E-mail: lutsk@mail ru




Скачать 188.65 Kb.
НазваниеE-mail: lutsk@mail ru
Дата публикации09.08.2013
Размер188.65 Kb.
ТипДокументы
uchebilka.ru > Информатика > Документы
УДК 621.9

С.В.Луцкий

Харьковский национальный автодорожный университет

E-mail:lutsk@mail.ru
ОСОБЕННОСТИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИИ КОМПЬЮТЕРНО-ИНТЕГРИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВ МЕХАНООБРАБОТКИ С ПОЗИЦИИ СИСТЕМНО-ИНФОРМАЦИОННОГО ПОДХОДА
Аннотация. В статье рассматриваются вопросы использования положений теории системно-информационного подхода к технологическим процессам и системам при анализе особенностей интеллектуализации компьютерно-интегрированных производств механообработки.

Ключевые слова: интеллектуализация ,самоорганизация, информация система, технология.
1.Введение.

В настоящее время становится актуальным вопрос создания конкурентноспособ­ного сборочного и механообрабатывающего производств, которые обладают новыми качественными свойствами  свойствами самоорганизации. Наличие свойств самоорга­низации обуславливается интеллектуализацией машиностроительного производства, которое позволяет существенно снижать затраты материальных, энергетических, временных и компьютерных ресурсов, повышать качество изготавливаемых изделий за счет способности самоструктурирования технологических процессов и систем механо­обрабатывающего производства.

Эффективность механообрабатывающего производства в значительной мере зави­сит не только от свойств самоорганизации основного оборудования, но и самооргани­зации вспомогательных систем, таких как инструментообеспечения, контроля качества изделий, складской системы, системы охраны труда, транспортной системы, системы технического обслуживания и системы управления и подготовки производства.

Интеллектуализация компьютерно-интегрированного производства (КИП) меха­нообработки обуславливается разработкой и внедрением технологий, обеспечивающих самоорганизацию технологических процессов и систем в условиях производства. Развитие новых технологий имеет объективные предпосылки, связанные с: заменой старого оборудования на новое с большим сроком эксплуатации; созданием гибкой модели производства, когда смена технологических процессов происходит быстро, без больших трудозатрат и затрат времени; возможностью экономии за счет более эффективной эксплуатации оборудования.

Технология как объект, в свою очередь, характеризуется такими атрибутами как: метод, средство, способ и процесс. В рамках этих атрибутов в статье рассматриваются особенности интеллектуализации КИП механообработки на базе компьютерно-интегрированных технологий (КИТ) с позиции методологии системно-информаци­онного подхода.

^ 2.Анализ последних достижений и публикаций.

С позиции теории систем технологическая система (ТС) [1]  ,это материальный

объект искусственного происхождения, который состоит из элементов (составных частей, различающихся свойствами, проявляющимися при взаимодействии) объеди­нённых связями (линиями передачи единиц или потоков чего либо) и вступающих в определённые отношения (условия и способы реализации свойств элементов) между собой и с внешней средой, чтобы осуществить процесс (последовательность действий для изменения или поддержания состояния) и выполнить функцию ТС (цель, назна­чение, рольобеспечение изготовления готового изделия, соответствующего по размерам, форме и качеству поверхности заданным требованиям). ТС имеет струк­туру (строение, устройство, взаиморасположение элементов и связей, задающее устойчивость и воспроизводимость функции ТС). Каждая составная часть ТС имеет индивидуальное функциональное назначение (цели использования) в системе.

В каждой ТС существует функциональная часть  объект управления (ОУ). Функции ОУ в ТС заключаются в восприятии управляющих воздействий (УВ) и в изменении в соответствии с ними своего состояния. ОУ в ТС не выполняет функций принятия решений, то есть не формирует и не выбирает альтернативы своего поведения, а только реагирует на внешние (управляющие и возмущающие) воздействия, изменяя свои состояния предопределенным его конструкцией образом.

В объекте управления всегда могут быть выделены две функциональные части  сенсорная и исполнительная. Сенсорная часть образована совокупностью технических устройств, непосредственной причиной изменения состояний каждого из которых является соответствующие ему и предназначенные для этого управляющие воздей­ствия. Примеры сенсорных устройств: выключатели, переключатели, задвижки, заслон­ки, датчики и другие подобные им по функциональному назначению устройства управ­ления техническими системами.

Исполнительная часть образована совокупностью материальных объектов, все или отдельные комбинации состояний которых рассматриваются в качестве целевых состояний ТС, в которых она способна самостоятельно выполнять предусмотренные её конструкцией технологические функции. Непосредственной причиной изменения состояний исполнительной части ТС (ОУ в ТС) являются изменения состояний её сенсорной части.

