Синтез ТП на базе эвристического программирования

Сложные задачи проектирования решаются человеком на основе его опыта, порой даже неосознанно. Чтобы компьютер мог повторить ход рассуждений человека приходится формировать весь ход рассуждений в виде набора правил – алгоритмов.

По существу эвристическое программирование является основой искусственного интеллекта. Формализация рассуждений человека осуществляется с помощью эвристик.

Эвристика – правило, приём, алгоритм, которые использует человек при принятии какого-то решения. При проектировании ТП также есть набор правил, используемых технологом при принятии решения.

Рассмотрим некоторые из них:

- обработку поверхностей следует начинать с наименее точной, а заканчивать самой точной;

- поверхность, используемая в качестве технологической базы, должна быть предварительно обработана;

- при обработке паза и цилиндрической поверхности в первую очередь обрабатывается цилиндрическая поверхность;

- при обработке поверхностей все поверхности сначала доводятся до одного уровня точности, затем до другого, и так, пока не будет обработана самая точная поверхность.

Рассмотрим процесс рассуждений технолога при проектировании ТП:

- сначала он рассматривает деталь в целом и определяет набор обрабатываемых поверхностей;

- оценивает каждую поверхность (в зависимости от точности, шероховатости он определяет сколько стадий обработки она должна пройти). Например, для грубой поверхности – достаточно черновой обработки, для более точной – чистовая или получистовая обработки, для очень точной – шлифовка (полировка, доводка);

- технолог после этого определяет общее количество стадий обработки детали, исходя из самой точной поверхности;

- определяется оборудование, на котором всё это можно сделать;

- в результате будут получены укрупнённые операции, будет видно на каком оборудовании и какие поверхности будут обработаны и какой получится уровень точности.

В укрупнённой операции видно весь набор поверхностей, т. е. общий объём переходов. Неясно, лишь, в какой последовательности их нужно выполнять. Здесь наступает самый сложный этап проектирования ТП. Технолог начинает выстраивать последовательность обработки обрабатываемых поверхностей. На каждом шаге построения последовательности переходов он проверяет соблюдение требований точности. Если оказывается, что на каком-то шаге требования не выполняются, он отбрасывает первоначальный вариант и начинает строить новую последовательность. При этом можно добавить дополнительные припуски на особо точные поверхности.

Технолог, руководствуясь эвристическими правилами, выстраивает схему обработки, а при определении последовательности обработки поверхностей он выдвигает некоторые предположения, на основе которых выполняет дальнейшие действия. Т. е. он выдвигает гипотезу и выполняет на её основе построения. Если точность выполняется, то гипотеза верная, если нет, то она отвергается. При этом технолог выдвигает новую гипотезу, выстраивает новую последовательность – и так, пока не будет сформирован весь технологический процесс.

Пример эвристического алгоритма проектирования
ТП обработки торцевых поверхностей

Снимаемые припуски

Имеем 4 торцевые поверхности. Для определения количества снимаемых припусков введём правило: если поверхность связана с другой допуском, меньшим 0,2 мм, то с неё нужно снимать два припуска. Исходя из этого принципа система определит следующие припуски.

В результате определены две стадии обработки. На каждой стадии определяется последовательность снятия припусков и технологическая база, относительно которой он должен быть снят.

На второй стадии остаётся один не снятый припуск, значит, остаётся определить технологическую базу. Алгоритм автоматически перебирает все возможные варианты технологических баз; при этом для каждого варианта проверяется точность.

Для каждого варианта выполняется проверка точности.

Система последовательно выстраивает очередность обработки поверхностей (снятие припусков). Построения начинаются с последнего, конечного состояния. В нашем случае это первый верхний рисунок. В конечном состоянии остаётся только припуск на поверхности 2. Перебираются все возможные варианты обработки. Сначала выбирается снимаемый припуск. Затем определяется технологическая база, а затем выполняется проверка размерно-точностных соотношений. При выборе технологической базы рассматриваются все возможные базы. Снимаемый припуск определяется исходя из правила, что технологическая база должна быть обработана на предыдущем переходе.

Рассмотрим второй вариант.

На первом шаге перебирается весь набор неснятых припусков, т. е. это может быть и 1, и 2, и 3, и 4. Однако, предпочтение следует отдавать более точным поверхностям. Самыми точными поверхностями являются 2 и 3. (Поскольку они связаны размером с допуском «– 0,1»). Предположим, что последним снимается припуск 3. Для его обработки в качестве технологической базы можно использовать любую обработанную поверхность. В нашем случае это и 1, и 2, и 4. Система выбрала в качестве технологической базы поверхность 2. Т. о., на первом шаге выполняется размер О₃₂. Теперь проверяются размерно-точностные соотношения. Они выполняются, и система переходит к следующему шагу. Поскольку технологической базой была поверхность 2, то на предыдущем шаге она должна быть обработана. Возможны две технологические базы (1 и 4) так, как они обработаны. Пусть в качестве базы выбрана поверхность 4. Значит, выстраивается размер О₂₄. Теперь выполняется проверка, которая показывает, что данный вариант неработоспособен. Поверхность 4 связана с первой допуском «±0,5». Значит, с таким же допускам должна «гулять» база. Следовательно, поверхность 2 не может быть выполнена точно.

Рассмотрим первый вариант.

1. Снимаем припуск 2 относительно поверхности 3 (О₂₃).

2. Обработка технологической базы 3, использованной на шаге 1, относительно поверхности 1.

3. Обработка базы 1, использованной на шаге 2, относительно поверхности 4.

4. Обработка поверхности 4 относительно базы 1.