Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 7
1.1. Типология систем технологического проектирования 9
1.1.1. Системы формирования единичных решений 9
1.1.2. Системы формирования унифицированных решений 15
1.1.3. Комбинированные системы (системы с диспетчеризацией) 20
1.2. Формирование определителя системы проектирования 23
1.3. Анализ типологии существующих систем проектирования 26
1.4. Цель и задачи исследования 31
Глава 2. Методологические основы преобразования информации в процессе проектирования ..34
2.1. Общее понятие о структуре множества информационных единиц 34
2.1.1. Информационная единица 36
2.1.2. Информационная модель 39
2.1.3. Организация структуры 39
2.2. Структуры информационной модели решения в задачах проектирования 42
2.2.1. Внешняя формальная структура 42
2.2.2. Внешняя семантическая (смысловая) структура 43
2.2.3. Внутрисистемная структура информационной модели решения 45
2.2.4. О составе единиц решений 47
2.2.5. Способы описания структур 53
2.3. Преобразование множеств 54
2.3.1. Операционное преобразование множеств 54
2.3.2. Ассоциационное преобразование множеств 55
2.4. Принципы конструирования блоков САПР с применением понятий теории множеств 59
2.4.1. О конструировании языков представления отображаемых и отображающих множеств 60
2.4.2. Представление единиц знаний 64
2.4.3. О концепции процедуры поиска решений 68
2.4.4. Выбор оптимального или рационального решения 70
2.5. О соответствии элемента отображаемого множества цепочке элементов и отображающем множестве 75
2.6. Краткие выводы 78
3. Многоаспектная классификация конструкторских и технологических объектов 80
3.1. Формирование представительств 81
3.1.1. Отбор данных, существенных для КЛАССИФИКАТОРА 82
3.1.2. Формирование структуры представительства 85
3.2. Типология представительств объектов классификации 97
3.2.1. Единичное представительство 97
3.2.2. Унифицированное представительство. 99
3.2.3. Наборное представительство. 100
3.3. Алгоритмическое обеспечение автоматической классификации 101
3.3.1. Типология алгоритмов автоматической классификации 102
3.3.2. Методологические основы алгоритмов автоматической классификации 104
3.4. Автоматизированная система классификации объектов. 111
3.4.1. Назначение классификации конструкторских решений 111
3.5. Технологическая классификация объектов. 113
3.5.1. Выбор предмета группирования при технологической классификации объектов. 116
3.5.2. О понятии «пересечение объектов классификации» 121
3.5.3. Признаки, существенные для технологической классификации 122
3.5.4. Основные положения алгоритма технологической классификации 126
3.6. Краткие выводы 135
Глава 4. Решение задач технологического проектирования 139
4.1. Концепция решателя задач проектирования 141
4.1.1. Внешние структуры решения задачи технологического проектирования 142
4.1.2. О предварительной (исходной) структуре технологического процесса 152
4.1.3. Схема структуры РЕШАТЕЛЯ задач проектирования технологических процессов 169
4.2. Методология формирования предполагаемой структуры технологического процесса (конструкторско-технологической структуры детали) 174
4.2.1. Формирование структуры конструкции заготовки 175
4.2.2. Алгоритм формирования конструкторско-технологической структуры детали 184
4.3. Основные алгоритмы преобразования конструкторско-технологической структуры детали в структуру технологического процесса обработки детали 190
4.3.1. Алгоритм выбора ОБОРУДОВАНИЯ 190
4.3.2. Основные положения алгоритма ПЕРЕХОДОВ. 194
4.3.3. Пример преобразования конструкторско-технологической структуры детали в структуру технологического процесса. 196
4.4. Выводы. 205
Общие выводы и результаты 206
Список использованной литературы 208
- Системы формирования единичных решений
- О конструировании языков представления отображаемых и отображающих множеств
- Методологические основы алгоритмов автоматической классификации
- Внешние структуры решения задачи технологического проектирования
Введение к работе
В настоящее время около 80% продукции машиностроения выпускается в условиях серийного производства, характеризующегося большой номенклатурой, небольшими партиями и частой сменой выпускаемых изделий.
