатору (атрибуту А0) определить объект и все
его остальные атрибуты.
2) По известным (иногда приближенным) значениям некоторых атрибутов от А1 до Аn
определить объект, его идентификатор и все остальные атрибуты.
Атрибуты, которые используются для поиска объекта (их совокупность) по-другому называют
ключом поиска
Вторая задача встречается значительно чаще, чем первая.
В базах данных каждую клеточку, лежащую на пересечении строки и столбца, называют поле. В поле
может находиться значение (целочисленное, символьное)
Особенности поиска
1. Чем больше атрибутов указано в ключе поиска, тем меньше экземпляров объекта будет
найдено.
Ключ, состоящий из 1-го атрибута – простой ключ. Из более, чем одного – сложный ключ.
Если ключом является идентификатор объекта, то экземпляр объекта единственный и тот,
который нужно.
Если ключ включает все атрибуты от А1 до Аn, то результаты поиска (множество найденных
объектов) может быть пустым
2. Если множество найденных объектов пусто, то изменяют атрибутивный состав ключа:
уменьшают количество атрибутов в ключе и (или) варьируют их значение – «поиграть»
ключом.
3. Если множество найденных объектов слишком велико, увеличивают число атрибутов в
ключе (ужесточают условия поиска). Если мощность множества найденных объектов не
-22-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
изменяется при изменении ключа, то поиск прекращают и начинают отбор вариантов
(селекция вариантов). Результатом селекции является элита.
Для селекции используют:
1) Правила отбора в формате ЕСЛИ (УСЛОВИЕ) ТО (РЕЗУЛЬТАТ) – продукционные правила
Продукционные правила также могут использоваться для решения задач поиска, если
множество поиска не велико.
Пример: выбор вида заготовки
2) Системы критериев, в т.ч. экономических
3) Дополнительно введенные критерии, вводимые в том случае, когда основные критерии не
действуют (не чувствительны). Форма представления такого решения – список атрибутов
найденного объекта с их значениями.
INFOS – общеевропейский банк данных для предприятий (запросы бесплатные и платные)
Метод подобия
Область применения – единичное и серийное производство.
Сущность метода подобия во многом сходна с методом адресации, но существует принципиальная
разница: найденное решение обязательно модифицируется и рассматривается как решение-аналог
(первичное решение)
Могут выполняться:
 изменение структуры (структурная модификация)
 изменение параметров (параметрическая модификация)
 изменение структуры и параметров (структурно-параметрическая модификация)
Объекты решений - технологические объекты, для которых нет стандартных описаний, но есть
описания похожих или подобных объектов, которые можно взять за основу, немного изменить и
получить искомое решение.
Пример: проектирование единичных тех/лог процессов на основе типовых,
создание оригинальных конструкций на основании их типовых схем
масштабирование технических и технологических комплексов
Заказчик А заказал проект с определенными параметрами, заказчик В заказал такой же проект, но с
другими параметрами (масштабнее). Тогда проект А масштабируется до размеров проекта В при
сохранении структуры:
В
А
Применение принципа подобия считается успешным, если необходимая модификация найденного
объекта минимальна (составляет по структуре и параметрам менее 50%)
Подобие технологических объектов может определяться формально
Формальное определение оценок подобия
Любой технологический объект может быть представлен в форме предиката
(
,
,
,…,
,…,
)
– предикатное слово, обозначающее функциональный класс технологического объекта (Станок,
ТП, Тех\лог комплекс и т.д.)
( , , , … , )- атрибуты объекта
– группа однородных атрибутов (параметры рабочего пространства)
Атрибуты могут быть:
 метрическими (измеряемыми)
-23-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД

неметрическими (назначаемые).
Атрибуты могут выражаться переменными различных типов:
1) целочисленные переменные
2) действительные переменные (число, имеющее целую и дробную часть)
3) логические переменные (булевы: истина и ложь, 0 и 1)
4) символьные переменные (последовательность символов)
5) порядковые переменные
Пример: IT14 – символьная переменная, но судя по квалитетной шкале от 1 – порядковые
переменные, в целом - символьная
порядковые переменные
IT
0,1
0
1
2
…
14
символьные переменные
Тождественность объектов
Заданы 2 объекта В и С одного функционального класса А. Выразим объект В и С через набор
атрибутов , … ,
)
: (
,
,
,…,
)
: (
,
,
,…,
Объекты В и С будут тождественны, если для всех
соблюдается равенство
≡
→∀
≡
Пусть атрибуты объектов выражаются действительными или целочисленными переменными и в
общем случае, не равными по своим значениям, тогда В и С подобны по атрибуту , если
соблюдается неравенство
∾
→|
−
|≤
–вводимое значение некоторой дистанционной функции. Похожа на дельта окрестности точки.
Оценку подобия объектов В и С, имеющих одинаковое число атрибутов, определяют по формуле:
,
=
- оценка подобия объектов В и С
- число пар атрибутов, для которых выполняется указанное условие |
- число основных атрибутов, сравниваемых в объекте
,
Оценка подобия изменяется от
объекты
,
−
|≤
∈ [0,1] «0» - абсолютно разные объекты, «1» - тождественные
Объекты В и С , представляемые символьными атрибутами подобны по атрибуту
атрибуту выполняется условие
≡
∾
, если по этому
≡
Число m определяется из
этого условия
-24-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Объекты В и С могут быть смешанными по атрибутивному составу, т.е. они могут содержать как
численные, так и символьные значения. Подобия этих объектов определяется по тем же условиям,
только для каждого типа значений соответствует свое условие.
7 АПРЕЛЯ 2011 ГОДА
ЛЕКЦИЯ 6
Задача нетривиального подобия: есть 2 объекта одного функционального класса с разным числом
атрибутов b и с
)
: (
,
,
,…,
:
(
,
,
,…,
)
Оценку подобия объектов В и С проводят по формуле
,
=
+
– число пар атрибутов, для которых соблюдается условие подобия
, – число атрибутов в сравниваемых объектах
Оценка подобия меняется от 0 до 1.
Технологические объекты являются объектами структурированными, т.е. у большинства этих
объектов есть структура – соотв. связи между элементами
Пример: маршрутный технологический процесс изготовления деталей – объект линейнопоследовательной структуры: каждая последующая операция выполняется только после
завершения предыдущей операции
маршрутно-операционный технологический процесс сборки – тех/лог объекты ветвящейся
структуры
Оценки подобия можно определять:
1. по элементному составу объектов – при сравнении объектов сравнивают списки их атрибутов,
причем положение атрибута в списке не имеет значения.
