Конспект лекцій з курсу “ Системно-структурне моделювання технологічних процесів” для студентів спеціальності 090202 "Технологія машинобудування"


НазваКонспект лекцій з курсу “ Системно-структурне моделювання технологічних процесів” для студентів спеціальності 090202 "Технологія машинобудування"
Сторінка2/10
Дата05.05.2013
Розмір1.24 Mb.
ТипКонспект
bibl.com.ua > Інформатика > Конспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

? Запитання для самоперевірки


  1. Що таке структура технологічного процесу та структура операції?

  2. Структурні зв'язки у технології механоскладального виробництва.

  3. Хто з видатних учених використовував структурні методи у своїх дослідженнях?

  4. Які структурні методи досліджень у науці вам відомі?

Тема 2 Опис взаємодії складових

частин системних об'єктів

2.1 Кількісна оцінка елементів систем

Технологічні процеси, технологічні системи (Т-системи) та їх компоненти належать до складних об'єктів. Вони характеризуються великою кількістю елементів, складними функціональними, часовими та просторовими зв'язками, залежністю загальних властивостей об'єкта не тільки від властивостей складових його елементів, але і від характеру зв'язків між ними.

Більш складними є процеси та системи автоматизації технологічного проектування (САПР-ТП), які складаються з великої кількості взаємозалежних проектних операцій, що здійснюють пошук, аналіз, синтез, оцінку, оптимізацію та вибір технологічних рішень на різних стадіях проектування.

Системний підхід, що застосовують для вивчення складних процесів, має свій понятійний та методологічний апарат. Розглянемо деякі з понять цього підходу.

Під системним об'єктом або процесом звичайно розуміють об'єкти або процеси будь-якої природи, які можна умовно або фізично розчленувати на сукупність більш простих взаємозалежних між собою частин, що є єдиним цілим. Відносини характеризують зв'язок між частинами і їхніми властивостями, за допомогою яких частини і елементи поєднуються в систему. У свою чергу, кожна частина може бути розглянута як складний об'єкт, що складається з більш простих елементів.

У зв'язку з цим до категорії системних належать не всі об'єкти і процеси, а тільки ті, котрі складаються з окремих частин і елементів та мають цілісний характер функціонування.

Кожен системний об'єкт або процес має визначену структуру, під якою розуміють сукупність стійких відносин між частинами цілісного об'єкта або процесу.

Властивості та функції системних об'єктів не зводяться безпосередньо до суми властивостей та функцій їх складових елементів. Вони мають нові функції та властивості, яких може не бути в окремих елементах. Наприклад, зібраний з окремих деталей вузол є складною системою (системний об'єкт). Він характеризується новими властивостями і функціями, яких немає в окремих деталях.

Для аналізу структури системних об'єктів часто використовують елементи теорії множин і теорії графів, за допомогою яких можна здійснити геометричну або аналітичну інтерпретацію взаємодії складових частин систем.

Елементи систем можуть мати кількісну оцінку, що описується математичними законами операцій із множинами. Математичне поняття множини характеризує об'єднання окремих об'єктів (предметів, понять, чисел, символів і т.п.) у єдине ціле. Множина утворюється з елементів, що мають деякі властивості та знаходяться в деяких відношеннях між собою або з елементами інших множин.

Твердження, що множина А складається з різноманітних елементів a1 , a2 , …, an (і тільки з цих елементів), умовно записується А = {a1 , a2 , …, an}... Належність елемента до множини (відношення належності) позначається символом  (наприклад, a1А або a1 , a2 , …, anА). Якщо b не є елементом А, то пишуть bА.

Дві множини A і B рівні (тотожні), тобто A=B, тоді і тільки тоді, коли кожен елемент A є елементом B і навпаки. Це означає, що множина однозначно визначається своїми елементами.

Множина може містити будь-яку кількість елементів (скінченна або нескінченна), у тому числі один елемент (одинична, одноелементна множина) або жодного елемента (порожня множина, що позначається символом ).