Учитывая, что в серийном производстве затраты времени и средств на технологическое проектирование часто даже превышают затраты на обработку изделий, можно говорить об особой, определяющей роли системы технологического проектирования в решении проблем, стоящих перед серийным машиностроением. Действительно, на степени эффективности, автоматизации и гибкости производства сказываются, во-первых, степень автоматизации и гибкости системы технологического проектирования и, во-вторых, решения, принимаемые в этой системе.
Элементы технических решений определяют применяемые средства производства, последовательность действий, квалификацию исполнителя, затраты времени на выполнение работы, ограничивают неоправданное усложнение конструкций и многообразие деталей, регламентируют процессы изготовления, приобретения и списания средств технологического оснащения, определяют потребность в материалах, энергии, рабочей силе, а также структурное соотношение, дислокацию и функции выбранных элементов производственного процесса.
В процессе проектирования выполняется анализ возможных способов достижения стоящих перед производством целей с учетом предполагаемой на момент изготовления ситуации.
Эта ситуация определяется на основе изучения характеристик тех объектов, которые предстоит изготовить, а также предполагаемого состояния подсистемы производства - обрабатывающей, транспортной, диагностирующей, инструментальной, контролирующей и управляющей технологическим процессом.
В процессе проектирования технолог (или «разработчик системы», каковым он фактически является) разрабатывает экономически целесообразную структуру производственной системы, достаточно гибкую для того, чтобы быть постоянно загруженной и выдерживать возможные изменения номенклатуры деталей, и
-ю-
проектирует технологические процессы с гарантированной организационной устойчивостью.
Решения системы проектирования фиксируются в документах, которыми в дальнейшем руководствуются при подготовке и осуществлении производственного процесса все исполнители.
Наличие подобной и тщательно разработанной технологической документации позволяет своевременно подготовить производственный процесс и оптимальным образом распределить производственные ресурсы, повысить технологический уровень производства, сделать его более непрерывным и адекватным современным принципам автоматизации производства.
Например, это может быть решение об организации предметно-замкнутых участков обработки изделий с групповой формой организации производства и бригадной формой оплаты труда. На таких участках удается установить тесную связь между интересами работников и выпуском изделий предприятием, более полно использовать квалификацию, организаторские способности и инициативу рабочих.
Дальнейшим развитием подобного участка является гибкая автоматическая производственная система выпуска изделий. В идеале - это безлюдная система, распознающая поступивший на вход объект обработки, обеспечивающая оптимальный маршрут передвижения, минимальные сроки пребывания и затраты на обработку этого объекта в системе и не требующая переналадки при поступлении на ее вход любого объекта из того множества, на которое она рассчитана.
Если к сказанному добавить, что многие годы недостаточно активно велись работы по созданию методологии систем, позволяющих распространить автоматизацию на все виды производственной деятельности, начиная с научных исследований и кончая изготовлением изделий, при одновременном сохранении и даже повышении гибкости, свойственной неавтоматизированному серийному производству, то становится ясным, почему на большинстве предприятий ограничиваются лишь самой поверхностной технологической подготовкой производства.
-ю-
При этом число решении, регламентирующих производственный процесс, сокращается до минимума, их приходится дорабатывать непосредственно на рабочих местах, где не всегда для этого имеется достаточно исходной информации, знаний и, как правило, времени для оптимальных решений выработки и подготовки к их реализации.
В связи с этим разработка и внедрение системы технологического проектирования, ориентированной на широкое применение электронно-вычислительной техники для решения технологических задач, становится объективной необходимостью.
Основная цель системы автоматизации технологического проектирования (САПР-Т) - эффективное решение с помощью ЭВМ задач технологического проектирования и представления полученных решений в распоряжение пользователей на соответствующих языках и носителях.
Новым в работе является
Структура информационной модели решения в задачах проектирования.
Многоаспектная классификация конструкторских и технологических объектов.
Алгоритмы преобразования конструкторско-технологического процесса.
-ю-
Системы формирования единичных решений
На рисунке 1.1а показана модель системы, в которой данные, относящиеся к конкретному изделию, с помощью ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ и РЕШАТЕЛЯ превращаются в проектные решения, которые затем поступают в ПРОИЗВОДСТВО и регламентируют протекающие в нем технологические и организационные процессы.