2. по структуре объектов – при оценке подобия подобными считаются атрибуты, не только те,
для которых соблюдаются условия подобия, но при этом должно быть подобным и
положение атрибутов в списке
Пример: рассмотрим объекты с атрибутами:
Б, В, Е, У
В, Б, В
Оценка подобия по составу: есть 2 пары совпадающих атрибутов
2∙2
4
=
=
, =
+
4+3 7
Б, В, Е, У
В, Б, В
Оценка подобия по структуре: есть 2 пары последовательных совпадающих атрибутов
2∙2
4
=
=
, =
+
4+3 7
Пусть объекты – маршрутно-технологические процессы
МТП1
МТП2
Токарно-винторезная (ТВ)
Фрезерно-центровальная
Токарно-винторезная
Токарно-винторезная
Токарно-винторезная
Токарно-винторезная
Токарно-винторезная
Горизонтально-фрезерная
Вертикально-фрезерная (ВФ) Вертикально-фрезерная
Вертикально-сверлильная
Радиально-сверлильная
Шлице-фрезерная
Кругло-шлифовальная
-25-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Кругло-шлифовальная (КШ)
Кругло-шлифовальная
Кругло-шлифовальная
Проведем оценку подобия по составу:
пары: 2 пары ТВ, 1 пара ВФ, 2 пары КШ,
= 2 ∗ (2 + 1 + 2)
2∙5
10
=
=
, =
+
9 + 8 17
Оценки подобия дискретны, потому что числа ( , , ), входящие в формулу, – целые.
Оценка подобия может выступать как мера близости маршрутных технологических процессов
изготовления деталей и сборки.
Оценки подобия структуры, как правило, имеют меньшее или равное значение по сравнению с
оценками подобия состава, однако, определение оценок подобия структуры процессов требует
дополнительного анализа и сравнения процессов.
Доказано, что при сравнении тех/лог объектов линейной структуры можно ограничиться оценками
подобия состава
Пример:
МТП1 : ФЦ, ТВ, ТВ, ТВ, ТВ, ВФ, ВФ, ВС, ВФ, ПШ, КШ, КШ
МТП2 : ТВ, ТВ, ВС, ВФ, ТВ, ТВ, ВФ, КШ
Оценка подобия по составу
2∙8
16
=
=
= 0,8
, =
+
12 + 8 20
МТП1 : ФЦ, ТВ, ТВ, ТВ, ТВ, ВФ, ВФ, ВС, ВФ, ПШ, КШ, КШ
МТП2 : ТВ, ТВ, ВС, ВФ, ТВ, ТВ, ВФ, КШ
Оценка подобия по структуре
2∙5
=
= 0,5
, =
+
12 + 8
Оценка подобия структуры может быть неоднозначной, т.к. зависит от того, какой их тех/лог
объектов был принят за исходную (базовую) структуру. Для устранения неоднозначности принято в
качестве базовой структуры принимать структуру объекта, имеющего меньшее количество
элементов.
Основное назначение оценок подобия – обеспечение поиска наиболее близких тех/лог процессов
(тех/лог объектов) аналогов.
Основная идея метода подобия – поиск наиболее близкого (подобного) варианта решения и
последующая его модификация, превращающая его в искомое проектное решение.
Оценка возможности изготовления изделий в производственной системе
фиксированной структуры (на примере изготовления деталей) – оценка
потенциала производственной системы.
Постановка задачи: имеется производственная система фиксированной структуры и состава средств
тех/лог оснащения. В производственной системе изготавливались изделия (детали) известной
номенклатуры. Тех/лог процессы их изготовления известны.
Задача: выбрать из списка деталей, предлагающихся для изготовления в данной производственной
системе, те детали, изготовление которых можно организовать эффективно.
Пусть в производственной системе было реализовано ранее М различных тех/лог процессов. Эти
процессы нам известны и эффективны. Тогда можно сформировать матрицу попарного сравнения
указанных тех/лог процессов (матрица кругового турнира)
ТП1 (Д1)
ТП2 (Д2)
…
ТПМ (ДМ)
ТП1 для детали Д1
ТП2 (Д2)
1
S2, 1
S1, 2
1
…
ТПМ (ДМ)
S1, M
S2, M
1
-26-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Эта матрица симметрична относительно диагонали:
,
≡
,
Учитывая симметричность этой матрицы, могут быть сформированы
М
М
оценок
Определяют среднюю арифметическую оценку тех/лог подобия
∑ ,
̅=
М М
Как правило, пары процессов, оценка подобия которых соответствовала бы ̅, в производственной
системе нет. Поэтому определяют представительную оценку подобия для данной производственной
системы
̅ →
, −
За представительную оценку подобия берут оценку 2-х реальных существующих процессов, для
которых это равенство:
̅ →
, −
ТПl и ТПk для соответствующих деталей Дl и Дk являются процессами представителями для данной
производственной системы отражающими все основные тех/лог решения, ранее в этой системе
реализованные.
Условием целесообразности включения детали R из списка предлагаемых для изготовления деталей
является:
→
, +
,
Список предлагаемых деталей сортируется по оценке подобия (по убыванию) и правая часть с
низкими оценками подобия к изготовлению не рекомендуется.
Для включения отдельного процесса детали-представителя оценка должна составлять S > 0,5, а
лучше 0,65..0,85
В тех/лог предысторию производственной системы целесообразно включать только эффективнореализованные ранее тех/лог решения (процессы)
задача:
известны МТП выпускавшихся деталей, известны типовые ТП изготовления предлагаемых деталей.
Требуется ставить приоритетный список для включения предлагаемых деталей в состав
выпускающихся
14 АПРЕЛЯ 2011 ГОДА ЛЕКЦИЯ 7
Домашнее задание №1
Применение подобия технологических объектов при формировании
проектных решений
Срок сдачи – 12 мая, 12 мая – выдача 2-го дз
Содержание задания:
1. По эскизу составить рабочий чертеж детали с указанием основных размеров.
Задать марку материала, тип производства - серийное
2. На основании анализа литературных источников найти деталь аналог и технологический
(маршрутный) процесс-аналог
3. На базе процесса аналога разработать единичный маршрутный технологический процесс, при
необходимости проиллюстрировать его эскизами
4. Оценить подобие по составу процесса аналога и единичного технологического процесса.
Сделать заключение о возможности применения процесса аналога в качестве основы
проектирования.
-27-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Литература:
1) Справочник под ред. Панова «Обработка металлов резанием». Лучше последнее издание. В
начале справочника есть обширный обзор маршрутно-технологических процессов.
2) Справочник технолога-машиностроителя. Раздел, посвященный типовым ТП
3) Каталоги «Типовые ТП изготовления деталей». Проектный институт ОргСтанкинПром.