Множина A, всі елементи якої належать і множині B, називається підмножиною (частиною) множини B. Це відношення між множинами називається включенням і позначається: A B (A включене в B). Відношення A B припускає і тотожність A=B, тобто будь-яку множину можна розглядати як підмножину самої себе (A A). Вважають також, що підмножиною будь-якої множини є порожня множина, тобто  A. Одночасне виконання співвідношення A B та B A можливо тільки при A=B і навпаки.

Будь-яка не порожня множина A має, принаймні, дві різні підмножини: саме A і порожню множину . Ці підмножини називають невласними, а всі інші підмножини A називають власними.

Відношення включення має властивість транзитивності: якщо A B і B С, то A С. Відношення належності до цієї властивості не має. Наприклад, A = {1,{2,3}, 4}; 2,3{2,3} і {2,3}А , однак 2,3А.

Множину можна задати простим переліком його елементів. Наприклад, специфікація має множину деталей виробу, каталог - множину книг у бібліотеці. Інший спосіб задання множини складається з опису елементів визначальною властивістю P(x) (формою від x), загальною для всіх елементів: X = {x P(x)}, або X = {x : P(x)}. Наприклад, {x x2=2} - множина чисел, квадрат яких дорівнює двом, {x : x - є інструмент для свердлення отворів} - множина свердел. Використовується запис і в іншому вигляді, наприклад,

{ x2 x - просте число}, що означає множину квадратів простих чисел.

Зазвичай вже у самому визначенні конкретної множини явно або неявно обмежується сукупність припустимих об'єктів. Так, множину свердел варто шукати серед різальних інструментів, а не серед верстатів і тим більше не серед книг. Зручно таку сукупність припустимих об'єктів зафіксувати явно і вважати, що розглянуті множини є підмножинами цієї сукупності. Її називають основною множиною (універсумом) і позначають через U. Універсум арифметики - це числа, зоології - тварини. Графічно U позначають як множину точок прямокутника.

Множини можна визначити також за допомогою операцій над деякими іншими множинами. Нехай є дві множини A і B.

Об'єднання (сума) A B є множина всіх елементів, що належать A або B. Наприклад,

{1,2,3} {2,3,4}={1,2,3,4}.

Переріз (добуток) A B є множина всіх елементів, що належать одночасно як до A, так і до B. Наприклад,

{1,2,3} {2,3,4}={2,3}.

Множини, які не мають спільних елементів (A B = ), називають такими, що не перерізуються (розчленованими).

Для наочного зображення відношень між множинами використовують кола Ейлера (рисунок 1.3), де заштрихованими місцями позначені множини, одержані в результаті операцій над множинами A ,B і С.

Оскільки елементи складних систем знаходяться у взаємозв'язку один з одним і з зовнішнім середовищем, то аналіз таких зв'язків роблять також за допомогою графів. При цьому аналізовані об'єкти зображують точками, що мають назву вершин, а зв'язки між ними - лініями довільної конфігурації, що називаються ребрами. Множину вершин V, зв'язки між якими визначені множиною ребер E , називають графом і позначають G = (V,E). Якщо V = {v1,v2,…,vp} і E = {e1,e2,…,eq}, тобто граф містить p вершин та q ребер, то такий граф звуть (p,q)-графом.

Для зазначення напрямку зв'язку між вершинами графа відповідне ребро позначається стрілкою. Орієнтоване так ребро називають дугою, а граф з орієнтованими ребрами - орієнтованим графом (орграфом).

Якщо пара вершин з'єднується двома або більшою кількістю дуг, то такі дуги називають паралельними. Граф, що містить і ребра, і дуги, називають змішаним.


Включення, A B Непереріз, A B=


Тотожність, A=B Об'єднання, A B


Переріз, Переріз,

A B=AB A (B С)=ABС


Рисунок 1.3 - Геометрична інтерпретація відношень

множин за Л.Ейлером

Кожне ребро ekE з'єднує пару вершин vi,vjV, що є його кінцями (граничними вершинами). Для орієнтованого ребра (дуги) розрізняють початкову вершину, із якої дуга виходить, і кінцеву вершину, у яку дуга заходить. Ребро, граничними вершинами якого є та сама вершина, називають петлею. У загальному випадку граф може містити й ізольовані вершини, що не є кінцями ребер і не пов'язані ні між собою, ні з іншими вершинами.

