Система підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів

Оцінка моделі електронного апарату як об'єкту конструкторської підготовки виробництва, яка враховує структуру емерджентності елементів. Розробка умов експлуатації об`єкта конструкторської підготовки виробництва за допомогою принципу суперпозиції.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 27.07.2015
Размер файла 72,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність теми. В даний час спостерігається тенденція ускладнення вироблюваних виробів, що приводить до необхідності вдосконалення організації і управління виробництвом. Одним з основних напрямів підвищення ефективності виробництва є системна автоматизація з використанням сучасних інформаційних і комп'ютерних технологій, тобто створення комп'ютерно-інтегрованих виробництв. Таке виробництво відноситься до класу складних об'єктів, управління якими представляє достатньо складну проблему.

Ефективність управління виробництвом такого роду слід шукати в побудові єдиного інформаційного простору, об'єднуючого різні етапи виробництва готового виробу. Системне дослідження процесів проектування, управління персоналом і ресурсами підприємства слід проводити на етапі конструкторської підготовки виробництва, коли необхідно визначити ринки збуту готових виробів, розробити економічні стратегії завоювання споживача і отримання бізнес пріоритетів. Для досягнення ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва буде потрібно детальне дослідження виробу, перепідготовка персоналу, хоча б для навчання роботі з експертною системою, і управління ресурсами підприємства, що припускає узгодження оперативного управління з глобальними стратегічними завданнями. Якщо розглядати процес виробництва нового виробу, зокрема електронного апарату, то слід звернути увагу на виробництво дослідного зразка виробу. Тут необхідно забезпечити вимоги конкурентоспроможності пропонованого виробу, зниження матеріально-технічних витрат на виробництво, досягнення економії засобів, що витрачаються на перепідготовку і підвищення кваліфікації персоналу, витрат на консультаційні послуги. Об'єднання функцій управління компоновкою електронного апарату у взаємозв'язку з управлінням персоналом і ресурсами підприємства дозволить скоротити час, що витрачається на виробництво, мінімізувати виробничі втрати, забезпечити як конкурентоспроможність вироблюваного виробу, так і підприємства в цілому із-за відкритості структури і процедур управління.

Таким чином виникає важлива проблема необхідності підвищення ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів шляхом розробки системи підтримки прийняття рішень, функціонуючої в єдиному інформаційному просторі компоновки електронного апарату, оперативного управління конструкторською підготовкою виробництва і системи управління ресурсами підприємства, що дозволяє понизити витрати і собівартість дослідного зразка електронного апарату; скоротити терміни випуску нових електронних апаратів; підвищити конкурентоспроможність підприємства при підвищенні якості електронних апаратів, надійності, вібраційної і резонансної стійкості.

Вирішити цю проблему можливо за допомогою зміни концепції управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів, що спирається на єдиний інформаційний простір, що включає проектування, управління персоналом і ресурсами підприємства.

Як правило, об'єкти виробництва мають складну структуру, зокрема електронні апарати мають ієрархічну структуру, в якій можна виділити наступні рівні: елементної бази, носія (друкована плата), блоку, окремого конструктивного елементу і ін. Проблема управління таким виробництвом ускладнюється ще і тим, що з ускладненням виробу збільшується кількість ступенів свободи у окремих її елементів, що веде до зростання невизначеності із-за зростання варіантів поведінки всієї системи. Для електронних апаратів характерні явища резонансних взаємодій і, зокрема ефект резонансної взаємодії елементів з друкованою платою. Саме це виявляється як властивість емерджентності, коли функціонування окремих компонентів значно відрізняється від функціонування системи. Для електронних апаратів характерні, як різні області застосування, так і різні умови експлуатації. Враховуючи відоме статистичне положення про те, що третя частина відмов і поломок електронних апаратів відбувається саме із-за механічних дій, у тому числі і із-за резонансних, тому забезпечення відповідних характеристик компоновки, вібраційної і резонансної стійкості є не менш важливою і актуальною проблемою.

Області застосування електронних апаратів - різні, починаючи від мобільних телефонів, закінчуючи системами управління реакторами атомних станцій. Орієнтуючись на призначення електронних апаратів, слід зазначити, що перші вироби передбачають великосерійне виробництво, в той час, як останні мають на увазі одиничне виробництво. Виробництво виробів з показниками якості, що перевершують аналоги, включає різні етапи і стадії, зокрема розробку технічного проекту, технічних умов, випробування і доведення дослідного зразка виробу. Випробування дослідного зразка виробу виконуються, або для відповідальних об'єктів, або при підготовці до запуску у виробництво крупної партії виробів. Витрати на проведення випробувань різні для різних випадків, але можливо виключити необхідність проведення випробувань для електронних апаратів різного призначення і умов експлуатації, замінюючи випробування моделюванням поведінки об'єкта в умовах експлуатації. Таким чином забезпечується економія матеріальних ресурсів виробника, але з іншого боку витрати на моделювання і проведення системних досліджень якості, надійності, резонансної і вібраційної стійкості досліджуваного об'єкта спричинять витрати, порівнянні з досягнутою економією матеріальних ресурсів, що приведе до збитків або втрати ринків збуту продукції.