4) Технология машиностроения. Том 2. Производство машин. Мельников.
Оформление ДЗ


на компьютере, Times New Roman 12 или 14 через 1,5.
Поля верхнее нижнее – 20, левое – 30, правое – 10
Специальные случаи определения оценок подобия
Иногда возникает необходимость сравнения маршрутных технологических процессов, в которых
использовано оборудование разных уровней автоматизации.
Пример:
Оборудование с ручным управлением и высоко автоматизированное оборудование с ЧПУ
ТП1
Оборудование с
ручным
управлением
ТП2
Вертикально-фрезерная (ВФ)
Вертикально-фрезерная с ЧПУ
Вертикально-фрезерная
Сверлильно-фрезерно-расточная с ЧПУ
Горизонтально-фрезерная
Плоскошлифовальная
Радиально-сверлильная
Плоскошлифовальная
Вертикально-фрезерная
Плоскошлифовальная
Плоскошлифовальная
2∙3
6
=
13
13
Отсутствие аналога для многоцелевого станка и неучитывание этого обстоятельства при
определении оценки подобия ведет к получению ошибочной оценки.
,
=
Правильные действия: связать каждую единицу оборудования, входящую в сравниваемые
технологические процессы, с соответствующим множеством технологических методов, на нем
реализующихся.
ТП1
ТП2
Фрезерование (вертикальное)
Фрезерование
Фрезерование (вертикальное)
Фрезерование
Фрезерование (горизонтальное)
Сверление
Сверление
Растачивание
Фрезерование (вертикальное)
Шлифование плоское
Шлифование плоское
Шлифование плоское
Шлифование плоское
,
А в предыдущем случае оценка получилась
=
2 ∙ 5 10
=
13
13
,
=
∙
=
> 0,5
Теоретически, такая оценка указывает на возможность изготовления соответствующих деталей на
одном и том же участке. Но эта оценка является предельной для гарантированного включения
предлагаемых деталей в номенклатуру выпускаемых деталей. рекомендованная оценка подобия
состава должна быть не менее 0,63..0,65
-28-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Применение подобия при использовании технологических возможностей
производственных систем и комплексов
При проектирование производственных систем и комплексов учитывают технологические
возможности оборудования, входящего в состав комплекса, и определяют его ожидаемую загрузку.
Такая оценка загрузки является номинальной.
При реальной эксплуатации технологического комплекса возникают ситуации:
 Часть технологического оборудования комплекса находится в ремонте и создается реальная
угроза выполнению заданной производственной программы.
 Возникает необходимость выполнения срочного заказа (внепланового) при достаточно
высокой (практически предельной) загрузке имеющегося оборудования.
 Возникает необходимость внепланового ремонта оборудования иных производственных
систем при предельной загрузке оборудования данной производственной системы
 Возникает необходимость в маневре оборудования
Разрешение всех указанных ситуаций связано с принятием альтернативных вариантов
соответствующих технологических решений, в основе которых лежит использование
взаимозаменяемого оборудования. Взаимозаменяемость предполагает возможность выполнения
некоторого элемента технологического процесса (либо одной операции, либо нескольких операций)
на оборудовании различных групп и типов.
Технологические возможности оборудования, прежде всего, определяют множество
технологических методов, реализуемых с его помощью. Поэтому возможность замены одного
оборудования на другое определяется подобием соответствующих множеств технологических
методов.
Табл.: Значения оценок подобия технологических возможностей оборудования различных групп
Замещаемая группа
Замещающая
группа
Т
С
Р
Ф
СФР
Ш
Т
1
+0,5
+0,6
+0,3
+0,55
+0,2
С
-0,5
1
-0,8
+0,5
-0,7
0
Р
-0,6
+0,8
1
+0,4
-0,8
0
Ф
-0,3
-0,5
-0,4
1
-0,7
0
СФР
-0,55
+0,7
+0,8
+0,7
1
0
Ш
-0,2
0
0
0
0
1
Условные обозначения
 Т - токарная группа
 С - сверлильная группа
 Р – расточная группа
 Ф – фрезерная группа
 СФР – сверлильно-фрезерно-расточная группа
 Ш - шлифовальная
Оценки подобия определены в предположении замещения одной из групп оборудования другой в
процессе формирования технологического решения
Знак перед значением показывают «+» (избыточность) или «–» (недостаточность) технологических
возможностей замещающей группы по отношению к замещаемой.
Оценки подобия определены путем сравнения множеств технологических возможностей
оборудования соответствующих групп.
21 АПРЕЛЯ 2011 ГОДА ЛЕКЦИЯ 8-9
Взаимозаменяемость оборудования целесообразно использовать для ситуационного управления на
этапах черновой обработки, получистовой обработки, отчасти чистовой обработки. Не
-29-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
рекомендуется использовать взаимозаменяемость оборудования на этапах окончательной
обработки: на этапе окончательной обработки должно использоваться исключительно
оборудование, предписанное технологическим процессом.
Свойство взаимозаменяемости оборудования сохраняется не только для оборудования разных
групп, но и для оборудования одной группы.
Рассмотрим на примере токарной группы.
Замещаемые
Замещающие
ТВ
ТР
ТК
ТКо
ТЧПУ
ТВ
1
+0,95
1
-0,5
-0,93
ТР
-0,95
1
-0,95
ТК
1
+0,95
1
+0,5
-0,93
ТКо
-0,5
-0,5
-0,5
1
-0,6
ТЧПУ
+0,93
+0,93
+0,93
+0,6
1
-0,93
ТВ – токарно-винторезный станок
ТР – токарно-револьверный станок
ТК – токарно-карусельный станок
ТКо – токарно-копировальный станок
ТЧПУ – токарный с ЧПУ
При замене обязательно учитывать габариты замещающего оборудования
Группы взаимозаменяемого оборудования могут быть сформированы из:
1) оборудования одной группы и типа, различающегося только моделями
Пр: токарно-винторезные станки разных моделей
o В этом случае технологические решения тождественны,
o оценка подобия решений равна 1.
При равной или близкой стоимости станко-минуты
2) оборудования одной группы, но разных типов.
Пр: токарные станки разных групп
o В этом случае технологические решения как правило находятся в отношении
эквивалентности,
o оценка подобия находится в диапазоне 0,9..1
3) оборудования разных групп при условии, если замещающая группа объединяет
технологические возможности ряда групп.
