Диссертации и авторефераты Украины
Перейти на каталог
Каталог авторефератов

Я ищу:
Диссертация / Автореферат

По вопросу доставки диссертации по этой теме пишите на электронный адрес: info@disser.com.ua
Тема автореферата диссертации: Моделі та методи інформаційної технології адаптивного синтезу оптимальної технологічної схеми складання 2005 года.
Источник: Автореф. дис... д-ра техн. наук: 05.13.06 / І.П. Гамаюн; Нац. техн. ун-т "Харк. політехн. ін-т". — Х., 2005. — 36 с. — укp.
Аннотация: Розглянуто питання підвищення ефективності функціонування автоматизованих систем та їх функціональних підсистем (ФП), які використовуються в інформаційній технології (ІТ) типу CALS для підготовки та прийняття системних рішень на стадіях життєвого циклу виробів машино- та приладобудування. Розроблено концепцію вирішення даної проблеми для ФП, діючих у складі автоматизованої системи технологічної підготовки складального виробництва (АСТП СВ), що полягає в підвищенні рівня обгрунтованості рішень щодо фактора "кількість альтернатив" під час відпрацювання виробів, що складаються, на технологічність їх структури. Розроблено комплекс моделей і методів, що створють інтелектуальну базу ІТ адаптивного синтезу оптимальної технологічної схеми складання. Встановлено, що використання запропонованих засобів дозволяє сформувати повну множину альтернативних варіантів технологічних схем складання, з якої необхідно визначити компромісну альтернативу. Здійснено промислове впровадження результатів наукового дослідження під час удосконалення АСТП СВ підприємств.

Текст работы:

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

“ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”




ГАМАЮН Ігор Петрович



УДК 519.8:681.518



МОДЕЛІ ТА МЕТОДИ ІНФОРМАЦІЙНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ АДАПТИВНОГО СИНТЕЗУ ОПТИМАЛЬНОЇ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ СКЛАДАННЯ





05.13.06 Автоматизовані системи управління

та прогресивні інформаційні технології




АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук







Харків - 2005

Дисертація є рукопис

Роботу виконано в Національному технічному університеті “Харківський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України.


Провідна установа Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України, м. Київ.


Захист відбудеться “        9” червня 2005 р. о14-30  годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.07 у Національному технічному університеті “Харківський політехнічний інститут” за адресою: 61002, м. Харків-2, вул. Фрунзе 21.


З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут” за адресою: 61002, м. Харків-2, вул. Фрунзе 21.


Автореферат розісланий “5” травня 2005 р.


Вчений секретар                                                                                О.Є. Голоскоков

спеціалізованої вченої радиЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Побудова сучасної інформаційної спільноти вимагає розробку, впровадження і використання нових інтелектуальних інформаційних технологій (ІТ), що забезпечують високий рівень підтримки прийняття ефективних рішень у різних напрямках діяльності людини.

       В одному з головних для України напрямку управлінні складними технологічними процесами, промисловими, військовими, космічними обєктами використовуються IT типу CALS (Continuous Acquisition and Life-cycle Support), які забезпечують неперервну взаємодію і підтримку життєвого циклу виробу (ЖЦВ).

       Базовими принципами CALS передбачається неперервне удосконалення процесів на стадіях ЖЦВ розробки, виробництва, експлуатації, модернізації, утилізації, що повязується з необхідністю підвищення якості системних рішень, що готуються і приймаються в результаті функціонування відповідних автоматизованих систем.

       Ефективність функціонування автоматизованих систем і їх функціональних підсистем суттєво визначається інтелектуальною складової IT інформаційними ресурсами (ІР) і інструментальними засобами (ІЗ), що створюються на основі теорії системного аналізу, дослідження операцій, математичної логіки, теорії прийняття рішень, теорії адаптивних систем , в досягнення яких значний внесок зробили В. М. Глушков, В. С. Михалевич, І. В. Сергієнко, В. І. Кунцевич, М. З. Згуровський, В. І. Скуріхін, Н. М. Моісєєв, Я. З. Ципкін, М. Месарович, Дж. Клір, Дж. Ван Гіг та ін.

       CALS технологією на основі стандартизації методів представлення даних, створювання інтегрованого інформаційного середовища забезпечується електронний обмін інформацією на стадіях ЖЦВ, що дозволяє досягти високого рівня оперативності і достовірності підтримки прийняття системних рішень. Тому подальше підвищення ефективності функціонування автоматизованих систем, що використовуються CALS технологією і розглядаються як органи управління, повязується з підвищенням рівня обгрунтовності підготовки і прийняття системних рішень.

