ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Системный подход — основа автоматизации проектирования станочного оборудования из "Автоматизация проектирования металлорежущих станков " Из определения системы следует, что кроме физической природы элементов на характеристики системы влияет и совокупность связей между элементами. Кроме того, изменение цели функционирования может вызвать коренное изменение набора элементов и межэлементных связей. Последние два свойства существенно меняют методологию исследования систем по отношению к методологии исследования отдельных элементов. Различают системы простые и сложные. Сложная система характеризуется большим числом элементов и большим числом связей. Элементы в сложной системе находятся в иерархическом взаимодействии. [c.17] Альтернативой системному подходу является физический подход, который характеризуется следующей последовательностью действий выбор объекта исследования (построение физической модели), эксперимент, разработка математической зависимости. При физическом подходе. для изучения реального объекта его разбивают на отдельные части. После исследования каждой из частей закономерности поведения объекта в целом реализуются путем обобщения результатов экспериментального исследования отдельных частей. [c.17] Физический подход эффективен при изучении простых систем и, в частности, их вещественно-энергетических свойств. Однако он неприемлем при исследовании сложных систем, в которых определяющими являются не вещественно-энергетические, а структурно-поведенческие свойства. Если исследование простой системы можно производить раздельным исследованием ее составных частей, то сложная система требует целостного рассмотрения на всех этапах исследования [120]. [c.17] Системный подход включает следующие процедуры представление объекта в виде системы математическое моделирование оценка качества системы. Эти процедуры формируют методологию, коренным образом отличающуюся от методологии физических исследований. Прежде всего это отказ от изучения целого по частям, переход к математическому моделированию из-за невозможности постановки физического эксперимента и, наконец, введение понятия целевой функции для оценки качества системы. Возникновение теории систем знаменует новый этап развития науки, как науки о сложных системах, в противоположность методологии физических исследований, как теории простых систем. [c.17] Рассмотрение станка как объекта проектирования показывает, что он является сложной системой. Прежде всего процесс проектирования имеет дело с несуществующим объектом, т. е. с абстрактным образом несуществующей машины, на котором невозможно поставить физический эксперимент. [c.17] Станочная система представляет собой четырехуровневую иерархическую систему станочная система, агрегат, узел, деталь (рис. 3). Станочная система является элементом старшего уровня, детали станка составляют элементы младшего уровня. Основной характеристикой деталей является их геометрия, выходным параметром узла служит движение, агрегат характеризуется выполнением определенной операции, а станочная система обеспечивает реализацию некоторого технологического процесса. [c.18] Необходимо отметить, что деление станочной системы на четыре уровня является приближенным, и могут быть предусмотрены дополнительные подуровни. Так, например, подуровнем станочной системы является уровень станочного модуля. Затем узлы станка могут быть разбиты на подузлы (механизмы), которые в свою очередь включают функционально обособленные устройства следующего подуровня. [c.18] Рассмотрим представление станочного модуля, реализованного в виде робототехнического комплекса (РТК) как иерархической системы. Робототехнический комплекс (рис. 4) состоит из двух токарных станков с ЧПУ 1, промышленного робота 2 и загрузочноразгрузочного устройства 3 (УЗР). [c.19] Иерархическая структура РТК на рис. 5 представлена в виде дерева. Робототехнический комплекс является старшей системой (уровень 1) по отношению к элементам второго уровня (станки, робот, УЗР — загрузочно-разгрузочное устройство) с другой стороны, элементы второго уровня старшие системы для элементов третьего уровня (узлы) и т. д. [c.19] Если рассматривать последовательность действий, характерную для системного подхода, в приложении к процессу проектирования, то основная проектная процедура, которая выполняется при поиске технических решений, будет иметь следующий вид (рис. 6) синтез — анализ — принятие решения. Синтез — это процесс генерирования вариантов конструкции и выбор согласно значениям целевой функции одного или нескольких наиболее предпочтительных вариантов. [c.19] Так как целевая функция лишь комплексно оценивает качество вариантов, для окончательной оценки конкурируюш,их вариантов необходимо вычисление показателей качества, непосредственно заложенных в техническом задании. Эта операция выполняется при анализе. [c.19] В процессе принятия решения по результатам анализа производится окончательный выбор проектного варианта. Последнюю операцию обычно выполняет проектировщик, тогда как процедуры анализа и синтеза могут быть автоматизированы на ЭВМ. [c.19] Различают структурный и параметрический анализ и синтез. Сначала производится выбор структуры конструктивного варианта, а затем выбор его параметров. Наиболее трудноформали-зуемы процедуры структурного синтеза и анализа. [c.19] Принципы создания и эксплуатации систем автоматизированного проектирования регламентиров аны ГОСТ 23501.0—79. .. 23501.13—81, в которых указано, что САПР включает техническое, математическое, программное, информационное, методическое, организационное и лингвистическое обеспечение. [c.19] САПР должна быть развивающейся системой, т. е. она должна функционировать с учетом пополнения, совершенствования и обновления подсистем и ее составляющих. С этой целью программы автоматизированного проектирования строят по модульному принципу. [c.20] Принцип совместимости означает, что коды, языки, программы, информационные и технические характеристики связей между составными частями САПР должны обеспечивать совместное функционирование подсистем. [c.20] Принцип стандартизации предполагает проведение мероприятий по типизации и унификации подсистем и составляющих САПР, универсальных по отношению к проектируемым объектам. [c.20] Главным ограничением при комплексной автоматизации проектирования объектов является проклятье размерности . В этом случае необходимо использовать принципы разработки сложных систем по частям [103]. Для реализации этих принципов используется декомпозиция (расчленение) систем. Основным приемом декомпозиции систем является построение дерева декомпозиций по признаку иерархии. Тогда дерево декомпозиции будет соответствовать дереву иерархической структуры системы (см. рис. 5). [c.20] На основе сочетания декомпозиции и вариантности могут быть построены методы проектирования и исследования систем. Подобного рода методом является метод морфологического ящика, предложенный Ф. Цвикки [82]. Суть метода заключается в построении морфологической таблицы, строки которой содержат варианты исполнения элементов объекта проектирования, а число строк равно числу элементов, составляющих объект. Двигаясь по элементам таблицы сверху вниз, каждый раз получаем объект проектирования с различным сочетанием составляющих его элементов. Оценивая качество всех полученных вариантов, можно выбрать наиболее подходящий вариант. [c.20] Достоинством морфологического метода является возможность получения принципиально новых технических решений. Метод ориентирован на неавтоматизированное проектирование и для использования ЭВМ требует формализации процедур перебора и анализа вариантов. Даже с учетом ЭВМ возможности метода ограничены, так как требуется полный перебор BapiiaHTOB. [c.20] Вернуться к основной статье