Проектные процедуры
структурный синтез - проектная процедура, заключающаяся в разработке структуры проектируемого изделия, т.е. совокупности составляющих изделие компонентов и системы их связей
параметрический синтез - проектная процедура, заключающаяся в определении числовых значений параметров элементов при заданной структуре объекта проектирования
задача принятия решений (ЗПР) - задача выбора наиболее подходящей альтернативы среди множества вариантов в многокритериальной ситуации.
Классификацию ЗПР осуществляют по ряду признаков:
1) По числу критериев различают задачи одно- и многокритериальные.
2) По степени неопределенности различают ЗПР детерминированные, ЗПР в условиях риска, ЗПР в условиях неопределенности.
Основные подходы к решению ЗПР в условиях риска:
- решение "для наихудшего случая" (задачу решают как детерминированную при завышенных требованиях к качеству решения),
- с учетом в целевой функции математического ожидания и дисперсии выходных параметров.
целевая функция - функция, характеризующая качество проектного решения, используемая для оценки степени достижения поставленной цели в задачах оптимизации.
Задачу параметрического синтеза называют параметрической оптимизацией (или оптимизацией), если ее решают как задачу математического программирования, т.е.
где 
— целевая функция; 
— вектор управляемых параметров (называемых также проектными или варьируемыми); 
— допустимая область; 
и 
— функции-ограничения.
Анализ - метод исследования, научного познания, при котором изучаемый предмет, явление или процесс мысленно или реально расчленяется на составные элементы, каждый из которых затем рассматривается в отдельности как часть расчлененного целого с целью получения нового знания о предмете, явлении или процессе соответственно. В САПР под анализом понимают определение свойств выходных параметров и характеристик проектируемого объекта при известных структуре объекта и числовых значениях параметров его элементов.
|
|
Цель анализа — получение информации о характере функционирования и значениях выходных параметров Y при заданных структуре объекта, сведениях о внешних параметрах Q и параметрах элементов X. Если заданы фиксированные значения параметров X и Q, то имеет место процедура одновариантного анализа. Одновариантный анализ часто выполняется с помощью моделирования.
Моделирование состоит из этапов формирования модели (modeling) и исследования модели (решения, simulation).
Формирование модели включает две процедуры:
1) разработку моделей отдельных компонентов (выполняется предварительно по отношению к типовым компонентам вне маршрута проектирования конкретных объектов.)
2) формирование модели системы из моделей компонентов (выполняется на маршруте проектирования каждого нового объекта)
Процедура моделирования (simulation)— сводится к решению уравнений математической модели, и вычислению вектора выходных параметров Y.
Если заданы статистические сведения о параметрах X и нужно получить оценки числовых характеристик распределений выходных параметров, то это процедура статистического анализа.
Если требуется рассчитать матрицы абсолютной A и (или) относительной B чувствительности, то имеет место задача анализа чувствительности (влияния).
|
|
Элемент 
матрицы А называют абсолютным коэффициентом чувствительности, он представляет собой частную производную j -го выходного параметра 
по i -ому параметру 
. Другими словами, является элементом вектора градиента j -го выходного параметра. На практике удобнее использовать безразмерные относительные коэффициенты чувствительности 
, характеризующие степень влияния изменений параметров элементов на изменения выходных параметров:
где 
и 
— номинальные значения параметров и соответственно.
Многовариантный анализ ‑ проектная процедура, сводящаяся к многократному выполнению одновариантного анализа.
Процедуры статистического анализа и анализа чувствительности — характерные примеры процедур многовариантного анализа.
Верификация ‑ проектная процедура, целью которой является проверка соответствия выходных параметров проектируемого объекта требованиям технического задания
Жизненный цикл изделий
Основные этапы жизненного цикла промышленной продукции: - проектирование,
- технологической подготовки производства (ТПП),
- производство,
- реализации продукции,
- эксплуатация
- утилизация.
Содержание основных этапов ЖЦИ для изделий специального машиностроения:
На этапе проектирования выполняются проектные процедуры — формирование принципиального решения, разработка геометрических моделей и чертежей, расчеты, моделирование процессов, оптимизация и т.п.
|
|
На этапе подготовки производства разрабатываются маршрутная и операционная технологии изготовления деталей, реализуемые в программах для станков ЧПУ; технология сборки и монтажа изделий; технология контроля и испытаний.
