Учебно - методический комплекс дисциплины «Стандартизация изделий и технических процессов» для специальности 6М073200 — «Стандартизация и сертификация» (стр. 7 )

Модулирование технических решений

Имитационное моделирование на стадии разработки систем управления.

В сущности, любая модель процесса является имитационной, так как она имитирует поведение этого процесса во времени. Вместе с тем, в специальной литературе термин имитационное моделирование подразумевает использование моделей, воспроизводящих логику, (или, другими словами, алгоритм) функционирования объекта, причем допустимы любые способы формализации связи между переменными, поскольку использование любых математических соотношений принципиально не усложняет задачу имитационного исследования. Такое расширение класса моделей по сравнению с аналитическими моделями, рассматриваемыми в теории динамических систем (главным образом, это линейные или специального вида нелинейные дифференциальные или разностные уравнения), позволяет максимально приблизить моделируемый объект к реальности, не искажая его упрощениями и допущениями, необходимыми для получения строгих математических результатов. То же самое относится и к моделированию способов управления, которые опять-таки максимально приближаются к реальным.

Для создания имитационных моделей динамических систем на персональном компьютере, включающих объект с действующими на него возмущениями, регулятор и разнообразные средства анализа результатов моделирования, разработаны мощные программные системы. Реализованные в них принципы визуального программирования позволяют пользователю в типичных ситуациях не иметь дела с формированием программного кода, собирая "экспериментальную установку" из требуемых блоков путем их соединения на экране монитора средствами графики. Благодаря функциям объединения блоков в подсистемы моделированию подлежат системы практически любой сложности, включающие не только отдельные управляемые технологические процессы, но автоматизированные участки производства и даже автоматизированные технологические комплексы в целом. Главной целью управления технологическими процессами является компенсация возмущающих воздействий, которые обычно носят случайный характер.

Теория управления и имитационное моделирование. Являясь мощным инструментом для настройки и оценки работоспособности и качества систем управления практически любой сложности в условиях, максимально приближенных к реальности, имитационное моделирование само по себе не решает, однако, важнейшую для инженера задачу разработки структуры алгоритма управления - методами имитационного моделирования лишь проверяются, и на основе эвристики и опыта уточняются и развиваются принятые каким-то образом алгоритмические решения.

Имитационные модели в алгоритмах управления.

В рамках рассмотренной концепции разработки алгоритмов управления реальными технологическими процессами чрезвычайно важным этапом является "доводка" (как в сторону усложнения, так и в сторону упрощения) полученных на основе теории способов управления с учетом особенностей конкретных задач автоматизации. Для успешного осуществления этой "доводки", крайне важно, в свою очередь, чтобы структура порождающего алгоритма имела блочный характер, где каждый блок выполняет свою физически ясную функцию.

Один из подходов к приближенному решению состоит в применении схемы условного прогнозирования. Ее суть заключается в том, что на каждом шаге управления с использованием в регуляторе внутренней обратной связи, включающей имитационную модель объекта, производятся выделение, а затем перспективный прогноз случайных возмущений. Далее на основе такого прогноза путем "проигрывания" на имитационной модели управляемого процесса различных вариантов формируется многошаговая программа управления, оптимизирующая критерий (7) с учетом ограничений, после чего реализуется начальный шаг намеченной программы. Таким образом, предлагаемая схема управления использует имитационную модель дважды: один раз эта модель работает в реальном времени и служит для выделения приведенных к выходу объекта возмущений, а другой раз она работает в ускоренном времени и служит для поиска наилучшей программы управления.

Упрощенный вариант схемы условного прогнозирования

Реализация рассмотренной схемы "в лоб" в изложенном двухкальном временном варианте может оказаться достаточно сложной, однако благодаря блочной "архитектуре" алгоритм допускает различные модификации при сохранении общей структуры. В частности, может быть предложен упрощенный вариант схемы, где вместо сложной задачи поиска оптимальной программы с учетом динамики объекта решается существенно более простая задача статической оптимизации.

Компьютерное моделирование технологических процессов в машиностроении

Компьютерное моделирование некоторых технологических процессов

реализуется в областях:— механообработка на станках с ЧПУ - система N-See американской фирмы Microcomopatibles;

- литье металлов - российская система Poligon;

- литье пластмасс - система MoldFlow/Flow-E;

- горячая объемная штамповка в 2D - отечественная система

FORM-2D московской фирмы Квантор.