Прежде всего, введем понятия о ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ и РЕШАТЕЛЕ. Если в процессе преобразования информации изменяется вид и (или) форма представления информации без изменения ее содержания, то такая процедура называется простым преобразованием, а ее исполнитель - ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ. Простое преобразование информации необходимо для ее вида и формы с возможностями процедур последующего восприятия и обработки информации, сокращения объемов передаваемой информации и тому подобное. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ выполняет свою функцию в соответствии с предписанной ему программой преобразования за счет замены поступившей на его вход информации на аналогичную по содержанию, но отличающуюся по форме представления. В идеале ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ не должен увеличивать количество входной информации. Однако мы делаем одно исключение из этого правила и допускаем, что входная информация может быть объединена с хранящейся в ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ информацией в тех случаях, когда не удается сделать так, чтобы информация формировалась в других блоках системы проектирования. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ может быть входным, выходным и промежуточным. Задача ВХОДНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ заключается в том, чтобы извлечь данные из внешнего представления объекта и сформировать знаковое или образное образование, способное заменить объект в процессе решения задачи -модель объекта. ВЫХОДНОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ - блок, на который возложена функция оформления решений и представления их в распоряжение пользователей в необходимой форме на соответствующих языках и носителях ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ или просто ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ называется ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, не имеющий контактов с внешней (по отношению к системе проектирования) средой. Если преобразование сопровождается изменением содержания информации и в процессе преобразования имеется несколько альтернатив на множестве решений и окончательные решения получаются с помощью принципов рациональности или оптимальности, то такая процедура называется сложным преобразованием или разработкой решения, а ее исполнитель - РЕШАТЕЛЕМ. РЕШАТЕЛЬ имеет определенные функциональные обязанности по разработке и принятию решений, соответствующие операционные возможности, то есть способность производить преобразования исходной информации по заранее установленным правилам, и доступ к определенным запасам знаний. Поэтому информация на выходе РЕШАТЕЛЯ отличается от информации на входе в той мере, в какой этого требуют и позволяют его знания. При выполнение своих функций РЕШАТЕЛЬ использует модели, позволяющие отражать различного рода информацию о проблемной среде и процессах решения задачи, и механизмы, которые управляют процессами преобразования информации. В связи со специфическим назначением часть РЕШАТЕЛЯ, предназначенная для хранения, обновления и поддержания в работоспособном состоянии различного рода информации о возможных вариантах решений, выделяется в отдельный блок,.называемый ПАМЯТЬЮ ЗНАНИЙ (рисунок 1.16). Основу этого блока составляют различные системы хранения и обновления нормативно-справочной информации, а также информации об обрабатывающих системах ПРЕДПРИЯТИЯ (в основном) и окружающей среды (в меньшей степени). В ряде случаев представление знаний в ПАМЯТИ ЗНАНИИ оказывается более компактным, чем их отражение в алгоритмах, инструкциях и тому подобное, следствием чего является существенное упрощение системы проектирования. Это положение носит довольно общий характер, что нашло свое отражение в появлении специальных названий для этих двух способов хранения знаний. Хранение знаний в ПАМЯТИ ЗНАНИИ называют декларативным представлением -ю знаний, а хранение их в описании алгоритмов - процедурным представлением знаний. Примером ПАМЯТИ ЗНАНИЙ могут служить человеческая память и многочисленные справочники и другие руководящие технические материалы, используемые при неавтоматизированном проектировании. В автоматизированных системах каждый блок ПАМЯТИ ЗНАНИЙ представляет собой массив нормативно-справочной информации и систему обслуживания этого массива. Выделение ПАМЯТИ ЗНАНИЙ из РЕШАТЕЛЯ приводит к необходимости организовать поиск и выбор знаний в этой ПАМЯТИ. Этот поиск осуществляется РЕШАТЕЛЕМ, и для работы этого блока становятся характерными следующие процедуры: вычисление элементов решений; изменение содержания и (или) формы представления исходной информации за счет ее замены на информацию, содержащуюся в памяти знаний (ИЗВЛЕЧЕНИЕ РЕШЕНИЙ ИЗ ПАМЯТИ); расчеты технико-экономических показателей конкурирующих решений, их сравнение между собой или с заданной нормой; выбор одного решения из числа возможных. При автоматизированном проектировании удобство такого разделения информации между блоками связано также и с тем, что сменить информацию в ПАМЯТИ ЗНАНИЙ гораздо легче, чем написать новые процедуры для РЕШАТЕЛЯ. Если набор процедур последнего достаточно богат, то можно ожидать, что система проектирования за счет лишь небольших усилий, связанных с введением новой информации в ПАМЯТЬ ЗНАНИЙ, сможет адаптироваться к новому объекту проектирования или к новой производственной обстановке.
