Реферат по предмету "Кибернетика"

Course-Work.ru Задачи автоматизации процесса проектирования , МЕТОДОЛОГИЯ РЕШЕНИЯ ПРОЕКТНЫХ ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ   Конструирование машин являетсяобластью инженер­ной деятельности,...
Узнать цену дипломной по вашей теме


Реферат Задачи автоматизации процесса проектирования

МЕТОДОЛОГИЯ РЕШЕНИЯ ПРОЕКТНЫХ ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

  Конструирование машин являетсяобластью инженер­ной деятельности, наиболее сложной для автоматизации.Разработка теории и методов автоматизации конструиро­вания находится еще в начальнойстадии. Автоматизированы главным образом различные вычислительные операции,связанные с конструированием. Задачей автоматизации проектирования являетсясоздание комплексных автоматизированных систем подготовки производства в машиностроении,выполняющих кроме расчета выбор наиболее рациональных технологических иконструктор­ских решений, компоновку машин из составляющих их элементов, подборэтих элементов, технологическое про­ектирование, выдачу проектной документациив готовом виде и т. п.

1. ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Для определения задач автоматизациипроектно-конструкторского процесса рассмотрим процентное соотноше­ние различныхпроектных процедур.

Статистическоеобследование ряда общемашинострои­тельных и станкостроительных предприятийпоказывает (табл. 1), что в прямых затратах времени, которые непо­средственнослужат процессу конструирования, чертежные работы составляют более 30 %, в товремя как твор­ческие элементы проектных работ—только 15%. Доля вычислительныхработ по сравнению с проектными и чер­тежными работами в процентном отношениидовольно незначительна. Остальные, так называемые косвен­ные проектные работы,занимающие примерно одну треть общего времени на конструирование, могут быть воснов­ном охарактеризованы как «рутинные» этапы, которые по временным затратампримерно равноценны.

Распределение отдельных видовработ в фазе проекти­рования приведено в табл. 2.

Результаты представленныхобследований отчетливо показывают, что на «рутинные» процедуры приходится

1. Соотношение между процедурами процессаконструирования

 Виды процедур

Время отдельных

операций, % Виды затрат времени Проектирование 15 Расчеты 4 Вычерчивание 33 Прямой Прочие работ 10 Составление спецификаций 5 Контроль чертежей 6 Поиск повторяющихся деталей 2 Составление описаний 12 Косвенный Предварительное нормирование 3 Поиск аналогов проекта 1 Переписка 3 Прочие работы 6

2. Распределение видовработ на основных этапах конструированияВид процедуры Затраты времени на этапах разработки, %

общего

 вида узлов деталей Проектирование 6 25 5 Расчеты 2 3 3 Вычерчивание 8 23 25

большаядоля временных затрат в процессе проектиро­вания, причем деталировка и вдальнейшем остается «рутинной» работой независимо от вида и организации про­ектированияпочти на всех предприятиях машинострое­ния. Поэтому первым направлениемрационализации про­цесса проектирования было стремление автоматизировать «рутинные»этапы с помощью средств вычислительной тех­ники. На сегодняшний день наибольшиеуспехи достигнуты при автоматизации расчетов и разработке различного видатекстовой и табличной документации, в поиске аналогов машин и деталей. До концане решен, из-за существенных трудностей, вопрос об автоматизациичертежно-графических работ.

Накопленныйопыт показывает, что автоматизация про­ектирования — это область эффективногоиспользования ЭВМ. Но в то же время становится ясным, что главное направлениездесь — не автоматизация отдельных этапов проектирования, не алгоритмыинженерных расчетов, а завязка проекта, когда только прорисовываются кон­турыбудущей конструкции, которая должна отвечать исходным замыслам. Такой подходосновывается на стрем­лении осуществить основную задачу — повысить качествопринимаемых проектных решений за счет применения ме­тодов оптимальногопроектирования.

Автоматизация же «рутинных» операций освобождаетконструктора для творческой деятельности и повышает производительность процессапроектирования на офор­мительских этапах работ. Однако автоматизация толькоотдельных операций, например, за счет введения чертеж­ных автоматов илиширокого использования ЭВМ для проведения инженерных расчетов не вносит существенныхизменений в сроки проектирования.

2. СХЕМА РЕШЕНИЯПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИХ ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Основным технологическим средством автоматизациипроектирования в машиностроении является цифровая ЭВМ, оперирующая синформацией, представленной в циф­ровой форме и физически существующей в видеразлич­ных состояний их элементов. Поэтому возникает необхо­димость вразработке методов превращения разнообразной конструкторской документации вцифровую форму и пред­ставлении всех задач и элементов процесса проектированиятолько в виде операций над числами и логическими вы­ражениями с доведением ихдо алгоритмов и машинных программ. Но при автоматизациипроектно-конструкторского процесса следует постоянно помнить, что ЭВМ — это вспомогательноесредство, а не замена конструкто­ра. Наиболее эффективно вычислительная техникаможет быть использована, когда имеются математические модели, описывающиеобъект проектирования и имитирующие его функционирование в заданной окружающейсреде.