Ефективність управління конструкторською підготовкою виробництва слід шукати у вигляді компромісу між одержаним ефектом і понесеними витратами для кожного конкретного випадку призначення і умов експлуатації електронних апаратів. Ефект від модифікації управління конструкторською підготовкою виробництва може бути, як економічного, так і організаційного характеру, тоді як збитки торкаються збільшення термінів випуску виробу, підвищення вартості виробу, відсутністю персоналу, здатного вирішити поставлені завдання.

Виключення випробувань дослідного зразка виробів, як для одиничного, так і для великосерійного виробництва електронних апаратів, включення моделювання в конструкторську підготовку виробництва, системне дослідження управління конструкторською підготовкою виробництва і ресурсами підприємства, дозволить підвищити виробничі і економічні показники процесу управління конструкторською підготовкою виробництва, тобто підвищити ефективність управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів шляхом розробки системи підтримки прийняття рішень, функціонуючої в єдиному інформаційному просторі компоновки електронного апарату, оперативного управління конструкторською підготовкою виробництва і системи управління ресурсами підприємства, що дозволяє понизити витрати і собівартість дослідного зразка електронного апарату; скоротити терміни випуску нових електронних апаратів; підвищити конкурентоспроможність підприємства при підвищенні якості електронних апаратів, надійності, вібраційної і резонансної стійкості.

Досягнення поставленої мети передбачає розв'язання таких наступних задач:

1. Розробка нової концепції управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів, яка спирається на єдиний інформаційний простір компоновки електронного апарату, оперативного управління конструкторською підготовкою виробництва і системи управління ресурсами підприємства, та дозволяє підвищити ефективність управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів.

2. Розроблення та дослідження моделі електронного апарату як об'єкту конструкторської підготовки виробництва, яка враховує структуру і властивості емерджентності елементів.

3. Розроблення критеріїв компоновки електронних апаратів і їх елементів.

4. Розроблення системи підтримки прийняття рішень з урахуванням області застосування, властивостей і компоновки електронних апаратів.

5. Дослідження ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів.

1. Аналіз проблеми управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів і формування основних завдань досліджень

Розглянуті класифікація електронних апаратів і особливості їх застосування і експлуатації. Проаналізовано конструкторську підготовку виробництва дослідного зразка електронних апаратів і управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів. Досліджено критерії управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів, критерії компоновки та методи обробки і аналізу статистичних вибірок і прогнозування. Розглянуто існуючі критерії оцінки ефективності управління. Досліджено вплив параметрів і компоновки електронного апарату на вібростійкість і надійність. Обґрунтовано вибір способів представлення знань в системах підтримки прийняття рішень та алгоритмів і парадигм, використовуваних для навчання систем підтримки прийняття рішень.

За результатами аналізу сформульовані основна вирішувана в процесі досліджень проблема і визначені завдання досліджень.

2. Особливості запропонованої концепції управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів

Проведена декомпозиція проблеми управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів. Проаналізовано місце невизначеності в управлінні конструкторською підготовкою виробництва блоку електронного апарату. Визначено роль і місце системи підтримки прийняття рішень в автоматизованому управлінні конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів. Розроблено концептуальну модель автоматизованого управління конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів. Виконано алгоритмізацію автоматизованого управління конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів.

Концептуальна модель автоматизованого управління конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів має вигляд, приведений на рис. 1. Конструкторська підготовка виробництва має на увазі випуск дослідного зразка виробу з параметрами якості, що перевершують аналоги за умови зниження витрат і собівартості продукції і скороченні термінів випуску виробу. Компоненти системи підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів, що розробляється, аналогічні функціям ERP -, MES -, PDM - систем, вживаним на підприємствах приладобудівної галузі. Застосування функцій, реалізованих в системі підтримки прийняття рішень аналогічних функціям виконуваним PDM - системою, забезпечує інтеграцію даних про компоновку електронного апарату, одержаних в результаті проектування і моделювання. Складова системи підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва, яка реалізує функції PDM - системи, виконує управління даними про електронні апарати, включаючи моделювання електронного апарату як об'єкта конструкторської підготовки виробництва і управління компоновкою електронного апарату. Функції MES - системи в розробленій системі підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів припускають виконання оперативного управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів на підставі сценаріїв управління, які генеруються системою підтримки прийняття рішень, що реалізовують оптимальні зміст і послідовність операцій компоновки за умови дотримання умови ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва в цілому.