О конструировании языков представления отображаемых и отображающих множеств
Информация из внешнего мира или других систем в любую систему поступает через ВХОДНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ.
Воспринимая информацию и приводя ее к виду, согласованному с возможностями последующих блоков системы, ВХОДНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ используют для этих целей определенные языки. В общем случае язык представляет собой преобразование, в которым правила (алгоритмы) преобразования описываются грамматикой языка, а роль отображающего множества выполняет алфавит этого языка. Создание такого языка - одна из существенных проблем при разработке САПР. В связи с тем, что при решении этой проблемы нам придется использовать понятия теории множеств, в данном разделе наметим контуры концепции языка проектирования.
По существу, как и при описании всякого множества, при разработке языка можно предложить два пути. Первое решение состоит в том, чтобы в явном виде перечислить все допустимые или «осмысленные» слова. Примеры подобных языков мы приводим в обзоре. Там же мы отмечали, что перечислением всех слов можно создать лишь весьма примитивный язык, в то время как в языках, применяемых на практике (естественном, графики и другие), число осмысленных слов либо бесконечно, либо слишком велико, чтобы их можно было перечислить. Остается второе решение: строго придерживаться при создании языка определенных правил. При таком подходе язык порождается при помощи строго определенного алгоритма. Механизм, «порождающий» язык, продемонстрируем на примере. На рисунке 2.10. показано дерево, изображающее структуру («синтаксический скелет») описания поверхности на языке графики. При построении этого дерева мы выполняем разбиение признаков (в нашем случае -изображений) на более простые или чрезвычайно простые (называемые часто непроизводными элементами) с учетом их взаимных отношений. Так, изображение поверхности средствами графики «состоит» из изображений образующей и направляющих линий. В свою очередь направляющая описывается формой (прямая, окружность, винтовая), характером (охватывающая, охватываемая), видом (открытая, полуоткрытая, закрытая). Образующая также описывается аналогичными по смыслу характеристиками. Каждой характеристике поверхности на нашем рисунке соответствует вершина, в которой помещен графический символ этой характеристики. Висячие вершины есть не что иное как «буквы» из элементарных графических символов, описывающих поверхность («слово»). Для того, чтобы перейти от описания поверхности на языке графики к ее цифровому описанию, применим ассоциационное преобразование, задав преобразующее множество ассоциациями графический символ, цифра. Такое преобразующее множество применительно к нашему примеру будет алфавитом (рисунок 2.11). цифровое отображение поверхности найдется, если определить соответствие каждой вершины структуры «поверхность» одному из элементов алфавита. Такое отображение ф(х)={фі(х), ф2(х),...,фп(х)} можно рассматривать как слово, которое составлено из букв алфавита Н и описывает свойства элемента отображаемого множества, в нашем случае - поверхности.