Пр: сверлильно-фрезерно-расточные станки объединяют технологические возможности
соответствующих групп.
o Технологические решения, как правило, эквивалентны или подобны.
o Оценка подобия 0,7..0,9
Подобные технологические решения могут формироваться и на базе оборудования, не являющегося
в общепринятом смысле взаимозаменяемым. Оценка подобия находится в районе 0,5. Если оценка
подобия меньше 0,5 – говорят об отношении слабого подобия
Метод синтеза
Область применения – любые типы производства. Метод используется при отсутствии решенийаналогов.
Сущность метода:
Решение формируется по самой общей схеме.
1. В начале выполняется так называемое концептуальное проектирование (приблизительно
известен принцип построения проекта).
2. Выполняют синтез первичной структуры решения (на основе обще технологических
принципов и правил)
-30-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Пр: проектирование маршрутных технологических процессов (легко повреждаемые
поверхности обрабатываются в конце ТП и т.д.)
3. Первичная структура и параметры решения обязательно модифицируются
Синтез
Первичное решение
Модификация
Вторичное решение (Принятое)
Следующая итерация
Метод синтеза применяется при индивидуальном проектировании единичных технологических
процессов, т.е. процессов, которые формируются лишь на основе конструктивно-технологических
параметров изготавливаемого изделия (при отсутствии аналогов)
Метод не формален (нет жестких рекомендаций) и результаты его использования от опыта и знаний
проектировщика, а отдельные этапы носят творческий характер => решение субъективно
При методе синтеза проектировщик часто может принять достаточно эффективное решение, но, как
правило, не может объяснить, почему он принял такое решение.
Основной проблемой метода синтеза является этап синтеза структур
Недостатки метода:
 решение субъективно
 отсутствие формализации этапа синтеза
Критерии селекции и оценки качества технологических решений
Критерий приведенных затрат:
Зпр =
+
∙
→
- переменная часть приведенных затрат
– капиталовложение
– нормативный коэффицент относительной эффективности капиталовложений. Для
машиностроения
= 0,12. Этот коэффициент на прямую связан со сроком окупаемости
1
=
Данный подход предполагает тождественность решений с точки зрения достигаемого полезного
эффекта
max
Полезный эффект
Решение
min, но не равные 0
Затраты
Кривая нормального инвестирования
Прибыль
2 решение
1 решение
3 решение
Время
Периоды окупаемости
-31-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Интегральный критерий
Качество решений определяется по интегральному критерию
=
→
З
Размерности величин Q и З не имеют значения. Они должны быть в одних и тех же единицах для
сравниваемости вариантов
Интегральные критерии всегда объективнее абсолютных критериев (например, критерия
приведенных затрат), т.к. учитывают разные стороны сравниваемых проектных решений
Оценка конкурентоспособности продукции
П =
ЖЦИ
Цп + ЗЭ ЖЦИ
∙
→
ЖЦИ - полезный эффект от эксплуатации продукции за время ее жизненного цикла (суммарный
эффект)
Цп - цена продукции, по которой она продается на рынке
ЗЭ ЖЦИ - затраты на эксплуатацию продукции за время ее жизненного цикла
- коэффициент бренда – общая характеристика доверия покупателя к торговой марке
=0,5..1,5
СЕМИНАР 3
Концептуальное проектирование машиностроительного производства
Исходная система – завод
1. Заготовительный передел
2. Передел изготовления деталей
3. Сборочный передел
-32-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Заготовительное производство:
1) литейное
2) обработка давлением
3) прокат (резка и первичная подготовка проката)
4) порошковая металлургия
5) сварные или комбинированные заготовки
-33-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Изготовление деталей как система
Заказ
КД на изделие
Изготовление деталей
Объем выпуска
Детали
Ресурсы
А0
Функции при изготовлении деталей:
1) Черновая обработка
2) Получистовая обработка
3) Чистовая обработка
4) Отделочная обработка
28 АПРЕЛЯ 2011 ГОДА ЛЕКЦИЯ 10
Интегральный критерий
Иногда полезный эффект технологического решения выражается величиной, которую необходимо
минимизировать.
Пример: проектирование маршрутного ТП и определение для каждой операции штучного времени.
Трудоемкость
шт
→
-34-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
=
→
шт
Т – трудоемкость
Производительность Q
=
1
→
К – функция качества решений
1
∙З
Затраты = затраты на принятие решения и не его реализацию
З = Зпр + Зр
=
К
Q2
Q1
К2
К12
К11
З
З21
З22
З1
При фиксированных затратах решение 2 лучше, чем решение 1 (К2 > К1) При постоянных затратах
решение 2 дает больший полезный эффект, чем решение 1.
Решения 1 и 2 равноценны по качеству – они могут рассматриваться, как альтернативы.
Задача многокритериального выбора
Кроме указанных относительных критериев при выборе проектных решений используют и другие
критерии. В общем случае, задача выбора проектного решения называется задачей
многокритериального выбора.
Пример: пусть есть 2 решения А и Б, оценка проходит по 3-м критериям
стремятся к максимуму и минимуму соответственно:
А
> В →
А
<
В
→
А
<
В
→
,
,
– которые
Критерий «простая свертка»
Если значения критериев разнонаправлены и их отдельные значения не совпадают с направлением
желаемого изменения, то задача выбора становится неоднозначной. Простейший подход к задаче
многокритериального выбора – это применение критериев типа «простая свертка»
Введем новый критерий К
=
∗
+ ⋯+
∗
Коэффициенты , … , называют коэффициентами значимости или весовые коэффициенты. Они
должны удовлетворять условию ∑ = 1
Значения весовых коэффициентов определяют по результатам статистической обработки экспертных
мнений.
Простая свертка вводит отношение эквивалентности между частными критериями. Данное
отношение чаще всего не справедливо или не может быть определено достоверно, поэтому
критерий «простая свертка» часто дает неверные результаты.
Данным критерием можно пользоваться, если число частных критериев невелико (не более 4)
-35-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Кроме критерия «простая свертка» существуют и другие подходы к решению задачи
многокритериального выбора
Качество технологического решения – совокупность его свойств, обеспечивающих его
максимальный полезный эффект по отношению к затратам на принятие и реализацию в сравнении с
другими решениями того же целевого назначения
Эффективность решения
Эффективность решения определяется его качеством по отношению к времени на его принятие
Е=
З ∙ пр
=
→
пр
пр – время принятия решения
Существует проблемно-ориентированные виды интегральных критериев, применяемые для выбора
объектов, заданных функциональных классов.