До використовуємих в CALS технології відноситься функціональна підсистема автоматизованого аналізу конструкцій виробів машинобудування, приладобудування, які є системними технічними обєктами складання (СТОС), і відроблення їх на технологічність. Ця функціональна підсистема, що далі називається  „Підсистема”, належить автоматизованій системі технологічній підготовки складального виробництва (АСТПСВ) інтегрованого виробничного комплексу (ІВК). Результати її функціонування, що отримуються шляхом реалізації укладених однієї в іншу процедур аналізу, параметричного, структурного синтезу СТОС, модернізації конструкції і корекції технічного завдання, мають системний характер, оскільки відносяться до усіх стадій життєвого циклу СТОС (ЖЦ СТОС).

Згідно сучасної парадигмі „виріб технологія - виробництво”, функціонування „Підсистеми” забезпечується тими ІР і ІЗ (експертна система DFMA - конструювання для складання; AME - метод оцінки придатності для складання та ін.), які на основі взаємоповязаної реалізації процедур аналізу, параметричного, структурного синтезу і модифікації конструкції дозволяють удосконалити конструкцію СТОС з урахуванням характеристик його складання.

Аналіз вказує, що подальше підвищення ефективності функціонування „Підсистеми” повязується з підвищенням рівня обгрунтовності рішень відносно іншої складової технологічності СТОС технологічності структури СТОС на різних стадіях ЖЦ СТОС. Сучасний, недостатньо високий рівень визначається малою кількістю альтернатив у вигляді варіантів структур СТОС, що отримуються як результат реалізації процедури структурного синтезу лише на основі знань, досвіду і інтуїції фахівців.

По фактору „кількість альтернатив, що досліджуються в процесі вироблення рішення” найбільш високий рівень обгрунтовності рішення досягається на основі формування повної множини альтернатив. З урахуванням цього і результатів аналізу ефективності функціонування „Підсистеми”, актуальною є проблема розробки формальних засобів, які, доповнюючи існуючі ІР та ІЗ і реалізуючи процедуру структурного синтезу, дозволяють сформувати повну множину варіантів структур СТОС адаптовану до варіанту конструкції СТОС. Ця множина є основою для постановки задач структурної оптимізації по визначенню технологічних структур СТОС для кожної стадії ЖЦ СТОС.

       На стадії виробництва для постановки задачі структурної оптимізації по визначенню технологічної структури СТОС використовується поняття технологічної схеми складання системного технічного обєкту (ТСС СТО), яка показує порядок введення в складальний процес структурних елементів варіантів структури СТОС. ТСС СТО відображує реалізацію організаційних принципів побудови процесів складання (паралельність, пропорціональність та ін.), які суттєво впливають на основні на стадії виробництва показники якості довготривалість циклу складання та витрати ресурсів на реалізацію складання по варіантам ТСС СТО.

       В дисертаційній роботі вирішується проблема розробки формальних засобів, що створюють інтелектуальну основу IT адаптивного синтезу оптимальної ТСС СТО, застосування якої забезпечує підвищення ефективності процесу функціонування „Підсистеми”.

       Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась в межах НДР, здійснюваних у 2000-2004 роках у Національному технічному університеті „Харківський політехнічний інститут” на кафедрі автоматизованих систем управління у відповідності до планів держбюджетних НДР Міністерства освіти і науки України: № ДР 0100U001670 „Розвиток прикладних аспектів методології системного підходу для автоматизованого аналізу та синтезу складних систем з використанням прогресивних інформаційних технологій”, № ДР 0103U001543 „Розробка інформаційних моделей для реалізації процедур структурного синтезу в компютерно-інтегрованих системах”. Ці роботи, в яких здобувач був відповідальним виконавцем, виконувались згідно приоритетних напрямків розвитку науки і техніки України „Перспективні інформаційні технології, прилади комплексної автоматизації, системи звязку”, „Нові компютерні засоби та технології інформатизації суспільства”.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка моделей і методів, що складають інтелектуальну основу IT адаптивного синтезу оптимальних ТСС СТО, використання якої в межах IT типу CALS забезпечує реалізацію концепції підвищення ефективності функціонування „Підсистеми” за рахунок підвищення рівня обгрунтовності рішень, що приймаються при відробленні СТОС на технологічність структури.

       Мета досягається рішенням наступних задач дослідження:

  • розробкою адаптованої до розглядаємого варіанту конструкції математичної моделі СТОС і автоматизованої процедури її формування, що виконує функцію адаптера;
  • формалізацією процедури формування поелементних послідовностей розкладання складання СТОС з урахуванням вимог доступу та базування;
  • розробкою комбінаторного методу побудови генеральної множини підсистем СТОС;
  • розробкою методу формування повної множини варіантів структур СТОС і відповідних їм варіантів ТСС СТО;
  • розробкою імітаційної моделі реалізації процесу створення СТОС по варіантам ТСС СТО, що дозволяє отримати кількісні оцінки варіантів по заданим локальним критеріям оптимальності довготривалості процесу складання і витрат ресурсів на реалізацію процесу по варіантах ТСС СТО;
  • розробкою методу визначення кращого варіанту ТСС СТО на множені їх альтернатив в просторі значень локальних критеріїв за обраною схемою компромісу.

