2. Понятие критерия оптимального проектирования и его связь с варьируемыми переменными через уравнения математической модели. Постановка задачи оптимального проектирования.

Задачей проектирования новых объектов на современном этапе является получение не просто работоспособных, но и оптимальных с точки зрения заданного критерия объекта.

Для постановки и решения задачи оптимального проектирования необходимо два фактора:

1. Должны быть варьируемые переменные, изменяя которые проектировщик получает различные проектные решения

2. Критерий, по которому сравниваются проектные решения

Для связи варьируемых переменных с критерием используется математическая модель (ММ).

Математическая модель – это система булевских, алгебраических, дифференциальных, интегральных уравнений, связывающих варьируемые переменные с критерием.

В качестве критериев могут использоваться:

1. Технологические переменные: производительность, концентрация на выходе, температура на выходе и т.д.

2. Конструкционные характеристики: объем, длина и др. габаритные размеры.

3. Технико-экономические показатели: себестоимость, прибыль, технологическая себестоимость и др.

В случае отсутствия варьируемых переменных задача оптимизации вырождается в задачу расчета.

Постановка задача:

Найти значения варьируемых переменных X₁^*, X₂^*, ..., X_n^*, при которых критерий достигает экстремального значения при выполнении ограничений, наложенные на входные и выходные координаты, и выполнении связей, заданных в виде уравнений мат. модели.

3. Представить алгоритм определения быстродействия нгмд в режиме записи данных.

program FDD_Speed;

uses

Crt,Dos;

var

i,Free,T1,T2 :LongInt;

F :Text;

Hour,

Min1,Min2,

Sec1,Sec2,

Sec100_1,Sec100_2 :Word;

begin

ClrScr;

Free:=DiskSize(1);

WriteLn('Свободно на дискете: ',Free,' байт');

Assign(F,'a:\a.$$$'); ReWrite(F);

GetTime(Hour,Min1,Sec1,Sec100_1);

T1:=Min1*60+Sec1;

for i:=1 to Free do

Write(F,'a');

GetTime(Hour,Min2,Sec2,Sec100_2);

T2:=Min2*60+Sec2;

WriteLn('Время записи : ',(T2-T1):2:2,' сек');

WriteLn('Скорость записи : ',(Free/(T2-T1)):4:1,' байт/сек');

Close(F);

end.

Билет 14

1. Базы данных. Этапы проектирования.

2. Оптимизационные задачи в автоматизированных системах технологической подготовки производства.

3. Таблицы истинности, совершенные нормальные формы представления булевых функций.

1. Бн.Д = БД + СУБД

База данных – это структурированная совокупность взаимосвязанных данных.

База данных – это набор данных, предназначенных для совместного использования.

База данных – это конкретизированная до экземпляров, объектов и связей модель данных, поддерживаемая на ЭВМ и динамически изменяющаяся в соответствии с изменениями предметной области.

БД = Модель данных + Информация;

МД = Структуры данных + Допустимые операции + Ограничения целостности

Целостностью данных называется способность БД в любой момент времени содержать только достоверную и непротиворечивую информацию.

Информация, хранимая в БД может обладать той или иной степенью избыточности, вызванной наличием разных форм представления информации.

Различают логическую и физическую независимость данных. Под логической независимостью понимают взаимную независимость данных и прикладных программ, т.е. изменение структуры данных не приводит к изменению программ и наоборот. ­­­­Физическая независимость – это независимость структур и форматов данных от технических средств хранения данных.

СУБД – это совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания и использования базой данных.

СУБД – это программная система, предназначенная для создания на ЭВМ базы данных, поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечения эффективного доступа пользователей (в рамках их полномочий) к хранимым данным.

Этапы проектирования базы данных

1. Концептуальное проектирование — сбор, анализ и редактирование требований к данным. Для этого осуществляются следующие мероприятия:

обследование предметной области, изучение ее информационной структуры

выявление всех фрагментов, каждый из которых характеризуется пользовательским представлением, информационными объектами и связями между ними, процессами над информационными объектами

моделирование и интеграция всех представлений

По окончании данного этапа получаем концептуальную модель, инвариантную к структуре базы данных. Часто она представляется в виде модели «сущность-связь».

2. Логическое проектирование — преобразование требований к данным в структуры данных. На выходе получаем СУБД-ориентированную структуру базы данных и спецификации прикладных программ. На этом этапе часто моделируют базы данных применительно к различным СУБД и проводят сравнительный анализ моделей.

3. Физическое проектирование — определение особенностей хранения данных, методов доступа и т. д.

Различие уровней представления данных на каждом этапе проектирования реляционной базы данных:

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ — Представление аналитика (используется инфологическая модель «сущность-связь»)

* сущности

* атрибуты

* связи

ЛОГИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ — Представление программиста

* записи

* элементы данных

* связи между записями

ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ — Представление администратора

* группирование данных

* индексы

* методы доступа

2.Оптимизационные задачи в автоматизированных системах технологической подготовки производства.

оптимизационных задач при ТПП:

Найти материал детали, обеспечивающий минимум ее стоимости при выполнении заданных требований.

Найти форму и метод изготовления заготовки, обеспечивающие минимум потерь материала.

Определить последовательность технологических переходов, обеспечивающую минимальное время изготовления партии деталей.

Выбрать оборудование, обеспечивающее:

а) минимальную стоимость при удовлетворении требований техпроцесса;

б) минимальные приведенные затраты на выполнение технологического контроля;

в) минимальный период окупаемости оборудования.

Оптимизационные задачи также могут быть поставлены при:

-программировании станков с ЧПУ;

-выборе метода обработки;

-выборе методов и средств контроля;

-определении требований техники безопасности и обеспечения устойчивости экологической среды и др.