Объект выбора – технологическое оборудование
Качество решения
об =
тв ∙
з
→
мч
об – значение интегрального критерия
тв – оценка соответствия технологических возможностей выбираемого оборудования условиям его
применения
з - оценка ожидаемой загрузки оборудования
мч – коэффициент машино-часа –относительная характеристика стоимости единицы времени
эксплуатации соответствующего оборудования (см. Справочник технолога-машиностроителя, том 2)
тв =
прп ∙
тм
прп - оценка использования параметров рабочего пространства оборудования
тм - оценка использования технологических методов, реализующихся на данном оборудовании
прп =
оз
с
оз – максимальный объем обрабатываемой заготовки (определяемый по ее максимальным
габаритам)
с – максимальный объем рабочего пространства соответствующего оборудования
Если оборудование предназначено для выполнения операций обработки заготовок фиксированной
номенклатуры, то оз выбирается по максимальным габаритам заготовки из данной номенклатуры.
Желательно, чтобы
прп → 1
Оценка тм определяется путем сравнения множества технологических методов применяемых для
обработки заготовок фиксированной номенклатуры и множество всех технологических методов,
которые могут быть реализованы на данном оборудовании. Притом, желательно, чтобы все
возможности оборудования были использованы:
тм → 1
Оценка загрузки (занятости оборудования)
з =
∑
→1
д.о
∑
- сумма трудоемкостей всех операций, выполняемых на данном оборудовании
д.о действительный (эффективный) фонд работы оборудования (годовой)
Если оценка з > 1, это свидетельствует о необходимости рассмотрения вопроса выбора еще одной
единицы соответствующего оборудования
-36-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Объект выбора – приспособление
Применяемые приспособления должны обеспечивать экономию вспомогательного времени, или
даже штучного времени.
1
Кп =
→
в ∗ Зп
1
Кп =
→
шт ∗ Зп
в - вспомогательное время
Зп - затраты на проектирование и изготовление или приобретение приспособления
Повысить производительность труда за счет форсирования режимов обработки не реально, т.к.
режимы обработки влияют только на 1 составляющую штучного времени (основное время). В
балансе штучного времени основное время составляет 5..10% от штучного.
Повышать значение критерия качества решения стоит за счет снижения вспомогательного времени
Объект выбора – инструмент
Критерий качества решения
и =
Ти
Зи
Ти - стойкость инструмента (может учитывать его переточки). Стойкость инструмента может
определяться как суммарная величина за время его ЖЦ
Зи - затраты на проектирование и изготовление или приобретение инструмента. Может учитывать
затраты на эго эксплуатацию (переточки и т.д.)
Критерий выбора технологического процесса
Критерия однозначного выбора пока не существует, и все применяемые критерии – являются
критериями предварительного выбора.
Ктп =
З
– количество годных изделий, проведенных по i-му процессу за фиксированный момент времени
З - затраты на разработку и реализацию технологического процесса
З ≈
Т ∙
Кв
Т - Трудоемкость
- Средняя стоимость единицы времени для реализующегося процесса
Кв - Коэффициент выполнения норм
Окончательный выбор вариантов осуществляют на основании результатов технико-экономического
анализа
5 МАЯ 2011 ГОДА ЛЕКЦИЯ 11-12
СЕМИНАР
Жесткие установочные элементы базирования
Жесткий установочный элемент
Базирование на плоскость
Зажим
Подвижная опора – не участвуют в базировании, для обеспечения жесткости
Самоустанавливающаяся опора – не участвуют в базировании, для обеспечения жесткости
Кулачок патрона – установочный и зажимной элемент
Трехкулачковый патрон – лишает 5 степеней свободы
Схема базирования заготовки в угол
-37-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Применение структурных диаграмм для второго ДЗ
При использовании структурного анализа стандарта (IDEF 0) для моделирования технологических
процессов и создаваемых на их основе технологических комплексов предварительно должна быть
поставлена цель анализа
Цель анализа – раскрытие механизма формирования качества изготовления детали – кольца.
Качество может формироваться прямыми технологическими воздействиями – мех. обр., так и
косвенными – технологическое наследование.
Система А0 – технологический процесс (комплекс) изготовления детали
Разложение первого уровня.
В основе – принцип технологической специализации
Условия реализации этапа
КД на
отливки
Заказы на
черн.обр.
{ПК}3
ОВ
{ПК}3
ЧЕРН
Этап черновой обр.
Р
А1
{ПК}3ЧИСТ
Этап чистовой обр.
ОВ на заготовок,
получаемые ОД
А2
{ПК}3ОО
КД на заготовки,
получаемые ОД
Этап окончательной обр.
А3
ОВ заготовок,
получ. порошк.мет.
КД на заготовки,
получаемые порошк.мет.
{ПК}3 – показатели качества заготовки
{ПК}3ЧЕРН - – показатели качества заготовки после черновой обработки
{ПК}3ЧИСТ– показатели качества заготовки после чистовой обработки
{ПК}3ОО – показатели качества после окончательной обработки – показатели качества детали
На этапе черновой обработки реализованы 2 токарные операции 005 и 010
Править рисунок
-38-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Условия реализации этапа
{ПК}3
Связи наследования
{ПК}3Т1, В
{ПК}3Т1, В (ЧЕРН)
{ПК}3ЧЕРН
Токарная 005
А11
Токарная 010
{ПК}3Т2, Н
А12
{ПК}3Т2, Н (ЧЕРН)
Показатели качества:


Меняются в ходе операции
Не меняются в ходе операции
Операция 005 меняет показатели каечства, соответствующие торцу Т1 и внутренней цилиндрической
поверхности
Связи наследования Раскрываем содержание токарной операции 005
Условия реализации этапа
{ПК}3
Связи наследования
{ПК}3Т1, В
{ПК}3
Т1, В (ЧЕРН)
{ПК}3ЧЕРН
Подрезка торца Т1
А111
{ПК}3Т2, Н
Обработка отв. В
А112
{ПК}З, Н – показатели технологического наследования
-39-
{ПК}3Т2, Н (ЧЕРН)
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Модификация проектных технологических решений
Формирование сложных технологических решений является итерационным. Действует принцип
адаптации: эффективным может быть только технологическое решение, адаптированное к среде
реализации или адаптирующее к себе данную среду. Указанное порождает необходимость в
модификации объектов решений
Модификация – направленное изменение объекта технологического решения, связанное с наиболее
эффективным достижением поставленной цели решения
Схема модификации технологического объекта
I
О
Технологический
объект
Идентификация
Принятие решения
о направлении
возможной
модификации
Модификация
Идентификация – оценка соответствия текущего состояния технологического объекта (объекта
решения) заданному
Различают сл. виды модификации:




Параметрическая
Структурная
Структурно-параметрическая модификация
Модификация функций и характеристик взаимодействия объекта решения с внешней средой
, , ,
Параметрическая модификация
Параметрическая модификация является самым распространенным видом модификации, как
правило, выполняемой в первую очередь
При параметрической модификации функции и структура , неизменны
Последовательность модификации
Изменение множества параметров и их значений может привести к изменению характеристик
взаимодействия объекта решения с внешней средой
Схема параметрической модификации
2
Н
F
S
Z
1
-40-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Примеры решений: выбор режимов резания, встраивание силового узла в приспособление данной
конструкции, подбор оборудования (внутри некоторого параметрического ряда) при фиксированной
планировке технологического комплекса
Структурная модификация
3
2
2
F
Н
S
Z
1
Изменяется структура обхекта решения и последующее изменение параметров, а также
характеристик взаимодействия с внешней средой дополнительное изменение указанных
характеристик
Фактически неизменными остаются функции. Остальные компоненты меняются все
Структурно-параметрическая модификация
3
2
2
Н
F
S
Z
1
1
Структурная и структурно-параметрическая модификация обычно обеспечивают адаптацию решения
к внешней среде, но могут потребовать и изменения внешней среды
Структурная и структурно-параметрическая модификации – весьма распространены при
проектировании технологических комплексов
Пример: изменение положения оборудования на планировке комплекса прямо влияет на
параметры производственной системы
Параметрическая и структурная модификация условны.