Обєктом дослідження є ефективність процесу функціонування „Підсистеми”.

Предметом дослідження є формальні засоби для адаптованого синтезу оптимальних ТСС СТО, використання яких підвищує рівень обгрунтовності рішень в „Підсистеми” при автоматизованому відробленні СТОС на технологічність структури.

Методи дослідження. Для рішення задач дослідження використовуються методи теорії системного аналізу, алгебри логіки, дослідження операції й теорії прийняття рішень. При цьому методи теорії системного аналізу і алгебри логіки використовуються в головному для рішення задач дослідження повязаннях з розробкою математичної моделі СТОС і комбінаторного методу побудови генеральної множини підсистем СТОС; методи дослідження операцій використовуються при формалізації процедури формування поелементних послідовностей розкладання складання СТОС і при розробці методу формування повної множини варіантів структур СТОС і відповідних їм варіантів ТСС СТО; методи теорії прийняття рішень використовуються при розробці імітаційної моделі реалізації процесу створення СТОС по варіантам ТСС СТО, що дозволяє отримати кількісні  оцінки варіантів по заданим критеріям оптимальності, порівняння яких при обраній схемі компромісу визначає ліпший варіант.

Наукова новизна роботи полягає в рішенні важливої науково-практичної проблеми розробки інтелектуальної основи IT, яка забезпечує в циклі функціонування „Підсистеми” реалізацію процедури структурної оптимізації, що підвищує ефективність функціонування „Підсистеми” за рахунок зростання рівня обґрунтованості готуємих рішень при визначенні технологічної структури СТОС на стадії виробництва.

При цьому до основних наукових результатів відносяться:

  • вперше для проведення структурних досліджень розроблена адаптована до варіанту конструкції СТОС його математична модель у вигляді кортежу з множини елементів СТОС і відношень, що відображують обмежувальні звязки типу фіксоване та нефіксоване сполучення між елементами, які виявляються за допомогою автоматизованої процедури, що виконує функцію адаптера між складальним кресленням і моделлю, що формується;
  • отримали  подальший розвиток методи автоматизованого формування поелементних послідовностей розкладання складання СТОС, що виражається у формалізації аналізу відношень між елементами СТОС в окремих координатних напрямках трьохвимірного простору і їх різних сполученнях з урахуванням конструктивно технологічних вимог доступу та базування;
  • вперше розроблено метод рішення NP - повної задачі формування генеральної множини підсистем СТОС, що включає алгебрологичні формалізовані правила (FR) створення підсистем з урахуванням обмежувальних звязків типу фіксоване і нефіксоване сполучення між елементами та комбінаторну процедуру породження перспективних сполучень елементів СТОС, які перевіряються на відповідність FR;
  • вперше розроблено метод формування повної множини варіантів структур СТОС і відповідних їм варіантів ТСС СТО, що включає теоретично обґрунтовані правила створення з генеральної множини вибірок підсистем, розподіл яких по рівням ієрархії дозволяє отримати альтернативні варіанти структур СТОС встановленого виду, і процедуру перетворення кожного варіанту структури СТОС в альтернативні варіанти ТСС СТО;
  • вперше на основі апарату сіток Петрі розроблені імітаційні моделі процесу створення СТОС по варіантам ТСС СТО, за допомогою яких здійснюється оцінка цих варіантів на основі двох головних для стадії виробництва критеріїв оптимальності довготривалості циклу складання і витрати ресурсів;
  • отримали подальший розвиток методи багатокритеріальної оптимізації, що виражається у використанні зовнішньої для задачі, що вирішується, інформації даних о серійності виробництва, що дозволяє структурувати область можливих альтернатив у просторі значень локальних критеріїв і тому зменшити кількість дискретних альтернатив, що оцінюються при визначені найкращої.

Практичне значення отриманих в дисертації результатів полягає в можливості створення на їх основі IT, реалізація якої в рамках IT типу CALS через відповідний програмно методичний комплекс дозволяє:

  • підвищити ступінь автоматизації технологічної підготовки складального виробництва машинобудування і приладобудування за рахунок автоматизації процедури структурного синтезу при відробленні на технологічність структури СТОС;
  • підвищити ефективність функціонування „Підсистеми” як органу управління на основі поліпшення основних характеристик функціонування оперативності, достовірності і обгрунтовності;
  • сформувати адаптовану до конструкції СТОС повну множину варіантів структур СТОС і відповідних ТСС СТО, системність якої виявляється в можливості постановки на її основі задач структурної оптимізації на усіх стадіях ЖЦВ;
  • визначити варіант ТСС СТО, який є оптимальним на стадії виробництва з точки зору мінімізації узагальненого критерію, що формується на основі локальних критеріїв довготривалості циклу складання й витрат ресурсів.