В нашем примере отверстие описывается словом (кодом) 22121: направляющая - окружность (2), характер направляющей - охватывающая (2), форма образующей - прямая, параллельная оси (12), вид направляющей - сквозная (1) Паз описывается кодом 12341, резьбовое отверстие - кодом 32221 и так далее. В нашем дальнейшем изложении код поверхности будет часто использоваться в качестве информационной модели реальной поверхности детали при описании процедур проектирования, выполняемых с помощью ЭВМ. Таким образом из нашего примера видно, что процедура преобразования становится частью формальной грамматики и что элемент алфавита этого языка есть не что иное как ассоциация между графическим символом и цифровым отображением. Полученное нами описание поверхности можно включить в ассоциации с описанием функций этой поверхности в конструкции или с описанием режущего инструмента и во многие другие ассоциации, формируя тем самым единицы знаний. Ассоциация между единицей решений (извлечением) и ее потенциалом в системе проектирования называется единицей знаний. В качестве примера на рисунке 2.12. показан фрагмент определителя кода детали по ВКГ ОКП, каждая ячейка определителя содержит ассоциацию между изображением детали и ее кодом. На рисунке 2.13 показаны единицы знаний о возможных способах передачи крутящего момента. Единица знаний включает ассоциацию между единицей решения «элемент конструкции для передачи крутящего момента» и ее потенциалом - величиной крутящего момента, ценой и так далее. Иногда для формирования единицы знаний приходится прибегать к промежуточному преобразованию множества единиц решений. Перед тем как привести соответствующий пример, опишем свойство произведения двух преобразований. Пусть ф:х— z и f:z — у. Тогда преобразование ц:х — у, для которого xji=(x(p)f, где х - любой элемент из X, называется произведением преобразований (р и f,B символах \v=(pf. Можно сказать, что произведение двух преобразований - это преобразование, которое получится, если последовательно выполнить данные преобразование. Например, представим себе, что мы хотим описать режущие инструменты СВЕРЛО и ФРЕЗА КОНЦЕВАЯ не как изделия, а как средства производства, с помощью языка, алфавит которого приведен на рисунке 2.11. Для того, чтобы достичь поставленной цели, необходимо выполнить промежуточное отображение СВЕРЛА и ФРЕЗЫ в множество достигаемых с их помощью результатов (поверхностей), а уж затем эти результаты отобразить в алфавит, приведенный на рисунке 2.11. Эта процедура показана на рисунке 2.14, где инструменту СВЕРЛО в множестве поверхностей соответствует поверхность ОТВЕРСТИЕ, а инструменту ФРЕЗА КОНЦЕВАЯ - поверхность ПАЗ. В свою очередь, отображение поверхностей ОТВЕРСТИЕ и ПАЗ на язык описания поверхностей соответственно 22121 и 12343.
Методологические основы алгоритмов автоматической классификации
Воспользуемся алгоритмом сортировки (последовательного логического деления) для формирования иерархического классификатора деталей, приведенных на рисунке 3.1. Классификатор должен содержать разбиение деталей на виды, подвиды, типы, причем каждый последующий уровень должен уточнять конструктивные особенности деталей. Детали, попавшие в тип, должны быть практически идентичны по конфигурации.
Используем в качестве оснований для отнесения деталей в ту или иную классификационную группировку совпадение значений представительств детали на соответствующих уровнях классификации (смотри рисунок 3.8.). Выполнив процедуру сортировки, приходим к некоторому искомому разбиению на непересекающиеся подмножества WK (смотри рисунок 3.9.). Каждое подмножество WK. характеризуется соответствующим ему образом рк є Р и является классом эквивалентности. Применительно к нашему примеру это означает, что множество при классификации по основаниям, приведенным на рисунке 3.7., разделилось на шесть типов, то есть W = {W„ W2,..., W6} и при этом W, = {A}, W2 = {В, D}, W3 = {С, F, М}, W4 = {Е, L}, W5 = {G, К}, W6 = {J}. Для сформированных группировок характерно, что все объекты одного типа обладают одинаковыми значениями представительств, то есть в пределах заданного набора признаков объекты, отнесенные к одному типу, неотличимы, что и требовалось от классификации. При использовании алгоритма сортировка или комбинационной группировки объект, отклоняющийся от нормы, характерной для группы по одному единственному признаку набора, будет автоматически исключен из группы. Более того, если этот признак используется на первом шаге классифицирования, то объект может легко попасть в класс, очень далекий от того, с которым он в действительности имеет сходство. В случае толерантности предметов классифицирования этого не случится, так как соответствующие объектам точки образуют определенные «сгущения» в пространстве классификации. Выделение этих сгущений в разных алгоритмах производится по-разному, но общим для них всех является то, что