Необходимость повышения качества управления в технике вызвала к жизни множество научно-технических разработок по теме "искусственный интеллект". Под словом "интеллект" [2,3], понимается способность ТС самоорганизовываться, самоиз­меняться, самонастраивать алгоритмы выбора, преобразовывая информацию, в резуль­тате действия которого возникают информационные модули, ранее данному субъекту не известные и в готовом виде в него из вне не поступавшие.

Самоорганизация [4] по своему содержанию предполагает свойство системы самостоятельно активизировать процессы своего функционирования и развития на основе внутренней присущей системам способности упорядочивать свои составляющие подсистемы и регулировать энергетические и информационные потоки, которыми она обменивается с внешней средой. По форме явление самоорганизации включает целый спектр процессов, в т.ч. самоупорядочение, самообеспечение, самообучение, самопро­изводство, и связанные с ним процессы самоконструирования, самоизготовления, само­сборки, самоконтроля, самовосстановления, самоограничения, самовоспроизведения., самосохранения.

Научным достижением последнего периода стал подробный анализ инстру­ментария, обеспечивающего процессы самоорганизации системы. В числе подобных инструментов обычно рассматриваются: механизмы обратной связи, факторы естес­твенного отбора, эволюционные механизмы, обеспечивающие в том числе адаптаци­онное и бифуркационное направление развития и др. Между тем, значительно меньшее внимание уделено содержанию самого процесса самоорганизации [4].

Решение задач совершенствования состояния технологических процессов и систем на основе принципов самоорганизации [5] требуют концептуального представления информации как физической величины в той же степени как энергии и вещества, это позволяет моделировать информационные процессы и предсказывать следствия этих процессов на основе знания причин. Использование формулы Больцмана–Шеннона по определению количества информации, основанной на знании вероятности наступления некоторого события не достаточно для решения вышеизложенных задач.

Теоретические разработки харьковских ученых в области системных и информа­ционных исследований технологических процессов и систем позволяют моделировать технологии стратегии и тактики поведения ТС с элементами самоорганизации именно с позиции нового понимания сущности информации, которая отражает сложность (разнообразие) процессов при решении задач самоорганизации. Это означает, что поя­вилась возможность перейти на новый научный уровень решения задач самоорга­низации технологических процессов и систем на базе системно-информационных моделей (СИ-моделей), которые являются математическим обеспечением КИТ нового поколения.

Механизм самоорганизации в природных системах лежит в глубинных информа­ционных свойствах самой материи и до конца не изучен. Для технологических процессов и систем механизмом самоорганизации могут стать принципы информаци­онной организации функционирования ТС и КИТ на базе моделей, отражающих новое понимание определения сущности «информации».

Вывод: ТС  это материальный объект искусственного происхождения, который не выполняет функций принятия решений, то есть не формирует и не выбирает альтер­нативы своего поведения, а только реагирует на внешние (управляющие и возмуща­ющие) воздействия, изменяя свои состояния предопределенным его конструкцией образом.

Под "интеллектом" ТС понимается способность самоорганизовываться, само­изменяться, самонастраивать алгоритмы выбора, преобразовывая информацию, в результате действия которого возникают информационные модули, ранее данному субъекту не известные и в готовом виде в него из вне не поступавшие.

Представление информации как физической величины в той же степени как энергии и вещества позволяет моделировать информационные процессы и пред­сказывать следствия этих процессов при разработке технологий стратегии и тактики поведения технологических процессов и систем при решении задач самоорганизации.

Решение задач самоорганизации технологических процессов и систем являются задачами «искусственного интеллекта».

^ Целью проведенных исследований в статье является выявление особенностей интеллектуализации компьютерно-интегрированных производств механообработки с позиции системно-информационного подхода.

^ 3.Изложение основного материала. С позиции методологии системно-информа­ционного подхода все процессы в природе информационно взаимосвязаны. Эта взаимосвязь в виде когерентного поведения начинается с порога чувствительности одного процесса к другому. Одни процессы находятся в состоянии активности («видят друг друга») другие в состоянии пассивности (не видят), это зависит от значений порогов чувствительности процессов друг к другу. В соответствии с этой теорией передача информации имеет направление, которому соответствуют конкретные для этого направления значения порогов чувствительности объектов. Когерентность процессов подразумевает стационарные величины порогов чувствительности процес­сов при передаче информации одновременно в противоположные стороны.

Природу информации подавляющее большинство ученых связывают с всеобщим свойством материи, свойством по существу родственным с ощущением, свойством «отражения». Отражение – это результат воздействия одной материальной системы на другую, это воспроизведение в иной форме изменений (особенностей) одной системы в изменениях (особенностях) другой [5].