Длядействительного эффективного использования ав­томатизированных методов исредств проектирования не­обходимо учитывать, что любой эксперт, в том числе игенеральный конструктор, обладает вполне определенными и, к сожалению, весьмаограниченными физиологическими возможностями обработки информации.Следовательно, необходима декомпозиция проблемы. Последнее означает, что дляавтоматизации требуется система процедур, позволяющая конструктору на основеограниченной ин­формации вести направленный поиск оптимальных пара­метров новыхтехнических средств.

Основнаяпроблема автоматизации проектирования в настоящее время связана не только и нестолько с во­просами совершенствования средств вычислительной тех­ники, сколькос тем обстоятельством, что в науке о кон­струировании новых технических средствне выявлены аналитические и логические зависимости, связывающие назначениетехнических средств с их структурой и харак­теристиками. Например, втехнологической науке отсут­ствуют формализованные взаимосвязи междупараметрами обрабатываемой детали, структурой и характеристиками технологическогопроцесса.

Основноевнимание при традиционном проектирова­нии уделялось задачам анализафункционирования тех­нических средств с целью выявить влияние различных фак­торовна точность, производительность и экономическую эффективность их работы. В тоже время методы синтеза технических средств на основе их назначения и характери­стиквнешней среды, в условиях которой будет функциони­ровать новое техническоесредство, исследованы еще недостаточно. Необходимо создание теории проектирова­ния,предполагающей переход от традиционных задач анализа и эмпирических классификацийк проблематике задач синтеза технических систем.

Проектированиевыступает как комплексная проблема, в которой в сложной взаимосвязипереплетаются задачи синтеза, моделирования, анализа, оценки, оптимизации и отбораальтернатив. Для решения таких сложных задач необходимо применение методологиисистемного подхода. При использовании методологии системного подхода для формализациипроцесса проектирования следует исходить из того, что специфика сложныхобъектов и процессов не исчерпывается особен­ностями составляющих его частей иэлементов, а заклю­чена в характере связей и отношений между ними. Рас­ширениеисходной базы за счет таких понятий, как, на­пример, структура, функция,организация, связь, от­ношение, обеспечивает определенные преимущества си­стемномуподходу перед традиционными методами исследований и позволяет создавать болееадекватные действитель­ности модели сложных объектов и процессов.

Исходяиз основных положений системного анализа, последовательность решениямноговариантных проектных задач с помощью средств вычислительной техники можнопредставить состоящей из ряда этапов (рис. 1).

Определяющимэтапом проектирования является по­становка общей задачи, при которойформулируется слу­жебное назначение (функция) технической системы и вырабатывается концепция проекта на основе анализа системной модели буду­щего техническогосред­ства как элемента подсис­темы более высокого уро­вня иерархии. Адекватноеописание такой модели возможно только при все­стороннем  рассмотрении проблемы,для решения которой создается новое техническое средство. На­пример, длярешения про­блемы комплексной меха­низации и автоматизации механосборочногопроиз­водства необходимо созда­ние целого ряда машин и механизмов, в том числеметаллорежущих станков, сборочных агрегатов, тран­спортных средств, загру­зочныхустройств, информационно-измерительных систем, систем инструмен­тальногообеспечения и др. Следовательно, системная модель технологической машины,например, должна отражать взаимосвязи объекта не только с подобными машинами поструктуре технологического процесса, но и с загрузочными, транспортными,измерительными и другими элементами всего производственного комплекса.

Наследующем этапе необходимо выполнить анализ общей задачи проектирования. Здесьна основе рассмо­трения системной модели будущего технического средства выявляютсясвязи объекта проектирования с окружаю­щей средой, определяются компонентыпроектной за­дачи, ограничения и критерии выбора рациональных ва­риантов.Результаты данного этапа служат для поиска пу­тей дальнейшего хода решенияпроектных задач. Если уда­ется использовать имеющееся техническое средство, токонструкторский процесс не выполняется. Найденные аналоги могут лечь в основубудущей конструкции. Но может случиться и так,  что  в

/>/>    Проблема

/>       Системная модель

/>

/>/>      1. Постановка общей задачи проектирования

/>/>/>        Описание функции, системная модель

/>



/>

   2. Анализ общей задачи проектирования

Компоненты, ограничения, факторы

окружающей среды, критерии

/>



/>/>             Можно ли использовать                                    Поиск готового

/>/>/>  нет   существующие технические       да                технического  решения