Ребра з однаковими граничними вершинами є паралельними і мають назву кратних. Граф без петель і кратних ребер називають простим або звичайним. Граф без петель, але з кратними ребрами, називають мультиграфом. Найбільш загальний випадок графа, коли можуть бути і петлі, і кратні ребра, називають псевдографом (рисунок 1.5). Якщо граф не має ребер (E = ), то всі його вершини ізольовані (V  ), і він називається порожнім, або нуль-графом.

Дві вершини vi, vjV графа G=(V,E) називають суміжними, якщо вони є граничними вершинами ребра ek E (відношення суміжності між однорідними об'єктами - вершинами).

Якщо вершини vi є кінцями ребра ek , то говорять, що вони інцидентні: вершина vi інцидентна ребру ek (і навпаки). Інцидентність - це відношення між різнорідними об'єктами (вершинами і ребрами).

Як приклад (рисунок 1.4) розглянемо зв'язок деталі вилки перемикання з іншими деталями вузла механізму перемикання. Взаємодія деталі Д1 із деталями Д2, Д3, Д4, Д5 буде здійснюватися за допомогою комплексу поверхонь

Н = {(П11, П21), (П12, П31), (П13, П22), (П14, П51)},

що визначають вид з'єднань, взаємне положення і степені вільності як аналізованої деталі, так і інших деталей, що до неї приєднуються. При цьому моделлю конструктивних і розмірних зв'язків деталей буде граф H(П,R), у якому його вершинами П = {П11, П12, …, Пij} (i - номер деталі; j - номер поверхні деталі) є поверхні сполучень (поверхні з'єднань) взаємодіючих деталей, а ребрами R - вид сполучення і його розміри.




Рисунок 1.4 - Модель зв'язків деталі Д1 з іншими деталями вузла: а - схема механізму перемикання; б - граф зв'язків деталі Д1 з іншими деталями: П1 1 - П14 - поверхні з'єднань деталі Д1 ; П21, П31, П51 - поверхні з'єднань інших деталей ( Д1, Д3, Д5 )


Рисунок 1.5 - Псевдограф

2.2 Зв'язки системних об'єктів і процесів

із навколишнім середовищем


Якщо розглянути технологічну систему з точки зору системного підходу, то її можна визначити п'ятіркою таких характеристик:
ТС = < H, F, S, Z, U >,
де H - зв'язки системи з навколишнім середовищем; F – набор функцій, що виконуються системою; S – структура системи; Z – сукупність функціональних та структурних властивостей системи; U – історія функціонування та розвитку системи.

Наведені характеристики належать до числа системних і визначають найбільш істотні риси будови та функціонування складних об'єктів і процесів. Для того щоб технологічні процеси, оброблювані деталі та процеси проектування можна б було віднести до категорії системних, необхідно показати, що вони мають зазначені вище системні характеристики.

Функціональна цілісність і відносна відособленість Т-систем передбачають наявність зв'язків між системою та навколишнім середовищем. До останнього належать сукупність об'єктів і систем, які впливають на розглянуту систему або залежать від характеру функціонування. Т-системи пов'язані з кожною із систем навколишнього середовища, як правило, не одним, а декількома видами зв'язків і відносин. Так, для технологічного процесу характерні матеріальні, енергетичні та інформаційні зв'язки із системами навколишнього середовища.
Вузол або складальна одиниця машини пов'язані з іншими вузлами, що утворюють навколишнє середовище, конструктивними, кінематичними та розмірними зв'язками. Тому для правильного розуміння взаємодії системних об'єктів і процесів з навколишнім середовищем необхідний облік впливу різних видів зв'язків.
У кібернетичному плані технологічний процес виготовлення деталей у системі оперативного керування виробничою ділянкою являє собою об'єкт керування (рисунок 1.6). На його входи надходять заготовки та керуюча інформація. Одна частина цієї інформації включає завдання, що визначають календарні терміни запуску і випуску деталей, а друга - технологічну документацію, що містить алгоритм і програми керування процесом виготовлення деталей на різних операціях.
До виходів системи належать готові деталі та інформація про фактичний час їх виготовлення і технологічні відхилення. Ця інформація надходить у систему оперативного керування виробництвом і в служби технологічної підготовки виробництва. Таким чином, навколишнім середовищем для технологічних процесів виготовлення деталей будуть заготівельні і складальні цехи, служби технологічної підготовки і оперативного керування виробництвом.