Полное множество отражений свойств категориальных атрибутов технических систем в универсуме представлено в таблица 1.
Таблица 1.

№ п/п

Атрибуты

Множество отражений категориальных атрибутов

1

Пространство (Rn)

I{f: Rn  Rn}, I{f: Rn  m}, I{f: Rn  E}, I{f: Rn  t}

2

Время (t)

I{f: t  t}, I{f: t  m}, I{f: t  E}, I{f: t  Rn}

3

Вещество (m)

I{f: m  E}, I{f: m  Rn}, I{f: m  t}, I{f: m  m}

4

Энергия (Е)

I{f: E  m}, I{f: E  Rn}, I{f: E  t}, I{f: E  E}

5

Информация (I)

I{f: I  I}, I{f: I  m}, I{f: I  E}, I{f: I  t}


Представленное множество отражений лежит в основе информационного модели­рования множества свойств технологических систем и процессов в атрибутивном виде.

Информационные модели детали и сборочного узла в атрибутивном виде представлены в таблице 2.
Таблица 2.




Кинематическая схема элемента механизма подачи станка
^

Информационная модель детали



Iдетали = Iгеом. + Iформа +Iшерох. + Iповерх. сл.

где:

Iгеом. = I(в) + I(а) +I(с) + I(м) + I(к) + I(l) +

+ I(d) + I(d)

Iформа = Iмакрогеометрия
Iшерох. = Iмикрогеометрия
Iповерх. слоя = Iсвойств материала
^

Информационная модель сборочного узла


Iсбор.узла = Iотнос.движ. оси поверхн. +
Iрасстоян.исполн.поверх. +

+ Iотносит.поворотов исп.пов. + Iдеталей

Информационные модели формообразования детали в атрибутивном виде пред­ставлены в таблице 3.
Таблица 3.





Информационная модель поверхностей резания











^ Информационная модель формообразования

r1 r2

Iформ{r2 = Yr1 + b1}
где: Y1 оператор преобразования

b1 вектор связи реперов


В атрибутивном виде информационные модели самоорганизации ТП представляют собой отображение атрибутов технологических функций  обработки, установки, контроля, переналадки, транспортирования, на свойства элементов:  операции и переходы, маршруты, оборудование, приспособления и оснастку, инструмент (рис.1).




Рис.1.Самоорганизационные структуры ТП в атрибутивном виде
Технологический процесс является открытой системой, которая обменивается с внешней средой энергией, веществом и информацией. Точкой бифуркации для тех­нологического процесса является момент воздействия внешних организующих факторов, таких как: информация об изменении конструкторско-технологических параметров детали, изменении вида заготовки, изменении размера партии запуска, изменении программы выпуска. Вследствие действия информации этих факторов, происходит изменение информационных структур всего технологического процесса изготовления изделия и его сборки: переналадка основного и вспомогательного оборудования, переналадка системы управления и т.д..

С точки зрения парадигмы самоорганизации условием функционирования ТС является взаимное отражение свойств элементов ТС и атрибутов выполняемых ею функций, т.е. проявление процесса передачи информации. В результате такого отражения происходит обмен веществом, энергией и информацией. Благодаря этому возникает и поддерживается неравновестность, а это в конечном итоге приводит к возникновению новых информационных структур ТС.

Особенностью методологии системно-информационного моделирования является то, что информационные модели атрибутивного вида преобразовываются в модели, которые позволяют определять значение количественной, качественной. и ценностной информации величин моделируемого параметра технологического объекта, его сложность, т.е. множество возможных состояний, закон распределения вероятности перехода параметра из одного состояния в другое, а также место и время его проявления.

Согласно этой методологии [5] источником информации значения физической величины в стохастической системе служит математическое ожидание дискретной случайной величины , а количество информации определяется как , где D – дисперсия,  – среднеквадратичное отклонение случайной физической величины. Количество информации физической величины в детерминированной системе имеет вид , где^ Х – параметр системы, – допустимое отклонение параметра.

Системно-информационная модель (СИ-модель) параметра технологического объ­екта имеет вид , где Jsh – количество информации по Шеннону [5].

Системно-информационный подход формулирует четыре закона, на основе которых происходят преобразования СИ-моделей состояний процесса (системы) в информационном пространстве свойств

1. Закон тождественного отображения состояния свойств объектов

.

2. Закон информационного согласования свойств объектов

.

3. Закон информационной аддитивности свойств объектов

, ,где n – основа логарифма.

