АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ОСНОВЕ ЭВОЛЮЦИОННЫХ МЕТОДОВ

Краткое содержание

Вступ містить обґрунтування актуальності теми роботи, сформульовану мету роботи та перелік задач, розв'язуваних для її досягнення, визначення нау­кової новизни та практичної цінності роботи.

Перший розділ роботи присвячений аналізу проблеми автоматизації про­ектування технологічних систем механічної обробки. Розробкою теоретичних основ методів автоматизованого проектування технологічних процесів, що за­безпечують оптимізацію параметрів і структури технологічної системи займа­лися P.A. Аллік, В.И. Аверченков, Г.К. Горанський, А.П. Гавриш, Н.М. Капус- тін, С.П. Митрофанов, А.И. Петренко, О.И. Семенков, Ю.М. Соломенцев, В.Д. Цвєтков, Б.Е. Челищев та ін. Аналіз сучасного стану проблеми показав, що в реальному виробництві проектування технологічного процесу прив'язано без­посередньо до наявності засобів виробництва в цеху або на ділянці. При класи­чному підході проектування починається з визначення елементарних маршру­тів, для кожної поверхні на деталі, а потім виконується компонування цих мар­шрутів у єдиний технологічний процес. Задача складна та багатоваріантна, а також досить складно формалізується, оскільки існує множина методів для об­робки однієї поверхні, що вирішують задачу з різною долею ефективності.

Ефективна виробнича система, формується на основі розв'язання задач оптимізації великої розмірності. Задача вибору раціональних методів оптиміза- ції для проектування конкретних структурних елементів технологічної системи викликає певні складності, тому що існує велика кількість методів оптимізації, що застосовуються з тим або іншим ступенем ефективності для розв'язання різ­них інженерних задач. Порівняння цих методів між собою на практиці викликає значні труднощі через велику трудомісткість їхньої реалізації для складних те­хнічних систем і в більшості випадків відсутності об'єктивних критеріїв порів­няння.

При технологічному проектуванні спостерігається таке:

·       Широкий розкид цільових функцій за ступенем нелінійності та тополо­гічних властивостей при проектуванні різних структурних елементів технологі­чної системи;

·                     Велика кількість незалежних змінних у математичних моделях елемен­тів технологічної системи;

·                     Мають перевагу цільові функцій із великою кількістю екстремумів;

·                     Складності з аналітичним визначенням похідної для більшості задач оптимізації;

·                     Наявність дискретних і безперервних цільових функцій у межах однієї технологічної системи. На рівні проектування всієї технологічної системи пере­важають дискретні функції, оскільки технологічна система механічної обробки, реалізована на сучасних підприємствах по своїй суті дискретна. На рівні проце­сів частіше розглядаються безперервні цільові функції;

·                     На рівні технологічної системи виникають значні труднощі з аналітич­ним описом цільової функції, що обумовлено складністю взаємозв'язків між структурними елементами технологічної системи;

·                     Велика різноманітність обмежень, обумовлених властивостями техно­логічної системи. Тут спостерігаються всі типи обмежень, розповсюджені в те­орії оптимізації.

З урахуванням даних особливостей сформульована мета дисертації та ви­значені задачі, розв’язання яких забезпечує її досягнення.

Основні результати розділу опубліковані в [1, 2, 3, 14, 24].

Другий розділ присвячений розробці концептуальної моделі ГА, що є основою еволюційних методів, що використовується у технологічному проек­туванні. Тут виконується аналіз ефективних напрямків застосування ГА при ав­томатизованому проектуванні технологічних систем, на основі якого пропону­ється концептуальна модель ГА.

Використання ГА при проектуванні дискретних технологічних систем представляє послідовний розгляд еволюції системи, що оцінюється функцією пристосованості системи до зовнішнього виробничого середовища. Причому, вид і характер функції досить складно визначити. Якщо враховувати, що пара­метри структурних елементів змінюються дискретно, то виникає задача пошуку оптимальної конфігурації технологічної системи в умовах великої розмірності й невизначеності. Практичне застосування ГА показує, що він успішно розв'я­зує такі задачі в силу своєї дискретності та стохастичності, а його використання дозволяє одержати розв'язки досить близькі до оптимального. Структура техно­логічної системи в цьому випадку фіксується на рівні хромосоми, де генами є параметри структурних елементів, а ефективність конкретної конфігурації сис­теми оцінюється степенем її пристосованості до випуску заданої продукції, за умова, які обмежують зміни цих параметрів. Тоді в процесі проектування вини­кає множина станів, обумовлених хромосомами, з яких відбираються найбільш перспективні по функції пристосованості.