Введение к работе
Актуальность темы исследования. Проблема ресурсосбережения обретает большую значимость в современных условиях. Автоматизация процесса проектирования рационального раскроя промышленных материалов обеспечивает повышение эффективности использования материалов в заготовительном производстве и сокращает сроки проектирования изделия в целом.
Анализ раскройных ситуации в различной производственной обстановке выявил присущие задачам многочисленные особенности, которые приводят к большим трудностям процесса их формализации. Это, в свою очередь, влечет неоднозначность в выборе метода решения. В качестве основных особенностей выделяются: неопределенность модели, варьируемые технологические ограничения, неопределенность цели.
Указанные особенности задач раскроя не позволяют применять методы одной задачи к ситуации другой, поскольку методы решения не зависят непрерывно от условий задачи и незначительное их изменение требует применения других методов. Наряду с точными методами для решения задач раскроя используются эвристические приемы, так как в многовариантных задачах раскроя имеются близкие к экстремальным решениям. Важно найти не точное решение, а войти в зону экстремума и попутно учесть побочные факторы.
Различные типы производств, разнообразие видов исходного сырья и требуемых изделий, а также другие параметры, связанные с производственными условиями, приводят к множеству различных постановок задач раскроя.
Все вышесказанное привело к созданию коллектива алгоритмов, решающих задачи рационального раскроя. В свою очередь, при наличии множества различных возможных алгоритмов остро встает проблема выбора подходящего алгоритма решения.
Наличке большого числа факторов, в том числе и противоречивых, которые определяют проблемную область, не упрощает, а часто усложняет решение проблемы.
Все это ведет к необходимости создания системы, осуществляющей выбор подходящего алгоритма решения на основе факторов, характеризующих задачи раскроя, и не требующей специальных знаний о моделях и методах решения.
Все вышеизложенное определяет актуальность исследований, связанных с разработкой автоматизированной системы предпроектного исследования.
Диссертационная работа представляет собой часть исследований в рамках хоздоговорной работы ИФ-ВК-01-92-ОГ (гос. per. № 01920007257), работы ИФ-ВК-23-93-ПЗ, выполняемой по программе «Университеты России», проводимой в УГАТУ с 1991 по 1994 годы, а также входит в состав темы «Разработка теории и методики организации раскроя», выполняемой по международной программе «Авна-космос» ИФ-ВК-27-94-ПЗ.
Цель диссертационной работы:
исследование многообразия постановок задач раскроя и их классификация, характеризующая задачи раскроя;
исследование эффективности, выявление параметров и области применения алгоритмов, их классификация;
разработка методов предоптимизационного анализа задач раскроя;
создание методологии разработки автоматизированной системы предпроектного исследования (АСПИ) задач раскроя в условиях технологической подготовки заготовительного производства;
разработка программного обеспечения и исследование эффективности применения системы для выбора алгоритма решения трудноформализуемых задач.
Методика исследования. Результаты исследований, выполненных в работе, базируются на методах линейного и динамического программирования, дискретной оптимизации, математической статистики, принципах модульного и структурного программирования, теории искусственного интеллекта и инженерных знаний.
Научная новизна
проведена классификация алгоритмов решения задач раскроя с определением области их применения, положенная в основу создания АСПИ;
выявлены параметры, характеризующие ожидаемый остаток, которые эффективно влияют на выбор подходящего алгоритма;
разработан п исследован метод предоптимпзациошюго анализа задач раскроя;
разработаны структура модуля базы знании и механизм выбора, осуществлена параметризация знаний иа основе вычислительного эксперимента.
Практическая ценность. Разработана автоматизированная система предпроектного исследования, которая позволяет выяснить постановку задачи, т. е. параметризировать производственную ситуацию, построить ее модель и выбрать наиболее эффективный алгоритм решения задачи для конкретных условий. Разработано программное обеспечение, которое может быть реализовано как автономно, так н в составе программного комплекса «CUT-CAD» расчета линейного, прямоугольного и фигурного раскроя.
Разработанное программное обеспечение является составной частью пакета прикладных программ по автоматизации рабочего места руководителя службы цеха, который находится на стадии внедрения на УАО «Гидравлика». АСПИ широко используется в учебном процессе при изучении курсов «Математическое программирование», «Информатика», «Базы данных и знаний» и других.
На защиту выносятся:
классификация задач и методов расчета рационального раскроя;
методика предоптимнзацнонного анализа исходных данных задачи раскроя на базе расчета ожидаемого остатка;
структура представления знаний в базе знаний и механизм выбора.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: VII научно-техническом семинаре (Тюмень, 1990 г.); конференции «Разработка и внедрение САПР и АСТПП в машиностроении» (Ижевск, 1990 г.); VIII научно-техническом семинаре (Ижевск, 1992 г.); научно-практическом семинаре «Автоматизация
раскройно-заготовительного производства в различных отраслях промышленности» (Уфа, 1993 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии и приложения. Работа содержит 95 страниц машинописного текста и 95 наименований библиографических источников.