Интегрированное управление предприятием

В настоящее время имеется достаточно большое количество интегрированных

систем управления предприятием как отечественных,

так и зарубежных фирм-производителей. Однако наиболее продвинутой

на российском и мировом рынках считается система R / 3 немецкой

фирмы SAP.

Параметрическая стандартизация

Создание параметрических рядов, внутрисемейственная унификация и другие конструкторские мероприятия по унификации и стандартизации приводят к повышению объема выпуска однотипных изделий, сборочных единиц, деталей. Известно, что одним и тем же условиям эксплуатации равноценно могут соответствовать изделия с различными кинематическими схемами, резко отличающимися по трудоемкости и длительности всех стадий технической подготовки производства, а также материалоемкости и трудоемкости изготовления самого изделия.

Создание параметрических рядов обеспечивает рациональное применение оборудования с наименьшим количеством типоразмеров машин при широком поле параметров.

Создание параметрического ряда этих насосов позволило при разработке широко унифицировать детали.

Порядок создания параметрических рядов подобен для различного оборудования. Рассмотрим его на примере ЭЦН.

Работы в этой области охватывают создание типоразмерных и параметрических рядов изделий, комплектующих узлов и деталей, установление их рациональной номенклатуры и обеспечивают сокращение сроков и затрат на создание, производство и эксплуатацию машин и оборудования.

Существенную роль в дальнейшем развитии специализации электронного производства играет создание типовых параметрических рядов важнейших изделий электронной техники, разработка базовых прогрессивных конструкций и комплексная стандартизация.

Задача сокращения номенклатуры объектов производства ( типажа) решается созданием параметрических рядов машин с рационально выбранными интервалами между каждыми двумя из них. Параметрическими рядами называют ряды машин одинакового назначения с регламентируемыми конструкцией, показателями и градациями показателей. Таким образом, сокращение типов, видов и типоразмеров изделий решается созданием параметрических рядов или стандартов на основной параметр изделия. Например, номинальные мощности электродвигателей и генераторов по ГОСТ 7830 - 68, ГОСТ 8585 - 68, ГОСТ 8586 - 68 и установлены по ряду R 10 предпочтительных чисел.

Стандартизация и нормализация основных объектов производства должна обеспечивать: установление типов и размеров на основе создания параметрических рядов; взаимозаменяемость групп узлов и деталей; ограничение конструктивных вариантов целесообразным минимумом; установление оптимальных показателей работы изделий: качества, надежности, долговечности; снижение расхода материала и себестоимости.

Применяются также конструкции крутонаклонных изгибающихся в горизонтальной и вертикальной плоскостях конвейеров, подвесных систем с автоматическим адресованием грузов и др. Ведутся работы посозданию параметрических рядов средств механизации, общемашиностроительных типовых руководящих материалов по по-грузочно-транспортному оборудованию, а также по использованию промышленных роботов с целью механизации тяжелых, монотонных подъемно-транспортных операций.

Особенно важное значение приобретает автоматизация строительных процессов путем широкого внедрения роботов и манипуляторов. Применение последних будет развиваться по пути создания параметрических рядов, основанных на типизации и унификации основных узлов и схем с применением микропроцессорной техники.

Унификация - наиболее распространенный и эффективный метод стандартизации, который предусматривает приведение объектов к единообразию на основе установления рационального числа их разновидностей Унификация направленных на снижения количества разновидностей изделий за счет их комбинирования и изменений конструкций Это - рациональное сокращение числа типов, видов и размеров изделий одинакового функционального назначения.

Существуют следующие направления создания унифицированных конструкций:

метод базового агрегата. Разнообразие получаемых изделий основывается на наличии у них общей, базовой части (агрегата) и дополнительных частей, создающих это разнообразие. Например, разные по виду салона модели легковых автомобилей могут обладать одним и тем же двигателем и шасси (это — базовый агрегат); компаундирование. Увеличение производительности изделия достигается параллельным присоединением и одновременной работой ряда однотипных изделий. Например, подключение дополнительных насосов, установка второго двигателя (а не увеличение мощности прежнего); модифицирование. Это — приспособление уже выпускаемого изделия к новым условиям без изменения в них наиболее дорогих и ответственных частей. Например, замена материала корпуса асинхронного двигателя на другой с целью обеспечения возможности эксплуатации его в новых климатических условиях; агрегатирование (принцип модульности). Новое изделие создается на основе комбинации уже имеющихся унифицированных агрегатов, которые обладают полной взаимозаменяемостью (совместимостью) по эксплуатационным показателям и присоединительным размерам.

Заиммствование — это копирование (обычно неполное и неточное) изделия или процессас другого изделия или процесса.