Оптимизация технологических процессов.

Рассмотрим общую постановку задачи выбора оптимального варианта ТП из множества рассматриваемых.

В качестве критерия оптимизации при технологическом проектировании обычно используется себестоимость изготовления детали С (Т) по технологическому процессу Т. Оптимальным Т_опт называется вариант технологического процесса, имеющий минимальную величину С:

С (Т_опт)=min C(T), TÎ MT,

Где

 MT - множество допустимых вариантов технологических процессов.

Так как проектирование ТП имеет многоуровневый характер, то и оптимизация также выполняется по уровням. Оптимизация операций осуществляется на основе использования оптимизированных переходов, а оптимизация ТП в целом выполняется на основе оптимизированных операций. При таком подходе рассматривается иерархическая система оптимизации с тремя уровнями оптимизации, причем оптимизация на заданном уровне имеет глобальный характер по отношению к более низкому уровню и локальный характер по отношению к более высокому уровню.

Оптимизация ТП при указанной постановке задачи является сложной проблемой. Сложность связана с двумя моментами.

Первый заключается в том, что область решений, т.е. множество МТ возможных вариантов ТП, задана не автоматически, а в виде разного рода правил, инструкций, указаний, имеющих как формальный, так и неформальный характер. Это обстоятельство практически исключает применение для структурной оптимизации таких стандартных методов, как математическое программирование, опирающихся на известную структуру и вид области МТ и функции С (Т).

Второй момент связан с большим количеством вариантов ТП, возможных для конкретной детали. Если, например, имеется ТП из шести операций и для каждой операции возможны хотя бы три варианта их выполнения, то общее количество вариантов равно 3⁶= 729. При этом еще не учтена возможность перестановки операций в маршруте обработки детали.

Наиболее общими методами оптимизации ТП являются методы, основанные на алгоритмах случайного поиска. Эти методы используются для решения многоэкстремальных задач нелинейного программирования и не накладывают особых ограничений на критерий оптимизации и область существования решений. Суть методов оптимизации состоит в нахождении случайной последовательности вариантов ТП, где каждый последующий вариант предпочтительнее предыдущего, т.е. С (Т_i)> C(T_i+1)

На рис.7: К - количество спроектированных процессов. Как видно из рисунка, для последовательности T₁,T₂,T₃,…,T_K могут быть выбраны технологические процессы T₁,T₂,T₆,T₉,T₁₁ так как С (Т)> С (Т₂)> С (Т₆)> С (Т₉)> С (Т₁₁).

 

Из рассмотренных наилучшим будет процесс Т₁₁, имеющий минимальную стоимость. В пределе указанная последовательность должна сходиться к оптимальному в заданных условиях значению себестоимости процесса.

Возникает вопрос: как долго вести процесс проектирования, ведь С (Т_опт) и количество возможных вариантов заранее не известны.

Ответ на этот вопрос может быть получен, если в качестве критерия использовать приведенную себестоимость С_пр процесса, в которой учитывается стоимость ТПП:

С_пр=С_тпп; С_об= _{oi ,}

 где                             

С_об - себестоимость обработки детали; С_тпп - приведенная к одной детали стоимость ТПП; С_oi- себестоимость обработки на i-ой операции.

Пусть в стоимость технологической подготовки входит лишь стоимость проектирования ТП, тогда

С_тпп»С_эвм×K/N,

где

С_эвм - стоимость проектирования ТП, получаемого с помощью ЭВМ;

K - количество просчитанных вариантов;

N- объем выпуска деталей по спроектированному ТП.

Так как стоимость машинного времени ЭВМ достаточно высока, то при большом количестве просчитываемых вариантов резко возрастает С_пр. Возможный график приведенной себестоимости показан на рис.8. Как видно из рисунка, существует критическое количество просчитываемых вариантов К_кр, начиная с которого величина С_пр растет, так как экономия от оптимизации ТП не покрывает затрат на эту оптимизацию. Таким образом, при К_кр имеет место оптимальное значение С_пр и, следовательно, ТП, полученный при К_кр, является оптимальным. Вместе с тем видно, что этот ТП не самый лучший по себестоимости.

При малом объеме выпуска не выгодно считать много вариантов. Для сокращения количества рассматриваемых параметров при максимальном приближении к оптимальному значению С_об (Т_опт) в нас

 

Рис.10

 

 

                                 Рис. 8                                                             

тоящее время, используются три основных направления:

1. Типизация и унификация технологических решений, позволяю­щая уменьшить количество возможных вариантов ТП;

2. Вмешательство человека (режим диалога) для направленного по­иска варианта;

3. Изменение стратегии поиска.

Для рассмотренной выше стратегии характерно то, что каждый вариант расчитывается до конца (движение вглубь) независимо от того, будет ли он использоваться в будущем. Лишь после этого осуще­ствляется переход к новому варианту (движение вширь).

Более перспективным представляется процесс проектирования по стратегии "сначала вширь, а затем вглубь", соответствующий прин­ципу "неокончательных решений". В соответствии с этой стратегией на каждом уровне, начиная с уровня проектирования маршрута, про­водится проектирование вариантов, выбор наилучшего и далее лишь для наилучшего варианта проводится проектирование на следующем, более низком уровне. На этом уровне повторяются все указанные ра­нее действия.

Сложность применения этой стратегии поиска заключается в том, что невозможна точная оценка вариантов на верхних уровнях проек­тирования, так как варианты расчитаны еще не до конца. В связи с этим обычно выбирается не один вариант, а несколько, имеющих на­илучшие оценки.

Далее, на следующем уровне происходит уточнение отобранных вариантов' с после дующей оценкой уже более точной, чем на предшес­твующем уровне и отбрасывание вариантов, не отвечающих оценочным критериям.

Таким образом происходит многоэтапное генерирование вариан­тов с последующей их "фильтрацией" (отбором).

Процесс проектирования можно в этом случае отобразить схемой, показанной на рис. 9, где: ТМ - технологический маршрут; ОТ -операционная технология; УП - управляющая программа; ТЗ - техни­ческое задание; Е1, Е2, Е3, Е4, - критерии отбора вариантов; С1, С2, С3, С4 - синтез вариантов.

Стратегию "сначала вширь, а затем вглубь" будем считать ос­новной в

Рис. 9.

процессах технологического проектирования.

 

---

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 675; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!