Рис. 1. Концептуальна модель автоматизованого управління
конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів

Складова системи підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва, яка реалізовує функції ERP - системи, організовує взаємостосунки із замовником компанії-виробника електронних апаратів, управління проектами, що розробляються, і визначає допустиму величину ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів, яка дозволить компанії випустити конкурентноздатний виріб, зберегти ринки збуту і одержати прибуток при мінімальних матеріальних витратах на виробництво дослідного зразка виробу.

Система підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів, що розробляється, припускає об'єднання і активну взаємодію функцій даних систем з метою досягнення необхідних властивостей, якості, надійності, резонансної і вібраційної стійкості електронних апаратів за умови мінімізації матеріально-технічних витрат на виробництво, досягнення економії засобів, що витрачаються на перепідготовку і підвищення кваліфікації персоналу, витрат на консультаційні послуги експертів і т.д.

Процес управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів має на увазі виконання певної послідовності і змісту дій, що управляють, направлених як на компоновку електронного апарату, так і оперативне управління персоналом і ресурсами підприємства. Причому, як для сучасних фірм-виробників побутової електронної техніки, так і для науково-виробничих підприємств літако- і ракетобудування, процес управління конструкторською підготовкою виробництва дослідного зразка виробу має однакову процедуру, що спирається на суб'єктивні уявлення і навики персоналу в даній області.

3. Моделювання електронного апарату як об'єкту конструкторської підготовки виробництва

Блок електронного апарату розглядається у вигляді складної механічної системи, на яку в умовах експлуатації впливають різні механічні, у тому числі і вібраційні збурення. Були розглянуті коливання конструкції електронного апарату (об'єкту віброзахисту), встановленої на підставі за допомогою системи віброізоляції. Об'єкт віброзахисту розглянутий у вигляді твердого тіла з шістьма ступенями свободи. Були використані наступні системи координат: система OXYZ пов'язана з підставою; центральна система O1X1Y1Z1 незмінно пов'язана з об'єктом віброзахисту; система O1X2Y2Z2 рухається поступово разом з центром мас O1 об'єкту віброзахисту; при рівновазі конструкції щодо підстави всі три системи координат співпадають.

Як узагальнені координати були вибрані наступні: q1=X; q2=Y; q3=Z центру мас O1 об'єкту віброзахисту і різновид кутів Ейлера: q4=; q5=; q6=. Кут визначає поворот об'єктe віброзахисту навколо осі O1X1. Кут визначає поворот об'єкту віброзахисту навколо осі O1Y2. Кут є кутом повороту навколо лінії вузлів O1Z, утвореної перетином площин Y1O1Z1 та Х2O1Z2.

Для механічних систем електронних апаратів були складені диференціальні рівняння малих коливань конструкції на підставі рівнянь Лагранжа II роду:

, (1)

де Qn - узагальнені сили.

З урахуванням диференціальних рівнянь малих коливань конструкції електронного апарату одержано амплітуди абсолютних коливань:

(2)

Фазові кути абсолютних коливань мають вигляд:

(3)

Було отримано амплітуди вимушених коливань при силовій змушуючій дії:

(4)

та фазові кути:

(5)

Комплексні амплітуди абсолютних коливань при кінематичній змушуючій дії було отримано у вигляді:

(6)

де ui - амплітуда відносних коливань.

Амплітуди абсолютних коливань:

(7)

Фазові кути абсолютних коливань:

(8)

Для розробки методики визначення власних частот конструкції блоку електронного апарату, встановленого на віброізоляторах, нехтуючи силами тертя, було замінено комплексні коефіцієнти жорсткості Cjx, Cjy, Cjz дійсними величинами Cjx, Cjy, Cjz, поклавши jx=jy=jz=0. Праві частини рівнянь були прирівняні нулю та одержано систему однорідних лінійних диференціальних рівнянь:

(9)

Прирівнюючи нулю визначник системи (9), одержано часне рівняння:

(k)=0 (10)

Для визначення параметрів ультрагармонійних коливань електрорадіоелементів було використано метод гармонійного балансу. Введено періодичну функцію f(щt), яку було розкладемо в ряд Фур'є. Для неї одержано наближену залежність:

, (11)

де коефіцієнти лінеаризації bi(щ,Ai) визначаються по формулах:

; ;(12)

; .(13)

Підставивши (12) та (13) в рівняння (11) і скориставшись властивістю ортогональності тригонометричних функцій, одержано наступну систему нелінійних алгебраїчних рівнянь відносно невідомих Ai:

;

;

;(14)

,

Задаючи частоту щ, за допомогою рівнянь (14) визначаються невідомі коефіцієнти Ai і досліджуються нелінійні коливання, що описуються рівнянням (11).