Технологический комплекс является многосвязной структурой. Изменяя структуру комплекса, найти
оптимальное решение сложно. Задача является многокритериальной. Наиболее приемлемый путь
ее решения: нахождение некоторого множества возможных решений с последующим
компромиссом
-41-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Модификация характеристик взаимодействия с внешней средой и модификация функций
3
2
3
2
Н
F
1
1
S
Z
При данной модификации проектные решения адаптируют к себе внешнюю среду. Данный вид
модификации неизбежно требует изменения технического задания на проектирования и по сути
соответствуют принятию самостоятельного проектного решения
Параметрическая модификация
При параметрической модификации:
1) Устанавливают (выделяют) все множество параметров объекта решения
2) Разделяют множество параметров на подмножества
a. Параметров, в принципе не изменяемых, или которые желательно сохранить
неизменяемыми
b. Параметров, изменение которых возможно.
3) Множество изменяемых параметров ранжируют по чувствительности выходных
характеристик объекта к их изменению.
Если х – входные данные, у – выходные данные
– функция чувствительности объекта О к измению характеристик хода
– функция чувствительности выходных характеристик объекта к изменению его i
параметра
∊ { }изм
{ }изм ≡ { }
,…,{ }
множество изменяемых параметров упорядочивают
4) Модификацию начинают с изменения параметров, по которым объект наиболее чувствителен
5) Т.к. для каждого изменяемого параметра существуют фиксированный диапазон пределов его
изменения
Структурно-параметрическая модификация
Выполняется в тех случаях, если параметрическая модификация не дала желаемых результатов. SA
диаграмма
-42-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
FI
НI
Формирование
(выбор)
первичного
решения
Оценка
соответствия
решения
заданному
Модификация
структуры
решения
Модификация
параметров
решения
12 МАЯ 2011 ГОДА
ЛЕКЦИЯ 13
Поддержка проектных решений при их реализации в технологических
комплексах
Технологический комплекс – совокупность функционально-связанных средств технологического
оснащения (технологический комплекс - это технологическая система, участок, цех или предприятие)
Для каждого комплекса могут быть определены задачи:
1. Задача проектирования (нового комплекса исходя из данных о технологии изготовления
планирующихся к выпуску изделий и производственной программы)
Производственная программа – номенклатура и объем выпуска
2. Проектирование на основе аналога (нового комплекса на базе существующего и исходя из
данных об изменениях производственной программы)
3. Задача реструктуризации (техническое перевооружение) – возникает в результате изменения
номенклатуры, перепрофилирования и переспециализации
4. Задача размещения – задача, связанная с наиболее эффективным использованием
имеющихся ресурсов. Наиболее актуальная
Поддержка проектных решений при изменении номенклатуры выпускаемых
изделий
Имеется производственная система (комплекс), обладающий фиксированной структурой и составом
средств технологического оснащения. Имеются иные производственные ресурсы.
Постановка задачи: при известных составе средств технологического оснащения, конструктивнотехнологических параметров выпускаемых изделий, при известных ТП их изготовления определить
возможность эффективного размещения процессов изготовления изделий в комплексе.
Данная задача имеет 2 принципиально различных решения:
I вариант решения: технологический комплекс в начальном этапе был не загружен. Коэффициент
загрузки оборудования ≈ 0
II вариант решения: технологический комплекс загружен изготовлением других изделий.
Коэффициент загрузки i-го оборудования – переменная величина
-43-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Исходные данные для решения данной задачи:
1) Множество наименований единиц оборудования и сопряженное множество количества
указанных единиц
2) Множество групп оборудования взаимозаменяемого с оборудованием первой группы,
сопряженное с множеством наименования оборудования
Задачу рассмотрим на примере решения проблемы размещения изготовления деталей.
Известно множество деталей, планирующееся к изготовлению в данной производственной системе
(комплексе). Для каждой детали известны объемы выпуска. Для каждой детали известны
технологические процессы их изготовления и проведено техническое нормирование
Пронормировать технологический процесс – определить штучное время по всем технологическим
операциям и следовательно трудоемкость изготовления
Т=
шт к
шт = оп ∗
1+
100
Тп.з.
шт к = шт +
р
Первый подход к решению поставленной задачи (всеобщий подход)
1. Для каждого изделия (детали) определяют коэффициент значимости по трудоемкости о-го
изделия
∙
зн ( ) =
∑( ∙ )
- объем выпуска изделия
- трудоемкость изготовления j-го изделия
∑ ∙ - сумма трудоемкостей изделий, планирующихся для выпуска на участке
2. Изделия ранжируют:
⃗≡
зн …
зн
Задачу размещения начинают с первого элемента, обладающего максимальным коэффициентом
значимости
3. Выбирается наиболее значимая по трудоемкости деталь наиболее значимого изделия
Наиболее значимая деталь наиболее значимого изделия является базовой деталью для создания
группы деталей технологически-подобных ей
4. Создают матрицу технологического подобия
Пусть первая деталь имеет индекс h и ей соответствует технологический процесс Ph
Ph
P1
P2
…
Ph
…
Pp
S1,h
S2,h
…
1
…
Sp,h
Принцип группирования: в группу входят детали, оценка технологического подобия которых больше
некого граничного значения
, ≥ г
Все детали, для которых соблюдается данное условие, входят в одну группу с деталью h.