классы (таксоны, группы) формируются на основании «близости» объектов по большому числу признаков. При этом ни один из этого числа признаков не является необходимым или достаточным условием принадлежности объектов к данному классу, то есть классификация происходит одновременно по всему набору признаков, описывающих предмет классифицирования. В этом случае, хотя большая часть характеристик некоторого объекта должна быть похожа на характеристики всех остальных объектов из его класса, нет никакой необходимости в сходстве по всем признакам. Принадлежность к классу определяется таким образом «большинством голосов» (наибольшим числом общих значений признаков). То, что надлежит подразумевать под понятием «однородные» объекты, «похожие» объекты, иначе - каковы должны быть закономерности структуры объектов в классах, должно быть задано. В частности, может использоваться «гипотеза компактности», то есть требование о том, чтобы объекты, отнесенные к соответствующим классам, располагались в заданном признаковом пространстве Р = {рі,." Рк} «компактно». -105 Это означает, что «расстояние» между объектами, отнесенными к данному классу, должно быть, скажем, не более заданного. Алгоритмически задача классификации связана с размещением всех классифицируемых представительств в пространстве классификации, координатами которого служат признаки, учитываемые в пространстве классифицирования. Если этих признаков К, то образ любого объекта классификации можно представить как точку в К - мерном признаковом пространстве с координатами, значения которых заданным образом соответствуют (в частном случае - совпадают) значениям признаков объектов классификации. Множеству объектов классификации U = {U}, 1 = 1,..., і соответствует множество точек N = {пр} (р = 1, 2, ..., і) в классификационном пространстве, называемых также предметами классифицирования (в общем случае р ф і). Графическая интерпретация изложенного приведена на рисунке 3.10. Предположим, что каждый из рассматриваемых нами объектов может быть представлен определенным набором признаков из множества Р = {рі,..., р7}. Отображение множества U известных объектов на множестве Р приведено на рисунке 3.10. Пусть U х Р - множество всех упорядоченных пар (um, pj). В множестве U х Р выделим подмножество пар, в которых элемент um является носителем признака Pj. Это подмножество (обозначим его R) и задает отношение, действующее из множества U в множество Р. Поставим в соответствие отношению R логическую матрицу, позволяющую выделить пары, принадлежащие подмножеству из множества U х Р всех пар. В нашем примере U - множество деталей, а Р - множество поверхностей. Предполагается, что у различных деталей могут быть совпадающие по форме и размерам поверхности. Для этого случая логическая матрица, представленная на рисунке 3.10. содержит ту информацию, которая образует основу автоматической классификации. Определенному значению признака отведен столбец матрицы. Если существует представительство, признаки которого принимают определенные значения, то соответствующий элемент матрицы полагаем равным 1, в противном случае - 0. Выбрать некоторую типологию - значит выбрать из всех покрытий множества R такое, которое оказывается заданным образом согласованным с информацией о подобии, содержащейся в матрице. Следовательно, в случае формирования классов эквивалентных объектов к одному классу отнесем объекты, у которых номенклатура и значения признаков объектов классификации совпадают или схожи. Так, в нашем примере на рисунке 3.10а выполнена классификация того же множества U = {А, В, ..., J}, что и в предыдущих примерах, но при условии, что представительства (образцы объектов в пространстве классификации) должны быть «схожи с порогом похожести 0,6». В данном случае построить классификацию - это означает построить такое покрытие логической матрицы некоторой системой подматриц, которое отвечает следующим требованиям: каждый ненулевой элемент матрицы должен попасть в покрытие; общее число нулей, попавших в покрытие, должно быть не более 40% от общего числа элементов покрытий.
Внешние структуры решения задачи технологического проектирования
Независимо от способа оформления, назначение внешней поверхностной структуры заключается в том, чтобы донести до пользователя семантическую (смысловую) структуру технологического процесса.
Семантическая (смысловая) структура технологического процесса определяет последовательность прохождения заготовки или полуфабриката по подразделениям предприятия (технологический маршрут), содержание и организацию каждой операции во времени и пространстве.
Смысловая структура технологического процесса для каждой поверхности, кроме состояния Xj, заданного конструктором и являющегося целевым, описывает также состояние у; этой поверхности в заготовке, а также промежуточные состояния каждой поверхности, свойственные данному технологическому процессу.
