Куликов Д.Д. САПР ТП. Конспект лекций
Подождите немного. Документ загружается.
Методическое обеспечение-это комплекс документов, в котором
зафиксированы основные принципы построения системы. К ним относят также
технические и рабочие проекты, а так же эксплуатационную документацию.
Математическое обеспечение-это алгоритмы, используемые для решения
задач САПР ТП.
Алгоритмы задаются в процедурном и декларативном виде. На начальной
стадии алгоритмы оформляются в виде таблиц (или псевдокодов) или в виде
графических схем. Сопровождение алгоритмов более удобно осуществлять,
если они выражается в виде псевдокодов или в виде табличных алгоритмов.
Алгоритмы фиксируются в техническом проекте и на их основе в дальнейшем
разрабатываются программы.
Программное обеспечение - это комплекс программ, необходимых для
решения задач САПР ТП.
1.Общее программное обеспечение (используется на этапе разработки
систем).
2.Специальное программное обеспечение (используется на этапе
функционирования системы).
В настоящее время наблюдается тенденция к использованию стандартных
процедур обработки информации и к записи алгоритмов в базе знаний.
Алгоритм представленный в процедурном виде - это алгоритм, представленный
в виде программ. Алгоритм в виде таблицы записывается на специальном языке
и заносится в базу знаний (существует специальная процедура обработки
табличных алгоритмов). Алгоритм можно легко менять, однако табличные
алгоритмы имеют невысокое быстродействие из-за интерпретирующего
характера их выполнения. С каждым годом быстродействие выпускаемых
ПЭВМ непрерывно увеличивается и относительно невысокое быстродействие
табличных алгоритмов становится не слишком заметно, особенно при работе в
режиме диалога.
Информационное обеспечение - это информация, которая используется
при решении задач САПР ТП. Информационное обеспечение содержит;
информационную базу;
базы данных;
базы знаний.
Информационная база представляет собой информацию, содержащуюся в
книгах, в справочниках, в руководящих материалах и стандартах. Основная
информация хранится на магнитных дисках и лентах, а также на CD-ROM.
Таким образом, информационная база - это источник информации, который
будет записан в БД и БЗ САПР ТПП.
Техническое обеспечение-это технические средства, используемые в САПР
ТП (серверы, сетевые средства, провода и т. д.). САПР ТП достаточно сложные
системы, для которых нужны мощные персональные машины с большим
объемом памяти.
Лингвистическое обеспечение-это совокупность языковых средств,
используемых в САПР ТП. В САПР ТП используется большой комплекс
различных языков, из которых основными являются следующие:
1. естественный язык;
2. языки общения с САПР;
3. языки моделирования объектов и процессов;
4. языки запросов для поиска в ИПС;
5. языки для записи алгоритмов и программ;
6. языки описания данных (структуры данных), используются в СУБД;
7. языки табличных алгоритмов и баз знаний;
8. языки описания или моделирования систем.
Организационно-правовое обеспечение -это комплекс документов, в
котором зафиксированы функции отдельных подразделений и взаимодействие
между ними, а также права и обязанности лиц, эксплуатирующих или
сопровождающих САПР ТП, кроме того в них фиксируется ответственность
лиц за неправильные решение и за несанкционированный доступ к
информации.
Моделирование структуры
технологического процесса
1.7.Моделирование структуры технологического процесса
Структура технологического процесса может быть рассмотрена на трех
уровнях:
1. уровень маршрута;
2. уровень операции;
3. уровень перехода.
На каждом уровне структура процесса выражается в виде направленного
графа. На уровне маршрута граф структуры - это граф, у которого вершины
отображают операции, а дуги - фиксируют отношения между операциями. В
качестве отношения, отражающего последовательность выполнения операций,
выбрано отношение следования. Отношение следования обозначим следующим
образом:
a b или b a;
что означает: за элементом a следует элемент b.
Следование является антирефлексивным, антисимметричным,
антитранзитивным отношением. Антирефлексивность следует из того, что за
какой-то операцией не может следовать та же самая операция, т. е. выражение a
a является ложным.
Антисимметричность следует из того, что последовательность операций
менять нельзя, т. е. выражение a b является ложным. Антитранзитивность
возникает из того, что операции пропускать нельзя. Если a b и b c ,то
отсюда не следует, что a c ( это выражение ложно ).
Граф с указанным отношением будем называть графом следования. Под
структурой процесса будем понимать граф следования на уровне маршрута.
Например для механической обработки детали характер линейный граф,
показанный ниже
Граф имеет линейную структуру, т.к. объект воздействия один и заготовка
последовательно обрабатывается, начиная с операции О
1
. Запись в маршрутной
технологической карте, по сути, отражает граф следования.
