Введение к работе
Актуальность темы. Проблема ресурсосбережении стрит в ряду первоочередных задач современной экономики. Вопросы экономии промышленных- материалов путем разработки и внедрения безотходных и малоотходных технологий составляют одну ид центральных проблем современности. Снижение материалоемкости изделии может бьпь достигнуто, в частности, при использовании рациональных планов раскроя рулонного, листового и профільного материала на этапе раскройно - заготовительного производства.
Современные предприятия осуществляют раскрой материала в больших количествах. При этом отхода часто составляют 30 Ж и более. Необходимость переработки огромного объема информации, применение новых способов и средств резки материалов, использование станков с ЧПУ стаЕит перед технологами - проектировщиками новые задачи и требует новых подходов к их решению . Рост трудоемкости и сложности процесса технологической подготовки раскроя ( ТПР ) и очевидная эффективность использования рациональных способов и планов раскроя придают вопросу автоматизации в этой сфере особую актуальность. Автоматизированная технологической подготовки раскроя призвана повысить качество раскройных планов, сократить сроки их разработки, заменить нетворческую деятельность человека работой ЭВМ.
Говоря об оптимизации процесса технологической подготовки производства ( ТПП ), прежде всего имеют .в виду автоматизацию определенных, выполняемых технологом функций. Это определение оптимальной формы и размеров заготовок, проектирование рационального плана раскроя, расчет рациональной смеси и количества материала на заказ, материальных и трудовых нормативов. Элементы, связанные с технологической подготовкой, создают информативную
основу для решения организационных вадач и задач управления, в наибольшей степени определяя возможность принятия аффективных решений в процессе функционирования -раскройно - заготовителг чого производства,
В большинстве существующих на данный момент автоматизированных системах управления технологическими процессами ( АСУ ТП ) обеспечена автоматизация поисковых, графических и расчетных работ. Алгоритмы построения оптимального раскроя в них либо отсутствуют, либо имитируют действия технолога при ручном проектировании. Включение в такие АСУ аффективных оптимизационных модулей несет в сабе резерв економші материалов и труда технологов. Особенно актуально оно в условиях- серийного и массового выпуска изделий, где даже небольшое повышение коэффициента использования материала ( КШ ) влечет значительную економив его за счет многократного применения способов раскроя.
В работе исследуются задачи прямолинейного серийного раскроя. Прямолинейным считают способ раскроя, который можно реализовать сквозными речами, параллельными кромкам раскраиваемого материала. Такой способ является универсальным в том смысле, что его можно реализовать практически на .любом оборудовании, в том числе, на широко распространенных гильотинных ножницах, пилах, фрезах и т.д. Актуальность работы обусловлена большой долей прямоугольных заготовок в общей массе . выкраиваемых деталей и перспективностью использования рациональных способов и планов раскроя. Часто получение фигурных деталей также связано с прямоугольным раскроем.
Среди широкого круга раскройных проблем задача. гильотинного раскроя материала с дефектами в условиях серийного производстве выделяется своей малоизученностью как в общетеоретическом плане, так и в плане создания эффективного программного обеспечения.Это в равной степени относится как к задаче линейного,так и прямоуголь-
ного расігооя. Наличие случайных дефектов на материале делает неприемлема! использование постоянных карт расіфоя и предъявляет особые требования к гибкости автоматизированной системы технологической подготовки раскроя.
Эти! мотивируется цель диссертационной работы - исследование и разработка эффективных методов расчета прямоугольного раскроя рулонного материала с дефектами в условиях серийного производства, создание новых математических моделей задач, возникающих при oton., разработка на этой базе программного обеспечсшш' и включение его в автоматизированные системы управления.
Исследования . велись по программе "Авиационная .технология" Минвуза СССР в рамках 'хоздоговорных робот ( гос. регистрация N 01830077229 ) на кафедре вычислительной математики и кибернетики Уфимского государственного авиациошюго техшіческого университета.