5. Детали, для которых данное условие не выполняется, дополнительно анализируют:
a. Вновь выделят среди оставшихся деталей наиболее значимую деталь наиболее
значимого изделия
b. Процесс повторяется итерационно пока все детали, планирующиеся для изготовления в
данном комплексе, не будут разделены по группам технологически подобных деталей.
-44-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
В результате группирования будут сформированы ряд групп технологически подобных деталей,
вместе с тем могут быть выделены детали, не принадлежащие ни одной из групп технологическиподобных деталей.
6. Для деталей, составляющих остаток, возможно:
a. Уменьшение граничного значения Г и снижение технологического подобия вновь
формируемых групп.
b. Передача процессов изготовления деталей, не вошедших в указанные группы, в другие
производственные системы (наиболее перспективный подход)
Рис. Алгоритм размещения (отсканить у Олеси)
Приведенный алгоритм – алгоритм размещения процессов изготовления групп деталей в
производственной системе (комплексе) фиксированного состава средств технологического
оснащения.
Модуль 2. Комментарии:
Группа деталей максимального приоритета определяется по базовой детали, являющейся наиболее
значимой деталью наиболее значимого изделия.
Модуль 5. Комментарии:
Относительная трудоемкость для 1-ой операции j-го процесса
, ∙ ,
д ( ), =
д∙ в
, - штучное время
д - действительный (эффективный) фонд времени оборудования, используемого в операции 1 j-го
процесса
в – коэффициент выполнения норм
д∑
д ( ),
Модуль 6. Комментарии:
С* - количество единиц имеющегося оборудования
Основной принцип размещения
Если для этапов черновой обработки, получистовой обработки, чистовой обработки невозможно
размещение технологических процессов по предписанным технологией группам и типам, то могут
использоваться для размещения группы взаимозаменяемого оборудования.
Для операций окончательной обработки должно использоваться исключительно оборудование
предписанных технологией групп и типов.
18 МАЯ 2011 ГОДА
ЛЕКЦИЯ 14-15
Разбор полетов по ДЗ-1
Пример 1. Деталь – вилка. Замечание: нельзя повторно базировать по черновым базам
Пример 2. Плоскостная деталь. Заготовка для призматической детали – полоса или лист.
Прежде всего надо обработать все плоскости по максимуму (пр: на горизонтально-фрезерном
станке)
К ДЗ
-45-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
, ,… ,
– группы оборудования (основное оборудование)
, , … , - по каждой группе оборудования соответствует количество станков (состав)
, ,… ,
- каждой группе основного оборудования поставлена в соответствие группа
взаимозаменяемого оборудования
, , … , - количество единиц взаимозаменяемого оборудования
Количество оборудования для первой группы = множество оборудования, непосредственно
принадлежащий этой группе + множество взаимозаменяющего оборудования.
=
∗
+
Все детали можно разделить на группы:
(ДБ , Д , … , Д , … , Д
), ДБ , Д , … , Д
, ДБ , Д , … , Д
,…
ДБ1 – базовая деталь для формирования первой группы деталей. Это наиболее значимая в смысле
трудоемкости наиболее значимого изделия
Д ,…,Д ,…,Д
– для этих деталей соблюдается условие:
ДБ ,Д ≥ г
S - оценка технологического подобия
Оставшиеся детали, не вошедшие не в одну из групп технологически-подобных деталей
целесообразно передать для изготовления в другие производственные системы.
Размещение начинают с первой группы.
Для детали ДБ1 известен ТП:
ДБ .
Согласно этого ТП штучное время выполнения операций для детали ДБ1: шт Б , шт Б , … , шт Б
q – количество операций
где
Размещение начинается с первой операции
С
С
С
…
Д
Д
ДБ
ДБ
∗
Д
ДБ
∗
∗
Для каждой операции первой детали первой группы определяют относительную трудоемкость
ДБ , ДБ
После исчерпания возможностей размещения технологических процессов по основному
оборудованию, дальнейшее размещение осуществляют по взаимозаменяемому оборудованию,
если это необходимо. При этом учитывают оценки подобия технологических возможностей
основного и взаимозаменяемого оборудования. Нельзя использовать оборудование
взаимозаменяемое с основным для операций, относящихся к этапу окончательной обработки.
При ином подходе используют другой принцип формирования групп технологически подобных
деталей для чего прежде всего определяют полную матрицу технологического подобия.
Дана совокупность ТП для совокупности деталей:
= [ ,…,
P2
]
P1
P2
P1
1
S1,2
…
…
S2,1
1
…
…
…
…
…
Pp
S1,p
S2,р
…
Pр
Sр,1
Sр,2
…
1
-46-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
,
=
,
Определяют наиболее значимую деталь в смысле трудоемкости. Пусть это будет деталь Dh. Для этой
детали соблюдается условие:
∙
= max{ ∙ , … , ∙ }
- объем выпуска
- трудоемкость изготовления i-ой детали. Трудоемкость – сумма штучно-калькуляционных времен.
В матрице выделяют сроку, соответствующую ТП для детали Dh:
Ph
P1
P2
…
Ph
…
Pp
S1,h
S2,h
…
1
…
Sp,h
Оценки в этой строке – это оценки технологического подобия детали Dh со всеми деталями,
размещение которых планируется в данной производственной системе. Среди всех деталей
выделяется подмножество, для которого соблюдается условие
,∗ ≥
г
Эти детали включаются в одну группу с деталью Dh. При этом деталь Dh является базовой. Детали,
для которых выполняется это
условие – из матрицы исключаются (исключаются соответствующие строки и столбцы). После чего
процесс группирования продолжается. Он продолжается до тех пор, пока повторение указанных
действий возможно. Детали, для которых повторение указанных действий не возможно, передаются
для изготовления в другие производственные системы.
Результаты группирования по первому и второму подходам подобны с оценками подобия 0,85..0,9.
Что свидетельствует, что результаты находятся в отношении эквивалентности
Выбор детали представителя
Постановка задачи: проектируется новая производственная система. Известна номенклатура
деталей и типовые ТП их изготовления. Необходимо определить деталь-представитель, на основе
технико-экономических показателей процесса изготовления которой проектируется комплекс.
1. Первый случай.
В качестве детали представителя выбирают деталь с наиболее сложным ТП изготовления или
деталь, процесс изготовления которой включает большинство технологических операций,
использующихся при изготовлении других деталей.
2. Второй подход.
Для деталей, планирующихся к изготовлению в производственной системе, определяют полную
матрицу подобия.