Для візуалізації компоновки електронного апарату і його складових було розроблено графічний редактор, що спирається в своєму функціонуванні на інформаційне представлення об'єкту конструкторської підготовки виробництва. Останнє включає ієрархію елементів конструкцій, різноманітність самих елементів, їх складових і параметрів.

Структура розробленого програмного забезпечення включає клієнтську і серверну частини. Клієнтська частина виконує тільки функції компоновки електронного апарату, формування його описання в заданому форматі і передачі на сервер для обробки. Серверна частина вирішує такі задачі, як прийом описання моделі електронного апарату, формування математичної моделі електронного апарату на підставі його компоновки, розрахунок одержаної моделі, генерація керуючих впливів, вдосконалення параметрів і компоновки електронного апарату, формування результуючих характеристик і передача їх клієнту.

Перевагою запропонованої структури є наступні чинники: мінімальні вимоги до апаратного і програмного забезпечення клієнта; мінімальний об'єм інформації, що передається по каналах зв'язку; можливість динамічного централізованого управління базами даних елементів на стороні серверу; можливість використання стандартних сервісів Інтернету; відсутність необхідності забезпечення спеціальних заходів по захисту авторських прав розробників, оскільки неавторизовані користувачі не зможуть скористатися даним сервісом.

При побудові математичної моделі електронного апарату як об'єкту конструкторської підготовки виробництва, були розроблені програмно-технічні комплекси для моделювання механічних навантажень електронних апаратів і їх складових. Передбачений аналіз наступних схем віброізоляції: кріплення електронного апарату до підстави і кришки, кріплення електронного апарату до підстави, кріплення електронного апарату до кришки, кріплення електронного апарату до корпусу і кріплення електронного апарату до підстави і корпусу.

За допомогою експериментальних досліджень виконаний порівняльний аналіз результатів експерименту і математичного моделювання. Проведені експериментальні дослідження показали, що при розбіжності не більше 8% з вірогідністю 0,95 запропоновані математичні моделі у вигляді програмно-технічних комплексів моделювання механічних навантажень електронних апаратів і їх складових адекватно описують результати експериментальних досліджень і підтвердили можливість їх використання в системі підтримки прийняття рішень як підсистеми аналізу компонувальних характеристик.

Розроблена математична модель електронного апарату, що складається з компонентів: умови експлуатації, механічні параметри і конструкція систем віброізоляції, побудована на основі диференціальних рівнянь малих коливань конструкцій, яка дозволяє охопити широкий спектр варіантів конструкцій електронних апаратів. За допомогою розроблених програмно-технічних комплексів моделювання механічних навантажень електронних апаратів були проведені дослідження, узагальнені якісні тенденції впливу параметрів матеріалів, складових і умов експлуатації на властивості і компоновку електронного апарату, що дозволило систематизувати і формалізувати знання і досвід експертів конструкторської підготовки виробництва для побудови системи підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів.

4. Методи управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів

Оскільки йдеться про управління інтегрованим автоматизованим процесом конструкторської підготовки виробництва, то досягнення мети забезпечення якнайкращих показників ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів при випуску виробу з перевершуючими аналоги якістю, надійністю, резонансною і вібраційною стійкістю можливо тільки за єдиний цикл конструкторської підготовки виробництва на відповідному ряду устаткування і при рішенні єдиної стратегічної багатокритеріальної задачі.

У якості компонент критерію компоновки електронного апарату і його складових були вибрані параметри і функції, визначені за допомогою розроблених програмно-технічних комплексів моделювання механічних навантажень електронного апарату і виявлені в ході експериментальних досліджень. Компонентами критерію компоновки електронного апарату є: власні частоти блоку електронного апарату, параметри і амплітудно-частотні характеристики для різних видів систем віброізоляції блоку, фазочастотні характеристики для різних систем віброізоляції, амплітудно-частотні характеристики і форми коливань електрорадіоелементів і ін. Додатково по варіанту компоновки блоку електронного апарату і складових розраховані коефіцієнти: заповнення об'єму блоку деталями, активного об'єму і ваги блоку і ін.