Методы,исследования базируются на теории и численных методах математического прогрзмміїроваїшя. Использованы принципы модульного и структурного программирования, методы и средства организации пакетов прикладных программ ( ШЖ ), проведения и обработки результатов машинного эксперимента.
Научная новизна работы заключается в следующей:
предложено решение .задачи раскроя рулошгого материала с дефектами путем декомпозиции;
разработаны математические модели задач : раскроя рулонного материала на ленты, на полосы; генерирования обобщающих раскроев; размещения остатков в ' рулоне с учетом дефектов; размещения заготовок .в ленте с обходом дефектов;
- определены условия применимости предлок-зшшх в работе
алгоритмов,связывающие .размерность задачи и возможности применяемой
рнчнелительной ТЭХНИКИ.
Предложены и реализованы алгоритми решения
задачи раскроя рулонного материала на ленты и полосы;
задачи размещения остатков ыегщу лентами с учетом дефектов;
задачи генерирования обобщающих раскрбев;.
задачи размещения заготовок в ленте с обходом дефектов. .Практическая ценностьдиссертационной работы состоит в разработке гибкого программного обеспечешя ' ( ПЛІ] "EDID" ) для решения задач раскроя рулонного материала с дефектами. Програ>д,щ ППП "ЯШ)" осуществляют расчет оптимальных ( рациональных } планов раскроя рулонного материала, имеющего дефекты, и листов с немерной длиной ні прямоугольные заготовки, профильного материала с дефектами. Предложена методика выбора алгоритмов расчета в зависимости от характеристик исходных данных и реальних производственных условий. ППП "EULD" может . использоваться автономно ив. качестве оптимизационного модуля АСУ ТПР в„различных отраслях промышленности
с массовым, крупносерийным и серийным характером производства.
Промышленное внедрение. ППП "ЯШ?" внедрен на Уфимском заводе резиновых и технических изделий. Подтвержденный документально ожидаемый эк'чомический эффект составил двести тысяч рублей в год { в ценах 1991 года ).
На защиту выносится
- математическая модель задачи раскроя рулонного материала с
дефектными точками в условиях серийного производства, учитывающая
специфику технологической подготовки раскроя материала с точечными
дефектами в услоьиях серийного производства;
метод условной оптимизации для решения этой ' задачі базирующийся на ее декомпозиции;
математические модели задач расчета оптимальны; (рациональных ) планов раскроя рулонов на продольные ленты размещения остатков меаду лентами с учетом дефектов; задач генерирования обобщающих раскроев; размещения заготовок в ленте
обходом дефектов;
- алгоритмы решения вышеперечисленных задач.
Апробация работа. Результата диссертационной работы докладывались и обсукдались на :
Всесоюзной научно - технической конференции " Программно -методологические и программно . - техничесгаю комплексы САПР и ДСТгаг.г. Ижевск, IS88r.;
Всесоюзной отраслевой конференции " Информатика кошлексяо -автоматизированной подготовіш производств ", г. Иркутск, 1989 г.;
Всесоюзной конференции " Пршенегаю ЭВМ в решении научно -технических и народнохозяйственных задач ", г. Уфа,'1989'Г.;
- XI Всесоюзном совещании по проблемам управления , г.Ташкент,
1989г.; "-"
семинаре " САПР'в листоштамповочном производстве ", г.Москва, 1991г.;
научно-технической конференции " Теория и метода создания интеллектуальных -САПР в машиностроении и приборостроении ", г. Минск, 1992г.;
конференции." Математичеякое'ігрограммированив и приложения ", г.Екатеринбург, 1993г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных статей.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Объем основного текста ios страниц. Библиография включает 129 наименований.
Автор выражает благодарность кандидату технических наук, доценту кафедры БМиК УГАТУ Каг-змовой Людмиле Михайловне за научные консультации и конструктивную помощь в период подготовки диссертационной работы.