Добавляют к матрице еще 1 столбец S∑
P1
P2
…
Pp
S∑
P1
1
S1,2
…
S1,p
S∑ 1,р
…
…
…
…
…
Pр
Sр,1
Sр,2
…
1
В качестве детали-представителя выбирают деталь, для которой оценка максимальная:
∑→
ТП изготовления данной детали в наибольшей степени подобен технологическим процессам
изготовления других деталей.
Недостатки данного подхода:
 ТП изготовления выбранной детали может не включать операции и соответственно
оборудование, которое необходимо для изготовления некоторых из деталей номенклатуры
-47-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД

Если ТП сравниваемых деталей включают универсальное оборудование и
высокоавтоматизированное оборудование, то целесообразно оценки подобия проводить
исходя не из наименований операций в маршруте, а исходя из множеств используемых в
операциях технологических методов.
Определение граничных оценок подобия
При определении граничных оценок подобия используют 2 подхода:
1. Субъективный.
Означает, что граничную оценку подобия задает разработчик исходя из опыта, результатов
предыдущих применений и т.д.
Для технологических процессов приемлемым диапазоном граничных оценок подобия является
значение 0,65..0,8. При задании значений из этого диапазона подобие считается сильным.
Недостаток:
 При задании сильных отношений подобия возможно, что число групп подобных деталей
будет не стабильно и возможно появление значительного числа деталей, не входящих ни в
одну из групп.
2. Объективный
Пусть
 а – число операций базового технологического процесса
 b – число операций ТП, сравниваемого с базовым.
Принципиальное положение: ТП сравниваемой детали должен включать не менее половины
операций процесса, принятого за базовый.
Отношение подобия
2
+
– число пар операций, являющихся тождественными или подобными
,
Согласно принципиальному положению
=
≥
=
2∙
=
= Г
+
+
Т.о. для каждой пары сравниваемых процессов значение Г будет индивидуальным и не может быть
назначено единым для всех формируемых групп.
,
Процесс группирования начинается с определения значений Г для сравниваемых процессов.
Объективная оценка более трудоемка, но дает лучшие результаты группирования.
Возможность экономии при использовании оценок подобия
Если используются технологические решения-аналоги, то появляется возможность повышения
качества решений и экономии затрат на их принятие и реализацию.
З - полные затраты на индивидуальное формирование проектного решения
ЗБ – затраты на разработку и внедрение базового варианта проектного решения (решения аналога)
З′ – фактические затраты на разработку решения с использованием фрагментов решения-аналога.
З′ = З − з ∗ ЗБ
з – коэффициент компенсации затрат. Учитывает, что при использовании решения аналога
применяют фрагменты решения аналога
Необходимо, чтобы
З′ ≤ ЗБ
-48-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
З − З ∗ ЗБ ≤ ЗБ
З ≤ ЗБ + З ∗ ЗБ
Это показывает, что при использовании технологического подобия принципиально возможно
получение более высокого качества, чем у базового варианта.
К
З ∗ ЗБ
З
ЗБ
Зl
Зона потенциально
качественных
проектных решений
Наиболее целесообразным подходом к созданию проектных решений является поиск решений
аналогов и их адаптация к условиям принятия и реализации.
В качестве критерия значения з может быть использовано значение оценок подобия
26 МАЯ 2011 ГОДА
ЛЕКЦИЯ 16
Комментарии к ДЗ-2
Правильно поставить цель анализа:

процесс формирования качества (как в семинаре), если брать за основу ТП из ДЗ-1
(наследственные и иные связи)
Гл. 1 справочника Технолога-машиностроителя «понятие о точности» - матрица взаимного влияния
показателей друг на друга
На выходе – множество показателей качества детали (информационный объект). Деталь –
материальный объект, вторичный.

рассмотрение взаимосвязей при формировании качества в технологическом процессе по
этапам технологического процесса.
Этапы: черновой, получистовой, чистовой, окончательной обработки. В черновом этапе –
формирование баз, обработка баз и последующие


Если есть ТО – рассмотрение связей до ТО и после ТО
Рассмотреть взаимодействие элементов технологической системы (оборудование,
приспособление, инструмент, обрабатываемая заготовка) для 1-ой операции
Разложение ТП по этапам - рассмотрение связей в технологическом процесс в соответствии с
принципом технологической специализации.
SA диаграммы в приложении к курсовому – схема производства (схемы взаимодействия).
Эти диаграммы ориентированы на логистические системы (материальные и информационные
потоки)
Консультация к экзамену
Вопросов по курсу нет – ориентироваться на лекции.
-49-
К ОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ «ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ » СТУДЕНТА ГРУППЫ МТ 3-102 ГРИГОРЬЕВОЙ ИРИНЫ, 2011 ГОД
Процедура сдачи экзамена:

Тянуть билет -> Сразу показать преподавателю -> Можно поменять 3 раза без влияния на
оценку
Не списывать! Иначе неуд, и пересдача в сентябре. Если что-то подзабыл, можно решить вопрос с
преподавателем.
В билете 2 вопроса:






















Виды проектных технологических решений. Идеальное, модифицированное, полное,
оптимальное решение
Концептуальное моделирование сложных систем и технологических комплексов (Основы
стандарта IDEF 0, рассмотреть примеры на семинаре)
Условие возникновение отношений проектного технологического решения (Отношение
тождественности, эквивалентности, формальное преставление решений, примеры,
формальные условия)
Организация поиска альтернативных решений аналогов (структура баз, атрибуты, построение
баз на логическом уровне, прямая и обратная задача поиска, цель поиска)
Метод подобия при формировании технологических структур (отношение подобия, формулы,
пример на маршрутной технологии)
Критерии выбора оборудования и приспособлений при формировании проектных решений
(лучшие – относительные и интегральные, формула, частный случай. В оборудовании – есть
подводные камни)
Проектные управляющие технологические решения (Лекция 1-2, определение
технологического решения)
Оценка технологического потенциала комплекса
Основные принципы формирования проектных технологических решений
Использование отношение подобия для комплексов
Основные методы формирования структуры (метод адресации, схема формирования
решений, метод подобия и метод синтеза)
Селекция и критерии селекции альтернативных решений (критериальные аппараты, критерии
окончательного решения, предварительного решения)
Характеристики объектов технологических решений (определение технологического
решения, структура формального представления)
Методы модификации (Параметрическая, структурная, механизм)
Использование оценок подобия при генерировании и селекции проектных решений
Модификация структуры и параметров объектов решений
Общая последовательность и этапы формирования проектного тех решения
Использование объектов (взаимозаменяемость, задачи размещения)
Отношение объектов решения и их использование при формировании решений
Качетво решения и его оценивание
Тождественность, эквивалентность подобия
Метод адресации
-50-