4. Закон информационного пространства свойств – информационно взаимосвя-

занные и согласованные без потери или излишка информации процессы когерентны,

а их изменения взаимно однозначны по численным значениям информационных кодов.

Структура самоорганизации КИП механообработки в атрибутивном виде пред­ставляет собой иерархию структур: технологической системы, технологических марш­рутов, технологических операций и переходов и формообразования рис.2.




.2. Иерархия структур самоорганизации КИП механообработки
СИ-модели самоорганизационных структур формообразования точением и фрезерованием представлены в таблице 4.
Таблица 4

Информационные параметры формообразования
^

Формулы и положения


1. Точение:

Информация формообразования



Информация интенсивности переработки формообразования



Основное время формо­образования



2.Фрезерование:

Информация формообразования



Информация интенсивности переработки формообразования



Основное время формо­образования



Структура СИ-моделей технологических объектов имеет иерархический характер [6], в виде синтаксического, семантического и прагматического уровней, различное сочетание которых зависит от порога чувствительности параметров друг другу. Такое сочетание параметров в структуры есть вероятностным и каждое состояние технологи­ческого объекта заранее не известно. Выявление таких взаимосвязанных параметров на уровне СИ-моделей позволяет создавать алгоритмы КИТ с элементами самооргани­зации.

Физическая сущность информационных структур самоорганизации технологичес­ких объектов имеет следующее объяснение. Состояние объекта в виде результата реакции проявляется по отношению к воздействию внешних факторов посредством служебных параметров. Служебные параметры это вершина пирамиды, которые иерархично расположены структурно [6] по отношению к информационно связанными с ними внутренними параметрами системы. Информационно связанные параметры это пространственно-временная корреляция физических и/или других величин (пара­метров) свойств объектов любой природы, например: технические, экономические, биологические и др.

Задачи стратеги и тактики поведения технологических объектов с элементами самоорганизации (задачи интеллекта) решаются как на физическом уровне, так и на уровне КИТ на базе СИ-моделей. Задачами стратегии для данного производства являются задачи прогнозирования: определение времени изготовления изделия без разработки конкретных технологических процессов, определение затрат энергии и отходов материала на изготовление изделия, определение трудоемкости изготовления изделия, определение достаточности уровня автоматизации процессов производства, определение уровня качества производственных процессов, определение уровня цен­ности производственных процессов (влияние одних процессов на другие), определение достаточности уровня оптимизации производственных процессов конкретного или проектируемого производства и т.д..Выше перечисленные задачи решаются на основе формализации взаимосвязи исследуемых параметров, которые характеризуются коэффициентом информационной связи, т.е. отношением порогов чувствительности этих параметров. Коэффициенты информационной связи определяются статистически или расчетным путем с использованием опыта работы подобных предприятий.

Задачи тактики поведения технологических объектов являются задачами синтеза, и решаются они начиная из нижнего уровня иерархии структур самоорганизации на базе СИ-моделей в направлении к верхним уровням в рамках норм параметров верхнего уровня, заданных при решении задач стратегии.

Использование КИТ механообработки нового типа на базе СИ-моделей для решения задач стратегии и тактики поведения технологических объектов при их функцио­нировании отвечают формальным признака понятия технология. Они базируются на методе - системно-информационном подходе к технологическим процессам и системам, средствах – использовании СИ-моделей технологических объектов, способе – реализации метода и средств в КИТ механообработки, и процессе – процессе самоорганизации технологических процессов и систем механообработки.

Выше изложенная методология самоорганизации КИП механообработки приме­нена на базе КИТ в разработанном программном продукте DISLUT, который прошел апробацию на ряде харьковских машиностроительных предприятий.

DISLUT базируется на СИ-моделях самоорганизации механообрабатывающего производства. Программное обеспечение DISLUT позволяет: без разработки конкретных технологических процессов на ранних этапах жизненного цикла изделия определять с определенной ошибкой аппроксимации время изготовления изделия, себестоимость, затраты материальных и энергетических ресурсов и др.; оптими­зировать технологические операции, выбирать технологический маршрут; управлять качеством изготовления изделия и т.д.

4.Заключение. Интеллектуализация КИП механообработки заключается в разработке ТС и ТП с функциями самоорганизации. Интеллектуализация ТС и ТП механообработки видоизменяет структуру общепринятых функций производства, появляются функции ранее не присущие: самоорганизация заготовительных операций, самоорганизация проектирования и изготовления оснастки, самоорганизация техноло­гической подготовки производства, самопроизводство.