           решения?                                                          Техническоесредство

/>



/>       3.Функциональный анализ объекта проектирования

/>



         Многоуровневая структура объекта проектирования

/>



/>

         4. Разбиение задачи проектирования на части

/> 

        Стратегия проектирования,

    структура САПР

/>



/>

         5. Постановка частных задач

/>



           Системная модель

/>



/>

       6. Исследование объекта проектирования

/>



        Формализованные связи системной модели

/>

/>/>            Могут либыть использованы           нет          Научно-исследовательские

/>           существующие зависимости                             работы

/>/>/>                                           да                                                                                                                                                                                                                                                          

/>       7. Формализация объекта проектирования

/>



       Математическая модель

/>



/>             8. Выбор методов решения задачи

/>



       Эвристические или алгоритмические методырешений

/>



/>/>

      Есть ли готовые решения?       Нет          Разработка новых методов решения/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />



/>

         9. Формализация задачи проектирования

/>



        Алгоритмы проектирования

/>



/>   10. Разработка информационного обеспечения

/>/> 

       Информационно-логическая модель проектирования

/>



/>/>/>      11. Разработка программного обеспечения

/>

/>      12. Разработка технического обеспечения

/>



/>      13. Опытная эксплуатация

/>



/>

/>        14. Достоверны ли результаты?

/>



/>

         15. Ввод в действие САПРРис. 1

впроцессе анализа задачи проектирования выявится невозможность использования существующихтехнических возможностей для решения проблемы. Тогда постановка задачи должнабыть изме­нена, например, разбита на подзадачи.

Припроведении конструкторских работ первой опера­цией является функциональныйанализ объекта проекти­рования для создания внутренней многоуровневой струк­турыобъекта проектирования. Результаты этого этана не­обходимы в первую очередь дляобъективного разбиения задачи проектирования на части и определения стратегиирешения общей задачи.

Каждыйэлемент структуры объекта проектирования представляется в виде системноймодели; его служебное назначение описывается как функция элемента многоуров­невойсистемы. Затем проводится исследование объекта проектирования, т. с. выявляютсяи описываются внешние и внутренние связи его системной модели. При этомтребуется проведение целого ряда научно-исследователь­ских работ, под которымиподразумевается не только ана­лиз литературных источников, но и эксперименты нана­турных образцах.

Весьмаважным является следующий этап — формали­зация объекта проектирования. Отполноты формального описания объекта зависит выбор метода решения задачи, а,следовательно, определяется возможность применения при проектировании средств вычислительнойтехники. Если задача не формализована, то конструктор в дальней­шем пользуетсяодним из эвристических методов решения задачи. Когда задача формализованаполностью, т. е. имеется полная математическая модель объекта проектиро­вания,ее можно решать с помощью ЭВМ автоматически. Если же задача формализованачастично, т. е. не все связи системной модели удалось выразить в видеаналитических и логических зависимостей, то разрабатывается так назы­ваемыйдиалоговый метод решения, включающий вариант математической модели объекта исценарий взаимодейст­вия конструктора и ЭВМ.

Послевыбора одного из алгоритмических методов реше­ния весь процесс проектированияможно формализовать и разработать алгоритмы автоматизированного конструи­рования.

Передпрограммированием больших проектно-конструкторских задач необходима разработкаинформацион­ного обеспечения автоматизированного проектирования, которое должноснабжать все проектные процедуры тре­буемой постоянной и переменной информациейдля безостановочной работы программ ЭВМ. После программи­рования проектнойзадачи выбираются необходимые технические средства, на которых и решаетсязадача. Ре­зультаты проектно-конструкторского процесса докумен­тируются в видетекстовых и графических материалов.

Каквидно из рассмотрения представленной на рис. 1 схемы, разработка процесса автоматизированногопроек­тирования требует тесного сотрудничества ученых и ин­женеров разныхспециальностей — конструкторов, ма­тематиков, специалистов по автоматизированнойобра­ботке информации, программистов, электронщиков и ор­ганизаторов производства(рис. 2).

/>               Техническое задание

/>/>



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2

Идеализированная схема разработки и функционированияпроцесса автоматизированного проектирования

Следовательно,для наиболее полного и эффективного использования вычислительной техники впроектно-конструкторской деятельности инженеров необходимы глубо­кие знанияразработчиков по вопросам теории проекти­рования, конструирования заданного семействамашин, математического моделирования, использования вычисли­тельных методоврешения проектных задач, теории ав­томатизированной переработки информации иприменения современных вычислительных средств.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данную дипломную работу Вы можете использовать как базу для самостоятельного написания выпускного проекта.

Доработать Узнать цену работы по вашей теме

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

 
Пишем работу самостоятельно:
! Как писать рефераты Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.