Разработка математической модели и программная реализация слабоформализованных процессов структурного синтеза машиностроительных объектов

• Автор: Валеев, Олег Федорович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 189 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

1.1. Анализ структуры процесса создания изделия

1.2. Анализ средств автоматизации этапа конструирования изделия

1.3. Варианты постановки и методы решения задачи структурного синтеза.

2. МОДЕЛЬ КЛАССА ОБЪЕКТОВ СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА

2.1. Принципы описания объекта

2.2. Построение варианта декомпозиции

2.2.1. Описание первого варианта объекта, проблемы и их решения

2.2.2. Описание второго и последующих вариантов объекта
2.3. Построение обобщенной модели
2.4. Построение и расширение классификатора
2.5. Анализ запрещенных вариантов и формализация запрещенных фигур
3. МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА
3.1. Описание проблемы выполнения структурного синтеза сложных объектов
3.2. Направления и методы оптимизации процесса синтеза
3.3. Факторы упорядочения признаков при перемножении
3.4. Построение и анализ вычислительной сложности обратных функций
3.5. Определение порядка перемножения признаков в ходе синтеза
3.6. Процедура анализа на нефункциональные составные запрещенные
фигуры
3.7. Выводы и результаты
4. РАЗРАБОТКА, РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ СИНТЕЗА
4.1. Методология проектирования системы

4.2. Структура системы и интерфейс подсистем
4.2.1. Подсистема сбора информации о вариантах объекта
4.2.2. Подсистема построения и расширения классификатора
4.2.3. Подсистема формирования запрещенных фигур
4.2.4. Подсистема синтеза
4.2.5. Подсистема данных
4.3. Программная реализация системы
4.4. Экспериментальная оценка эффективности разработанной системы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПРИМЕР ПРОГРАММНОГО КОДА МОДУЛЯ ГЕНЕРАЦИИ РАЗРЕШЕННЫХ ВАРИАНТОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА СИНТЕЗА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЕРИМЕНТА
ПРИЛОЖЕНИЕ В. АКТ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В ИНСТИТУТЕ МЕХАНИКИ ИЖГТУ ИМЕНИ М.Т. КАЛАШНИКОВА
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. АКТ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ НА ПРЕДПРИЯТИИ ООО «РОСПРИВОД»
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время коммерческий успех любого промышленного предприятия напрямую зависит от того, насколько быстро оно сможет отреагировать на изменяющиеся требования рынка путем изменения ассортимента предлагаемой продукции. Скорость разработки новых видов продукции определяется временем выполнения всех этапов процесса создания изделия. Актуальность данного исследования обусловливается потребностью сокращения времени создания новых изделий путем автоматизации выполнения всех этапов его создания.
Наименее автоматизированным на сегодняшний день является этап структурного синтеза, поскольку отсутствует весь набор алгоритмов, позволяющих произвести синтез конструкции. Существующие в малом количестве зависимости и методики покрывают лишь короткие шаги процесса синтеза и встречаются только в узкоспециализированных областях конструирования. Одним из наиболее перспективных подходов к решению данной проблемы является метод структурного синтеза посредством комбинаторного перебора. Однако одним из важнейших недостатков этого подхода является эффект комбинаторного взрыва, означающий резкий рост вычислительной сложности алгоритма процесса синтеза с возрастанием степени сложности синтезируемого объекта. Диссертационная работа направлена на разработку моделей и методов процесса структурного синтеза, позволяющих существенно сократить вероятность достижения предельных значений параметров вычислительного процесса (объема памяти и вычислительной сложности) вследствие комбинаторного взрыва при выполнении структурного синтеза, что позволит успешно использовать комбинаторные методы для решения задач конструирования и в конечном итоге сократить длительность процесса создания изделия в целом.
Существуют немногочисленные системы (как правило, на стадии бета-версии), предоставляющие средства автоматизации структурного синтеза объекта

Рассмотрим процесс описания структуры первого и последующих вариантов объекта.
2.2.1. Описание первого варианта объекта, проблемы и их решения
Декомпозиция конструкции всех вариантов объекта начинается с разложения корневой вершины, представляющей исследуемый объект, на вершины второго уровня - наиболее крупные узлы и сборки, и заканчивается выделением в структуре геометрических примитивов для изображения поверхностей деталей.
В процессе описания варианта структура наращивается посредством добавления дочерних вершин к уже имеющимся. Например, при разложении вершины «Двухступенчатый редуктор» будут добавлены вершины «Первая ступень» и «Вторая ступень» согласно традиционному представлению конструкции многоступенчатого редуктора при его проектировании. Далее вершина «Первая ступень» будет разложена на вершины «Входной узел» и «Выходной узел» и т.д.
Показано, что наиболее полно конструктивный элемент характеризуется его наименованием и функциональным назначением [54]. При таком подходе при добавлении новой вершины эксперт должен указать ее наименование и подробное функциональное назначение. Например, описание вершин приведенного выше примера должно выглядеть следующим образом:
- вершина «Редуктор», назначение «предназначен для повышения крутящего момента на выходном валу редуктора и понижения частоты вращения»
- вершина «Первая ступень», назначение «выполняет часть функций по повышению крутящего момента»
- вершина «Узел червяка», назначение «передает вращающий момент от привода на колесо», и т.д.