2.3 Методы проектирования тп.

В технологическом проектировании выделяют два методологических подхода: анализ и синтез. Поэтому процесс формализации решения задачи человеком представим в виде схем ,рис. 2.2.

Метод анализа базируется на типовых технологических процессах и состоит в поиске подходящего, его анализе и доработке.

Метод синтеза используют также типовые решения, но на более низком уровне ( на уровне операций и переходов). И из типовых элементов технологического процесса производится синтез всего технологического процесса.

Рис.2.3. Процесс формализации задачи человеком

2.4. Проектирование технологических процессов на основе системного подхода

Понятие о системном подходе. Процесс проектирования различных технологических объектов может быть представлен в виде нескольких уровней или этапов. На каждом уровне проектирования исходными данными являются техническое задание (ТЗ) и набор параметров элементов, характеризующих рассматриваемый уровень.

В результате проектирования разрабатывается техническая документация, описывающая отдельные стороны объекта и ТЗ для выполнения проектирования на следующих уровнях.

Изучение процесса проектирования на различных уровнях показывает, что ему характерен определенный состав и последовательность решаемых задач, основными из которых являются задачи анализа и синтеза.

Анализ технических объектов предполагает изучение их свойств. При анализе не создаются новые объекты, а исследуются заданные.

Синтез технических объектов направлен на создание новых вариантов. Поскольку анализ используется для оценки этих вариантов, то синтез и анализ выступают в процессе проектирования в диалектическом единстве.

Понятие «синтез» технического объекта в широком смысле слова близко по содержанию к понятию «проектирование». Разница заключается в том, что проектирование означает весь процесс разработки объекта, а синтез характеризует часть этого процесса, когда создается какой-то вариант, не обязательно окончательный, т. е. синтез как задача может выполняться при проектировании много раз, перемежаясь с решением задач анализа.

Накопленный в технологии машиностроения значительный теоретический и практический материал касается в основном задач анализа технологических процессов, с помощью которого устанавливается влияние различных технологических факторов на производительность, геометрическую точность и качество поверхности при обработке деталей. В то же время методы синтеза технологических процессов на основе информации об обрабатываемой детали и производственных условиях изучались недостаточно и их использование в инженерной практике при разработке технологических процессов ограничено. Это во многом объясняется тем, что для перехода от традиционно решаемых задач, и эмпирических описаний объекта проектирования к синтезу технологических процессов требуется разработка совершенно новых подходов, основанных на системно-структурном анализе.

В отличие от традиционных методов формализации системный подход основан на том, что специфика сложных объектов и процессов не исчерпывается свойствами составляющих их элементов, а обусловлена также характером связей и отношений между всеми элементами. Под системным подходом понимается такой метод изучения объектов или явлений, который основывается на диалектико-материалистических принципах их целостного рассмотрения. Системный подход характеризуется главным образом тем, что объект или явление воспринимаются как система, во всей их сложности и развитии.

Система может рассматриваться как совокупность взаимосвязанных элементов, обладающих определенной структурой и допускающих выделение иерархии элементов. При этом элементы системы могут обладать по отношению к ней свойствами подсистем. Иначе говоря, каждая система состоит из подсистем и в то же время сама является подсистемой некоторой системы более высокого иерархического уровня.

Системный подход включает комплекс методов, которые позволяют анализировать сложные проблемы как целое, рассматривать многие альтернативы (варианты), каждая из которых описывается большим числом переменных, обеспечивать полноту каждой альтернативы.

Как методология решения проблем системный анализ дает возможность наметить необходимую последовательность взаимосвязанных операций, состоящую из формирования проблемы, разработки (конструирования) решения проблемы и реализации этого решения. Решение включает оценку и отбор альтернатив по заранее выбранным критериям. Системный анализ можно представить в виде каркаса, объединяющего все необходимые методы, знания и действия для решения проблемы.

Системный подход в ТПП. Технологическую подготовку производства с одной стороны (стороны структуры) можно представить как совокупность взаимосвязанных этапов, операций и переходов, а с другой (со стороны функции) - как часть производственного процесса, связанную с количественным и качественным преобразованием объектов производства из состояния заготовок в состояние готовых изделий .

При осуществлении технологических процессов изменяются качественные и количественные характеристики объектов производства. В соответствии с разделением технологического процесса на операции общая функция расчленяется на ряд операционных функций

Состояние заготовки характеризуется формой, межоперационными размерами, их точностью, шероховатостью и физико-механическими свойствами поверхностей, полученных в результате выполнения j-н операции.

Для дискретных объектов, какими в технологии машиностроения являются маршрутный технологический процесс и структура операции, задача синтеза состоит в определении структуры.

Для непрерывных объектов, каким является процесс резания, решение задачи синтеза должно приводить к определению структуры и численных значений внутренних параметров проектируемого объекта, например режимов резания.

Если среди вариантов структуры ищется не любой приемлемый вариант, а наилучший в некотором смысле, то такую задачу синтеза называют структурной оптимизацией.

Расчет внутренних параметров, оптимальных с позиций некоторого критерия при заданной структуре объекта, называется параметрической оптимизацией.

Обоснование цели и оценка эффективности выполнения технологической операции или ее отдельных элементов, например режимов резания, является важным вопросом при разработке оптимальных технологических процессов. Под целью при проектировании и выполнении технологической операции обычно понимается обеспечение заданных характеристик качества изделий наиболее производительным путем при минимальных затратах. В этом случае оптимальность операции можно определить как меру ее соответствия поставленной цели: чем эффективнее операция, тем она производительнее и экономичнее. В задачах, которые встречаются в условиях оптимизации технологических процессов, используются различные виды критериев оптимальности, но наиболее часто применяют критерии «максимальная производительность» и «минимальная себестоимость».

Лекция 3(2 часа).