4.7.Приклади застосування комбінаторних методів для оптимізації технологічних систем 4.7.1.Оптимізація технологічного процесу механічної обробки деталі
4.7.Приклади застосування комбінаторних методів для оптимізації технологічних систем 4.7.1.Оптимізація технологічного процесу механічної обробки деталі
Спроектуємо оптимальний варіант структури технологічного процесу виготовлення корпусу опори (рис. 4.29). Заготовка деталі — виливок із сірого чавуну СЧ-18, річна програма — 80 тис. штук. Процес оптимізації технологічного процесу обробки включає три окремі розділи.
Визначення обмежень на послідовність утворення поверхонь деталі, що накладаються конструкцією деталі, технологією механічної обробки та її умовами функціонування у вузлі.
Генерування варіантів реалізації кожної технологічної операції обробки.
Вибір критерію оцінки варіантів та вибір оптимального варіанта структури технологічного процесу.
Перший розділ — визначення обмежень, що накладаються конструкцією деталі та технологією механічної обробки. У цьому випадку використовується відповідність між окремою поверхнею чи конструктивним елементом деталі та елементарним технологічним переходом для її створення.
Застосуємо вже розглянуту (див. п. 4.5.2) методику для визначення обмежень на послідовність утворення поверхонь корпусу опори (рис. 4.29). Оскільки поверхня 5 — отвір обробляється двічі, начорно та начисто, то врахуємо наявність двох поверхонь отвору: поверхню 5-ч (після чорнової обробки отвору) та поверхню 5-ф (після фінальної обробки отвору). Необроблені поверхні заготовки, які використовуються як чорнові бази, позначимо Н1, Н2, H3 (матриця передування на с. 218).
При створенні з цих переходів технологічних операцій слід дотримуватись двох правил:
Будь-який технологічний перехід дозволено переносити при формуванні операцій на наступні етапи обробки, але заборонено переносити на попередні;
Дозволено об’єднувати сусідні етапи.
Другий розділ — генерування варіантів реалізації кожного етапу обробки. Врахувавши визначену на попередньому етапі послідовність переходів (рис. 4.30), використаємо для генерування варіантів технологічних операцій мережну модель. Перший крок — обробка основи корпуса l, яка може здійснюватися протягуванням або фрезеруванням на різних типах верстатів (вертикально-, горизонтально- або карусельно-фрезерний).
Другий крок — свердління отворів 4. Площини 2 і 3 можна також обробляти фрезеруванням або протягуванням, а також цекуванням, оскільки вони зв’язані з отворами 4 і 10.
На третьому кроці обробляється отвір на токарному, розточувальному або протягувальному верстатах. Бічні поверхні 7 і 8 можуть бути оброблені при точінні або розточуванні, але їх також можна обробити на горизонтально-фрезерному верстаті набором фрез. За варіантами реалізації цих кроків формують мережну модель технологічного процесу (рис. 4.31).
Третій розділ — вибір оптимального варіанта технологічного процесу методом динамічного програмування за критерієм собівартості механічної обробки, тобто Норми часу визначаються наближено. Наприклад, тривалість обробки основи на вертикально-фрезерному верстаті становить:
Собівартість обробки визначається за допомогою нормативної собівартості, що задається в довідковій літературі для кожної моделі верстата. Для визначення собівартості обробки корпуса, наприклад фрезеруванням, вибираємо верстат 6Р10, нормативна собівартість роботи якого становить = 420 коп. за 1 год. Тоді для визначення собівартості фрезерування основи корпуса отримаємо
Для решти операцій значення собівартості зведено в табл. 4.15. Розмітимо мережну модель структури технологічного процесу обробки корпуса опори (рис. 4.31). Розмічування вершин графа здійснюється починаючи з останньої операції: на кожній вершині позначимо мінімальне значення технологічної собівартості, яке відповідає мінімальному шляху до неї з кінця технологічного процесу. Значення інших шляхів, які мають вищу сумарну технологічну собівартість, опускаємо.
Після зворотного прогону графової моделі мінімальний шлях запам’ятовується і позначається (на рис. 4.31 — виділений). Отримана послідовність операцій 2-3-7 є оптимальним технологічним процесом, який забезпечує собівартість обробки 27,4 коп.
Оптимальний технологічний процес складається з технологічних операцій, перелічених у табл. 4.16.
Розглянутий приклад ілюструє методику застосування динамічного програмування для оптимізації структури складних об’єктів.
Зазначимо, що загальний принцип динамічного програмування для структурної оптимізації зводиться до таких кроків:
Вибір критерію оцінки.
Визначення обмежень на можливі варіанти структури об’єкта.
Побудова мережної моделі структури та розмітка її ребер і вершин.
Пошук оптимального шляху при зворотному прогоні мережної моделі.
Підкреслимо ще раз, що загальний принцип оптимальності при динамічному програмуванні формулюється таким чином.
Який би не був стан системи перед черговим кроком оптимізації, слід вибирати керування на цьому кроці так, щоб виграш на ньому плюс виграш на всіх наступних кроках був оптимальним.