Структуризация технологического процесса является естественным следствием хронологической и пространственной несовместимости действий, выполняемых в процессе преобразования у ф х, а также свойств применяемых при этом средств производства. Действительно, было бы идеальным начинать и вести обработку всех элементов для всех подлежащих изготовлению деталей одновременно со всех сторон, тогда срок обработки всего множества деталей и каждой детали был бы минимальным. Практически это невозможно из-за различного рода ограничений, специфичных для каждого технологического передела, каждого вида обработки, каждого средства производства. Так, невозможно сразу отлить биметаллическую деталь (например, червячное колесо с чугунной ступицей и бронзовым венцом), одновременно фрезеровать и точить одну и ту же поверхность и так далее. Каждый вид, метод, каждое средство производства позволяют получать определенные поверхности деталей с определенными свойствами, что может удовлетворять или не удовлетворять требованиям чертежа. Все ограничения по последовательности выполнения технологических действий можно разделить следующим образом: ограничения, связанные с необходимостью обеспечения определенной геометрической формы и взаимосвязи поверхностей; ограничения, связанные с необходимостью базирования детали или полуфабриката заданной конструкции; ограничения, связанные с необходимостью последовательного приближения по форме и размерам к окончательному размеру поверхности; ограничение последовательности, связанные с тем, что если одну из взаимосвязанных поверхностей выполнить ранее, то обработка другой становится затруднительной или невозможной; ограничения, связанные со спецификой средств производства: а) невозможно одним исполнительным органом станка получить кинематически несовместимые движения одновременно; б) ограниченность зоны обработки и невозможность размещения в одной зоне нескольких исполнительных органов. Совокупность технологических ограничений динамична, потому что во многом зависит от производственной обстановки, объема выпуска, логической взаимосвязи элементов конструкции детали, видов и методов обработки, средств производства. Поэтому в общем случае каждая поверхность, как правило, обрабатывается за несколько переходов. При этом переходы по обработке одной и той же поверхности могут входить в состав различных операций. В то же время в составе одной операции встречаются переходы по обработке различных поверхностей одной, нескольких одинаковых и иногда даже нескольких различных деталей. Теперь можно сказать, что смысловая структура технологического процесса изготовления детали есть граф T=(Z, X, V, Е), в котором Z, X - соответственно множества промежуточных и конечных состояний каждой поверхности детали в данном технологическом процессе; V - множество ребер, каждое из которых описывает совокупность технологических операторов, обеспечивающих переходы (Zj, Zj) и (zn, х); Е - множество указателей следования, определяющих, какой паре вершин z Zj є Z или (z„, x)eZ, X поставлено в соответствие ребро v є V, то есть отношение порядка. Технологическая операция в этой терминологии представляет собой кусок графа, то есть граф Т смысловой структуры технологического процесса на 1 кусков Ті, Тг,..., Tiv..,T, каждый из которых отображает отдельную операцию. В качестве примера на рисунке 4.2. приведен эскиз детали и граф смысловой структуры одного из вариантов технологического процесса изготовления этой детали.
Анализируя эту структуру, мы обращаем внимание на то, что технологический процесс не строится как совокупность последовательно расположенных цепочек по обработке отдельных поверхностей. Нетрудно видеть, что цепочка промежуточных состояний каждой поверхности «разорвана» во времени и, наоборот, в технологическом процессе образуется «сгущения» из промежуточных поверхностей, принадлежащих цепочкам различных поверхностей. Однако мы считаем, да это и следует из нашего примера, что говорить о простой закономерности расположения таких сгущений или, что то же самое, о делении технологического процесса на фиксированные этапы, как это предполагается в [91], не совсем точно. Так, в нашем примере поверхность 7 дважды обрабатывается до второго класса точности, причем в первый раз на самых ранних этапах технологического процесса, когда обработка всех остальных поверхностей еще не начиналась. Объясняется это тем, что отверстие 7 в одном из своих промежуточных состояний используется в качестве технологической базы (заготовка запрессовывается на оправку по отверстию 7), и поэтому отверстие должно быть выполнено по второму классу точности до определенного значения размера.