Для сборочных процессов структура ТП обычно может быть записана в
виде графа типа дерево, так как сборочный процесс одновременно имеет
несколько объектов воздействия.
Структура операции -это граф, в котором вершины отображают
переходы, а отношения между вершинами являются отношениями следования.
Структура операции может быть выражена графом типа "сеть".
Переходы p
3
и p
4
выполняются одновременно (p
3
- точение, p
4
- сверление
отверстия). Граф типа "сеть" можно привести к линейному виду, объединяя
параллельно выполняемые переходы. Блочным переходом обычно называют
переход, выполнение которого осуществляется с помощью инструментального
блока. В таком блоке укреплены инструменты для выполнения одновременной
обработки нескольких поверхностей. Будем объединять параллельно
выполняемые переходы, считая что они обрабатываются в блочном переходе. В
нашем случае переходы p
3
и p
4
объединены в один блочный переход p
7
.
Остальные переходы будем считать инструментальными переходами.
На рисунке показан линейный граф, к которому приведен граф операции
типа "сеть". Если возникают трудности с отображением последовательности
выполнения одновременно выполняемых переходов, то вводят псевдопереходы.
Псевдопереход - это несуществующий (фиктивный) переход, введенный
для разделения групп параллельно выполняемых переходов. .
Структура перехода - это граф вершины которого рабочие ходы
( подвести сверло, выполнить сверление, отвести сверло из отверстия), а
отношения между ними - отношение следования, Структура перехода обычно
линейная, так как связана обычно с одним инструментом или блоком
инструментов.
При автоматизированном проектировании технологии возникают сложные
задачи проектирования структуры процесса на уровне маршрута, операций и
переходов. Если предположить, что процесс имеет 10 операций, а в каждой
операции имеется в среднем по 5 переходов, то нужно спроектировать
комплекс, состоящий из 1+10+5*10 графа следования.
Способы хранения в памяти ЭВМ
структуры технологического процесса
1.8.Способы хранения в памяти ЭВМ структуры
технологического процесса.
Результатом проектирования структуры является комплекс графов
следования, соответствующих структуре процесса, структуре операций и
структуре переходов. Этот комплекс необходимо каким-то образом хранить в
памяти ЭВМ. Будем различать следующие основные способы хранения графов
следования в памяти ЭВМ:
1. В виде матрицы смежности.
2. В гнездовом виде.
3. В виде списка дуг.
4. В виде списка вершин.
5. В линейном виде.
Матрица смежности
1.8.1.Матрица смежности.
Матрица смежности имеет размерность n x n, где n - число вершин. Если
элемент матрицы m
ij
=1, то это говорит о том, что в графе имеется дуга,
выходящая из i-ой вершины и входящая в j-ую вершину, т. е. за i-ой вершиной
следует j-ая вершина.
Для этого графа матрица смежности имеет вид: Ris1-8-1.gif
Каждая строка матрицы может быть выражена как битовая строка, длиною
в 32 бита, и хранится в одном машинном слове. Объем памяти, занимаемый
матрицей, 11 слов. Если количество вершин в графе больше 32, то понадобится
2 слова на строку и объем памяти увеличится в 2 раза.
Номера вершин получены путем последовательной нумерации вершин. На
самом деле номера вершин (номера операций или переходов) задаются другим
способом. Например, нумерация операций обычно выполняется через 5.
Поэтому необходима таблица адресов, в которой номеру вершины ставится в
соответствие реальное обозначение номера операции или перехода ( 1 слово на
обозначение операции (перехода)).
Таблица адресов.
Номер
вершины
Обозначение объекта
(операции или перехода)
1 О
5
2 О
10
: :
Если структура выражена в виде матрицы смежности с битовыми
строками, то ее суммарный объем памяти составит :
V = 3n слов
Если слово содержит 16 бит, то указанное выражение верно при n 16.
Если 16 n 32, то на каждую строку требуется 2 слова. Суммарный объем
памяти в этом случае составит
V = 4n слов
Если матрицу изобразить массивом размерности n x n и каждый элемент
массива занимает 1 слово, то ее суммарный объем памяти составит:
V = n
2
+2n слов
Гнездовое хранение структуры
1.8.2.Гнездовое хранение структуры.
При этом способе хранения структуры каждая вершина задается гнездом
следующего вида:
О
i
А1 A2
где:
О
i
- номер объекта;
А1 - первый адрес перехода к следующей вершине;
А2 - второй адрес перехода к следующей вершине.
Гнездо построено в предположении, что от каждой вершины отходит не
больше двух дуг. Пусть структура операции выражена следующим образом:
Тогда хранение структуры с помощью гнезд можно выразить следующим
способом.
Каждое гнездо состоит из 3
х
слов. Общий объем занимаемой памяти
составит
V=3n
слов
Матрица смежности с битовым заданием строк и хранение гнездами
занимают одинаковый объем памяти, однако гнездовой способ не имеет
ограничения n <16 или n <32 и, в тоже время, является более гибким. Например,
для удаления перехода Р
5
нужно уничтожить связь Р
4
Р
5
. Для этого
необходимо лишь в гнезде с адресом А
3
убрать адрес А
4
и поставить *
(отсутствие адреса). В то время как в 1-ом способе для удаления лишнего
перехода понадобиться проделать ряд операций над битовыми строками.
Сложность использования гнездового способа возникает, когда из
вершины графа структуры выходит больше двух вершин. В этом случае
необходимо либо применять гнезда с большим количеством адресов, либо
использовать псевдопереходы. Пример.
Список дуг
1.8.3. Список дуг.
Для этого способа хранения структуры составляется таблица, каждая
строка в которой фиксирует дугу графа следования, причем в первом элементе
строки записывается обозначение начальной вершины дуги, а во втором
элементе - обозначение конечной вершины дуги. Если таблица будет
представлена в памяти ЭВМ как массив размерностью 2 x k, где k - количество
дуг, то массив будет занимать объем
V=2k
слов
Рассмотрим пример структуры сборочного технологического процесса.
Список дуг для этой структуры приведен ниже
Список дуг
О
i
O
j
O
1
O
2
O
3
O
2
O
2
O
5
O
4
O
5
Для этого примера V=8 слов. Этот способ всегда лучше, чем первые два
способа в случае, когда структура представляет собой либо линейный граф,
либо граф типа "дерево". Для структуры типа "сеть" хранение в виде списка дуг
выгоднее, если k <1.5n. Ниже приведена структура операции типа "сеть".
При хранении этой структуры списком дуг - V=20 слов.
Список дуг
p
i
p
j
p
1
p
2
p
2
p
3
p
2
p
4
p
2
p
5
p
2
p
6
p
3
p
7
p
4
p
7
p
5
p
7
p
6
p
7
p
7
p
8
Изменение списка дуг производится путем добавления или вычеркивания
строк
Список вершин
1.8.4. Список вершин.
Если имеется линейная структура, то ее можно записать в виде линейного
списка вершин. Линейный список выражается одномерным массивом, каждый
элемент которого хранит лишь наименование вершины (номер операции, номер
перехода, номер перехода). Хранение списка вершин требует
V=n слов
Список вершин выражает только линейный граф, поэтому он всегда
подходит для структуры, отражающей процесс механообработки так как
структура такого процесса на уровне маршрута всегда линейна.
Если структура операции выражается графом типа "сеть", то, как было
показано выше, линейному виду ее можно привести с помощью введения
блочных переходов и псевдопереходов.
Граф приведен к линейному виду путем ввода блочных переходов p
11
и
p
12 .
После этого мы можем записать этот граф в линейном виде.
p
1
p
2
p
11
p
10
p
12
p
8
p
9
Список вершин займет всего V=7 слов, вместо 28 слов. Однако появляется
недостаток - потеряна информация о переходах p
3
,p
4
, p
5
, p
6
и p
7
, входящих в
блочные переходы p
11
и p
12
.
Линейная форма
1.8.5.Линейная форма
Линейная форма записи структуры технологического процесса является
разновидностью списка вершин и отличается от списка вершин наличием
метки, позволяющей зафиксировать тип хранимой вершины (тип объекта). При
табличном задании линейной формы столбец со списком вершин дополняется
столбцом, содержащим тип объекта. Таблица с линейной формой требует
V=2n
слов
где n - количество вершин в графе структуры.
Пусть структура операции имеет вид
Ниже приведена таблица с линейной формой для этой структуры.
Структура операции.
Тип Вершина
2 p
1
2 p
2
3 p
11
4 p
3
4 p
4
5 p
10
3 p
12
4 p
5
4 p
6
4 p
7
2 p
8
2 p
9
Коды для столбца с типом перехода:
2 - инструментальный переход;
3 - блочный переход;
4 - инструментальный переход, входящий в блочный;
5 - псевдопереход.
Как видно из этой таблицы, структура операции зафиксирована полностью,
включая блочный переход. Эта таблица требует V=24 слова. Введение блочных
переходов позволяет исключить псевдопереходы. Поэтому из
вышеприведенной таблицы исключается строка с псевдопереходом (тип
объекта - 5). Объем таблицы сокращается до 22 слов.