Кроме отдельных оптимизационных задач, рассмотренных выше, в АСТПП, как правило, решается и обобщенная оптимизационная задача: получение ТП, имеющего минимальные затраты на производство единицы продукции. При решении обобщенной задачи учитываются все отдельные критерии путем их суммирования, обобщения, выбора главного критерия и т.д.

Оптимизационные задачи, решаемые при автоматизации метода нового планирования.

Автоматизация этого метода наиболее трудоемка, т.к. при его использовании осуществляется проектирование и документирование ТП на основе введенных данных. По исходным данным (описанию детали и программе выпуска) осуществляется выбор заготовки, построение технологического маршрута, выбор оборудования, осуществляются временные расчеты. Рассмотрим отдельные задачи метода нового планирования.

Выбор вида заготовки и методов ее изготовления Виды заготовок: отливки; прокат; поковки; штамповки; сварные заготовки. В качестве критериев оптимизации выбора заготовок используют:

– себестоимость изготовления заготовки Сз → min;

– себестоимость механической обработки заготовки для получения детали См → min;

– стоимость отходов металла Со → min.

Алгоритм выбора оптимального метода получения заготовки состоит из следующих шагов:

– выбор возможных видов заготовки по материалу детали. В зависимости от вида материала (сталь, чугун, сплавы и т.д.) выбираются методы получения заготовок – отливки, штамповки, прокат, поковки;

– выбор возможных методов изготовления заготовок исходя из серийности детали (единичная, серийная,

крупносерийная, массовая); конструктивной формы детали (цилиндрическая, дисковая, пространственная, корпусная и т.д.); массы и размеров детали;

– определение технических характеристик для выбранных видов заготовок (точность, коэффициент использования материала и др.);

– определение себестоимости изготовления заготовки;

– определение себестоимости механической обработки заготовки;

– определение стоимости отходов материала;

– выбор оптимального метода изготовления заготовки для конкретных условий производства.

Выбор технологических баз Алгоритм выбора технологических баз заключается в следующем. После ввода конфигурации детали осуществляется автоматический расчет площадей всех поверхностей детали и их ранжирование в порядке убывания. В качестве основной базы пользователю предлагается поверхность с наибольшей площадью. Если пользователя устраивает данный вариант, то осуществляется переход к выбору вспомогательных баз, если нет – пользователю предлагается следующая по размеру площади поверхность. Выбор вспомогательных баз осуществляется аналогично из поверхностей, оставшихся после выбора основной базы.

Проектирование технологического маршрута Данная задача - главная и наиболее трудная. В методе нового планирования используют различные диалоговые подсистемы формирования технологического маршрута. Исходная информация о детали:

– общие сведения;

– сведения о заготовке (поступают из подсистемы выбора заготовки);

– описание наружных и внутренних поверхностей;

– допустимые отклонения.

Вся исходная информация кодируется.

База данных подсистемы – наборы последовательностей технологических операций; значения параметров для расчета режимов резания и времени обработки. В диалоговом режиме осуществляется подбор технологических операций, расчет и оптимизация режимов резания, расчет затрат времени на изготовление детали, расчет какого-либо критерия оптимальности (например, себестоимости изготовления детали), оптимизация технологического маршрута по выбранному критерию.

Проектирование технологических операций Каждая технологическая операция, выбранная на этапе проектирования технологического маршрута, проектируется в виде последовательности переходов. Одну и ту же операцию возможно реализовать различной последовательностью отличающихся переходов. Выбор наилучшего варианта осуществляется по критериям: себестоимость операции; время выполнения операции и другим.

Выбор основного оборудования Оборудование для выполнения операций выбирается в зависимости от намеченного состава операций, габаритов и конфигурации детали, требуемой точности обработки, программы выпуска деталей. Состав операции (т.е. перечень поверхностей, обрабатываемых на операции) зависит от возможностей оборудования, и наоборот, оборудование выбирается в зависимости от состава операции, поэтому эти задачи решаются параллельно. База данных о станках содержит следующую информацию: код оборудования в соответствии с классификатором; мощность станка; максимальные размеры сечения резцов, которые можно установить в резцедержателе (для токарного станка); максимальное количество инструментов, которые можно одновременно установить на станке; числа оборотов и др. Выбор оборудования обычно оптимизируется по критерию стоимости.

Выбор инструмента Выбор режущего инструмента осуществляется для каждого технологического перехода. Исходные данные:

– геометрия детали;

– сведения о заготовке;

– технологические характеристики применяемого оборудования.

Инструмент выбирается из справочной базы, охватывающей все его разновидности.

Последовательность выбора инструмента следующая:

– по коду технологического перехода определяется код группы инструмента;

– по модели станка выбирается код подгруппы инструмента;

– уточняются размеры и другие характеристики инструмента по размерам и форме удаляемого металла, чистоте обработки, материалу заготовки и т.д.

– ищется нужный инструмент в базе данных (по сформированным размерам и другим характеристикам).

Оптимизация проектирования сборочных процессов Сборочные работы являются многовариантными как по возможному составу и последовательности операций техпроцесса, так и по составу применяемой оснастки, оборудования, инструмента. В качестве критериев оптимизации используются:

– трудоемкость процесса сборки;

– технологическая себестоимость;

– цикл сборки (время);

– затраты на сборочную оснастку.

Последовательность проектирования:

– выбор схемы базирования сборочной единицы;

– выбор оптимальной последовательности установки элементов сборочной единицы;

– выбор состава и последовательности выполнения операций соединения, доводочных работ;

– выбор состава оснастки, инструмента, оборудования;

– расчет технико-экономических показателей;

– выбор оптимального варианта технологического процесса сборки;

– вывод документации.