а


б
Рисунок 1.6 – Зв'язки технологічного процесу з навколишнім середовищем:

а - схема зв'язків; б - граф зв'язків:

ЗГ – заготовка;ТД, ТВ – технологічна документація і відхилення; ЗД, ВЗ – відповідно завдання і відхилення від виконання завдання; РВ – регулювальний вплив

Математичною моделлю, що відображає множинний характер зв'язків Т-системи з кожною з систем навколишнього середовища, є мультиграф H(Q,U), що показує зв'язок технологічного процесу з різними службами і підрозділами підприємства.
Множині його вершин відповідають розглянута система Qp і взаємодіючі з нею системи навколишнього середовища Qi, а множині ребер U – зв'язки та відносини між Qp та Qi . У мультиграфі H(Q,U) кожну пару вершин Qp та Qik зв'язує не одне, а кілька ребер відповідно до числа зв'язків між ними.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Схожі:

КУРС ЛЕКЦІЙ з дисципліни “ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ГАЛУЗІ”...
Всі цитати, цифровий та фактичний матеріал, бібліографічні відомості перевірені. Написання одиниць відповідає стандартам
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З КУРСУ «ПСИХОЛОГІЯ»
Конспект лекцій з курсу «Психологія» (для студентів 2 курсу денної форми навчання спец.: 092100 – «Промислове та цивільне будівництво»,...
Конспект лекцІй з дисципліни “ ПОТЕНЦІАЛ і розвиток ПІДПРИЄМСТВА”...
Конспект лекцій з дисципліни “Потенціал і розвиток підприємства” для студентів ІV курсу / Укл доцент кафедри економіки підприємства...
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ для студентів спеціальностей: 010100(21) Професійне...
Професійне навчання. Електромеханічне обладнання, автоматизація процесів добування корисних копалин і руд
Робоча навчальна програма з курсу ГОСПОДАРСЬКЕ ПРАВО В 2-х частинах...
Тематика та короткий зміст лекцій, семінарських занять, самостійної роботи студентів, зразки ситуацій та тестів
Робоча навчальна програма з курсу ГОСПОДАРСЬКЕ ПРАВО В 2-х частинах...
Тематика та короткий зміст лекцій, семінарських занять, самостійної роботи студентів, зразки ситуацій та тестів
ОПОРНИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ з дисципліни “ ЕКОНОМІКА ПРАЦІ І СОЦІАЛЬНО...
Конспект лекцій з дисципліни “Економіка праці і соціально-трудові відносини” для студентів ІІІ курсу. Павлоград: ЗПІЕУ, 2007
КУРС ЛЕКЦІЙ для студентів спеціальностей 091700 «Технологія зберігання,...
«Технологія зберігання, консервування та переробки молока» і «Технологія жирів і жирозамінників» напряму 0917 «Харчова технологія...
ІСТОРІЯ УКРАЇНИ Конспект лекцій для студентів технічних спеціальностей
України. / Г. Ю. Каніщев, Ю.І. Кисіль, В. О. Малишев, Г. Г. Півень, О. А. Яцина. – Конспект лекцій для студентів технічних спеціальностей....
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
Устаткування закладів ресторанного господарства" для студентів денної та заочної форм навчання напряму підготовки 051701 "Харчові...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка