Разработка алгоритмов решения технологических задач

Алгоритм, реализуемый на ЭВМ, должен включать в себя такие действия, которые способна выполнять машина. Любое сложное умозаключение должно быть выражено цепочкой простых действий. Технологические алгоритмы могут включать в себя тысячи элементарных действий, что усложняет работу с ними. Поэтому общий алгоритм разделяют на частные, каждый из которых позволяет решить элементарную технологическую задачу. Так, например, алгоритм высшего уровня дает принципиальное решение и расчеты в первом приближении выбора заготовки. Дальнейшее уточнение и детализацию решений осуществляют последовательно схемами алгоритмов низших уровней; например, схема алгоритма расчета размеров заготовки уточняется схемой алгоритма назначения припусков. Такое построение позволяет корректировать отдельные алгоритмы, не нарушая общей структуры.

Сложность технологических алгоритмов вызвана неодинаковым составом и различными технологическими характеристиками существующего парка оборудования, многообразием имеющихся средств и методов обработки поверхностей, а также проектируемой оснастки. Для преодоления указанного многообразия вводят ограничения: на форму и размеры деталей, направляемых на автоматическое проектирование; на систему кодирования деталей; на методы обработки, оборудование и оснастку, используемых при проектировании технологических процессов; на число вариантов, которые будут просчитаны в системе. Благодаря введению ограничений можно сократить трудоемкость и себестоимость создания алгоритмов и программ, хотя при этом сильно ограничивается возможность системы автоматического проектирования (САПР).

Алгоритмы можно упростить, используя статистический анализ, устанавливающий связь между частотой применения участка алгоритма и его сложностью. Для редко встречающихся случаев проектирования не следует предусматривать сложные расчеты, а достаточно ограничиться упрощенными и приближенными, а для часто встречающихся ситуаций целесообразно предусмотреть не только более сложные, но и более точные методы расчетов, которые дадут оптимальное решение.

Типовая и групповая технологии являются не только рациональными основами организации ГПС, но и удачными для составления алгоритмов.

Алгоритмы решений конкретной технологической задачи разрабатывают в такой последовательности: задачи разбивают на подзадачи (частные задачи); разрабатывают решения задачи; составляют алгоритмы; разрабатывают алгоритмы и записывают их в условных обозначениях; алгоритмы записывают на языке программирования.

На рисунке 5.5 показан пример разбивки задачи на подзадачи на первом уровне проектирования. Здесь 2, 3, 4, 5 — арифметические блоки, в которых решаются конкретные задачи; блок 6 — логический, анализирующий исходные и промежуточные результаты и определяющий по ним дальнейшую схему вычислительного процесса. У логического блока не менее двух выходов. Если технико-экономическая оценка, выполненная в блоке 5, соответствует условиям, заданным в блоке 6, то информация поступает в блок 7 на печатание технологической документации или составление управляющей программы. Если результаты, проанализированные в блоке 6, указывают на необходимость проектировать новый вариант ТП, то команда поступает в блок 2 и процесс выбора нового варианта повторяется.

Рис. 5.5. Схема алгоритма проектирования технологических процессов методом адресации (первый уровень проектирования).

Каждый блок имеет свой алгоритм решения поставленной задачи, которая также разбивается на подзадачи. На рисунке 5.6 показан алгоритм для блока 4. Пример частного алгоритма назначения переходов для обработки каждой наружной открытой цилиндрической поверхности показан

Рис. 5.6. Схема алгоритма нахождения унифицированного технологического процесса (УТП) и доработка его применительно к конкретной детали

на рисунке 5.7. Здесь четко прослеживается взаимодействие арифметических и логических блоков алгоритма.

Используемые в алгоритмах понятия — переход, шероховатость, точность — выражают в виде условных обозначений, например, КМ — код материала, УТ — точность диаметрального размера, RZA — шероховатость поверхности. Результаты фиксируются в массиве, где для I -го элемента в первой строке массива используется обозначение R (I, 1). В каждую строку записывают код перехода (например, черновое обтачивание — 411001) и характеристику поверхности, обработанной на этом переходе. Элемент алгоритма в условных обозначениях показан на рисунке 5.8. После проведенных вычислений по заданному алгоритму массив заполняется на столько строк, сколько переходов нужно для обработки поверхности.

Рис. 5.7. Алгоритм назначения переходов для обработки наружной открытой цилиндрической поверхности

Следующий этап — создание программы для ЭВМ на языке программирования (ФОРТРАН или PL – I). Программу, записанную па алгоритмическом языке, перфорируют, и колоду карт вводят в ЭВМ, Где по специальной программе (транслятор) она переводится на машинный язык программирования, реализующий заданный алгоритм. По этой программе и осуществляются необходимые расчеты. Алгоритмы решения задач технологии отличает наличие большого числа условных блоков, вложенных циклов, пересекающихся ветвей.

Рис. 5.8. Элемент алгоритма назначения переходов в условных обозначениях

Это затрудняет работу по анализу и корректировке алгоритма, обмену алгоритмами между разработчиками АСТПП. Вносить корректировки в алгоритмы, а особенно в программы, написанные по этим алгоритмам, сложно.

Поэтому алгоритм представляют в табличной форме, что позволяет легко анализировать и корректировать его. Кроме того, табличный способ прост в изучении специалистами любых профессий. Недостаток данного способа заключается в невозможности организации циклов внутри таблицы и замедлении вычислительного процесса.