На этапе производства осуществляются: календарное и оперативное планирование; приобретение материалов и комплектующих с их входным контролем; механообработки и другие требуемые виды обработки; контроль результатов обработки; сборка; испытания и итоговый контроль.
На постпроизводственных этапах выполняются консервация, упаковка, транспортировка; монтаж у потребителя; эксплуатация, обслуживание, ремонт; утилизация.
Основные типы автоматизированных систем
САПР машиностроительных отраслей промышленности разделяются на системы функционального, конструкторского и технологического проектирования.
Система конструкторского проектирования (CAD - Computer Aided Design) ‑ автоматизированная система конструкторского проектирования.
Система инженерных расчетов (CAE - Computer Aided Engineering) ‑ автоматизированная система функционального проектирования, называемая также автоматизированной системой инженерных расчетов и анализа.
Система технологического проектирования (CAM ‑ Сomputer Aided Manufacturing) ‑ автоматизированная система технологического проектирования. Включает АСТПП и системы числового программного управления станками и/или роботами
Автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП) (CAPP - Computer-Aided Process Planning) ‑ автоматизированная система проектирования технологических процессов, включая выбор или расчет необходимого технологического оборудования, оснастки, инструмента
Система управление проектными данными (PDM - Poduct Data Management) – система управления данными о промышленных изделиях, разделяемыми разными системами и подсистемами автоматизированного проектирования
Система управления цепочками поставок (SCM - Supply Chain Management) ‑ управление материальными и соответствующими им информационными потоками от поставщика материалов, сырья и полуфабрикатов через производство продукции к потребителю
Система управления жизненным циклом изделий (PLM - Product Lifecycle Management – система осуществаляет процесс отслеживания информации об изделии на протяжении всего его жизненного цикла. Технология PLM являются основой, интегрирующей информационное пространство, в котором функционируют САПР, ERP, PDM, SCM, CRM и другие автоматизированные системы предприятия.
Общая структура управления в промышленности
Структура САПР
САПР состоит из подсистем:
- проектирующие подсистемы непосредственно выполняют проектные процедуры.
- обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, их совокупность называют системной средой (или оболочкой) САПР.
Вид обеспечения САПР ‑ часть средств САПР, относящаяся к определенному аспекту автоматизированного проектирования.
Виды обеспечения САПР:
1) техническое обеспечение (ТО),
2) математическое обеспечение (МО),
3) программное обеспечение (ПО
4) информационное обеспечение (ИО),
5) лингвистическое обеспечение (ЛО),
6) методическое обеспечение (МетО),
7) организационное обеспечение (ОО),
По характеру базовой подсистемы различают следующие разновидности САПР:
‑ САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического моделирования.
‑ САПР на базе система управления базами данных.
‑ САПР на базе конкретного прикладного пакета.
‑ комплексные (интегрированные) САПР, состоящие из совокупности подсистем предыдущих видов.
Основные функции CAD-систем
Функции CAD-систем в машиностроении:
1) функции двухмерного (2D) проектирования (черчение, оформление конструкторской документации);
2) функции трехмерного (3D) проектирования (получение трехмерных геометрических моделей, метрические расчеты, реалистичную визуализацию, взаимное преобразование 2D и 3D моделей);
Трехмерные модели представляют в виде описания поверхностей, ограничивающих деталь, или указанием элементов пространства, занимаемых телом детали.
Кинематический метод ‑ метод построения поверхностных моделей, при котором поверхность представляется в виде следа от перемещения двумерной кривой или контура по заданной траектории
Параметризация (параметрическое моделирование) – исполь-зование геометрических моделей в параметрической форме, т.е. представление части или всех параметров изображения не константами, а переменными.
Ассоциативность ‑ наличие математических зависимостей между частью параметров геометрической модели сборки и их использование при изменении одного из параметров для автоматической корректировки других параметров
Синтез и редактирование 3D твердотельных моделей изделий возможны с помощью нескольких методов:
1) задание проектировщиком изделия ограничений и условий, накладываемых на параметры модели и отражающих требования непересечения тел, перпендикулярности и т.п.
2) метод дерева построения.
Дерево построения ‑ последовательность операций разработки твердотельной модели, упорядоченная по времени совершения операций, т.е. история создания модели.
3) синхронное моделирование – метод основанный на автоматическом определении при моделировании имеющихся ограничений и условий сопряжения деталей в сложных узлах благодаря применению экспертных систем