Для решения задач интеллектуализации КИП механообработки необходимо прове­сти ряд научно-исследовательских работ по: синтезу ТС и ТП с информационно связанными параметрами; информационно-функционально-стоимостному анализу ТС и ТП с информационно связанными параметрами; прогнозированию на ранних этапах жизненного цикла: эффективности производства, времени изготовления изделия, затрат материала и энергии, затрат денежных средств и т.д.; созданию алгоритмов управления качеством изготовления машин на базе оперативного анализа детерминированной и стохастической информации параметров изделия.

^ 5.Список литературы.

1. В определении использовано понятие «система», предложенное академиком Анохиным А. П. и дополненное в монографии: Карташев В. А. Система систем. Очерки общей теории и методологии. М.: Прогресс-Академия, 1995.  416 с.

2. Хокинс Дж., Блейксли С. Об интеллекте = On Intelligence  М.: «Вильямс», 2007.  С. 240.  ISBN 0-8050-7456-2.

3.Gottfredson L. S. Mainstream Science on Intelligence // Wall Street Journal. December 13, 1994. P. A18.

4. Мельник Л.Г. Научные основы самоорганизации экономических систем.Ч.1. УДК 316.334.2 // Механізм регулювання економіки, 2010,№3,Т.1.

5. Луцкий С. В. Теоретические основы системно-информационного подхода к технологиче­ским процессам и системам, (монография) /С. В. Луцкий  Харьков ХНАДУ 2008.  238с.

6. Луцкий С.В. Компьютерно-интегрированные производства машиностроения с элементами самоорганизации / С.В.Луцкий // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научных трудов. – Донецк: ДонНТУ,2011. Вып.42. – с.156-162


С.В.Луцький S. Lutsky

^ ОСОБЛИВОСТІ ІНТЕЛЕКТУАЛІЗАЦІЇ FEATURES INTELLECTUALIZATION

КОМП'ЮТЕРНО-ІНТЕГРОВАНИХ COMPUTER INTEGRATED MACHINING

ВИРОБНИЦТВ МЕХАНООБРОБКИ З PRODUCTION FROM THE POINT

^ ПОЗИЦІЇ СИСТЕМНО-ІНФОРМАЦІЙ- SYSTEM-INFORMATION APPROACH

НОГО ПІДХОДУ Abstract. The article deals with the use

Анотація. У статті розглядаються питання of the theory of system-information approach

використання положень теорії системно- to technological processes and system in the

інформаційного підходу до технологічних analysis of the features of intellectualization

процесів та систем при аналізі особливос- of computer-integrated production-leaf

тей інтелектуалізації комп'ютерно-інтегро- machining.

ваних виробницств механообробки. Keywords: intellectualization, self-organiza-

Ключові слова: інтелектуалізація, самоор- tion, information, system, technology.

ганізація, інформація система, технологія.

Надійшла до редколегії _____________________

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

E-mail: lutsk@mail ru iconE-mail: lutsk sv@mail ru
Системно-информационная парадигма в задачах моделирования, анализа и синтеза сложных самоорганизующихся систем

E-mail: lutsk@mail ru iconО проведении акции
Революции, 2, г. Челябинск, 454113, тел.: (8-351) 263-39-71, e-mail: gorono 74@mail ru

E-mail: lutsk@mail ru icon22 Рак ] e-mail: yarule@mail ru Страна: Genoa, Ligurien, Италия Комментарии...

E-mail: lutsk@mail ru iconУправление по делам образования
Революции, 2, г. Челябинск, 454113, тел.: (8-351) 263-39-71, e-mail: gorono 74@mail ru

E-mail: lutsk@mail ru iconНовости
Интересующую Вас информацию о журнале Вы можете получить, отправив письмо с вопросом на e-mail – lenberg1957@mail ru

E-mail: lutsk@mail ru iconНовости
Интересующую Вас информацию о журнале Вы можете получить, отправив письмо с вопросом на e-mail – lenberg1957@mail ru

E-mail: lutsk@mail ru iconРезюме Гненюк Алена Васильевна Моб. Телефон: 0682042991 е-mail: Alena...

E-mail: lutsk@mail ru icon"Автоматизация бухгалтерского учета на сельскохозяйственном предприятии"
Контактный e-mail:(на этот e-mail мы отправим счет на участие в семинаре, на сумму- 150 грн.)

E-mail: lutsk@mail ru iconАнализ и интерпретация составляющих мгновенной мощности электрической...
Ул. Первомайская, 20, 39600, г. Кременчуг, Украина, e-mail: marry 88@mail ru

E-mail: lutsk@mail ru iconКлинико-функциональные изменения поджелудочной железы у детей с функциональными нарушениями жкт
Харьковский национальный медицинский университет, кафедра пропедевтики педиатрии №2 e-mail: j588@mail ru

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<