Практика впровадження і застосування результатів досліджень в конструкторську підготовку виробництва електронних апаратів показала необхідність скорегувати компоненти критеріїв компоновки і об'єднати їх в так звані часткові критерії компоновки.

Для генерації множини ефективних рішень керування компоновкою електронного апарату і скорочення перебору можливих варіантів, був вибраний метод Парето. Тут оцінюється оптимальність пропонованих сценаріїв забезпечення необхідних властивостей, параметрів і компоновки об'єкту конструкторської підготовки виробництва.

Виділяючи систему вагових коефіцієнтів Wi і проранжувавши по ній безліч рішень з області Парето, було одержано компромісний варіант, збалансований по суперечності щодо сукупності приватних критеріїв Фi показників властивостей досліджуваного об'єкта. Точками Парето є точки простору рішень , для яких виконується умова:

.(15)

З метою усунення можливості компенсації зниження якості по одному частковому критерію підвищенням якості по іншому (при виконанні функції різностороннього аналізу) для порівняння варіантів рішення використовуємо наступний комплексний критерій

(16)

Застосування (16) забезпечує переважний вибір таких варіантів компоновки електронного апарату, при яких значення часткових критеріїв знаходиться якомого ближче до деякого ідеального вектору (Ф1max, Фkmax) при Фkmax. При цьому відхилення від ідеального рішення визначається як відносне і зважене.

Формування безпосередньо функціональних залежностей для критеріїв компоновки електронного апарату і складових здійснено шляхом лінійної комбінації вірогідності появи кожного з випадків необхідності забезпечення стійкості до вібраційних дій електронного апарату і складових і виконання вимоги оптимальності компоновки електронного апарату. Обмеження, що накладаються на функціональні залежності критеріїв компоновки, пов'язані з вартістю виявлення і усунення кожного з аналізованих явищ і сумарною вартістю забезпечення необхідних параметрів виробу на обмеженому наборі керуючих дій, які спрямовані на об'єкт конструкторської підготовки виробництва.

5. Процес розробки системи підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів

Всі керуючі дії, здатні виключити небажані і критичні ситуації по параметрах і компоновці електронного апарату, були розділені на наступні групи: вибір системи віброізоляції; компоновка електронного апарату; компоновка типового елементу заміни. Початковими даними для вирішення стохастичного завдання управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів різного призначення є статистичні вибірки частоти розподілу керуючих дій, зібрані на різних виробничих об'єктах, одержані в результаті роботи з літературними джерелами і сформовані за наслідками функціонування розроблених програмно-технічних комплексом моделювання механічних навантажень електронних апаратів і їх складових.

Для кожної реалізації статистичних вибірок досліджуваного електронного апарату величина ефективності перераховується і складає вихідний сигнал для повчальних і перевірочних вибірок. Для кожного з видів аналізованих електронних апаратів вихідний сигнал не повинен перевищувати величину ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва електронного апарату, інакше втрачається сенс впровадження пропонованої системи підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів в існуюче управління конструкторською підготовкою виробництва електронного апарату. Маємо ситуацію, коли для вибірки з N спостережень, є дані статистичних спостережень вигляду:

,(17)

де X(i)=(x1i, x2i, xni) - значення початкових чинників при і-ому спостереженні, Y(i)=(y1i, y2i, yni) - значення вихідного параметру при і-ому спостереженні.

Функціональна залежність F між вхідними X(i) і вихідними Y(i) параметрами моделі управління невідома, причому невідома ні сама залежність, ні передбачуваний її вигляд. Тому відповідно до методу групового обліку аргументу, якнайповніша залежність між входами X(i) і виходами Y(i) була представлена за допомогою узагальненого полінома Колмогорова-Габора:

,(18)

де аi - невідомі коефіцієнти.

В результаті виконання ітерацій алгоритму селекції претендентів було одержано регресійну залежність Y = f (X), яка з вибраною точністю описує статистичний розподіл залежності вихідного сигналу даного управління конструкторською підготовкою виробництва від керуючих дій для електронного апарату певного призначення і умов експлуатації. При визначенні функції мінімуму помилки методом найменших квадратів було одержано, що цільова функція представляє собою лінійну комбінацію змінних параметрів. Параметри оптимізації при рішенні задачі пошуку мінімуму також є позитивними, що виходить з виду полінома Колмогорова-Габора, тому на кожній ітерації і для кожного ряду описів здійснюємо рішення задачі лінійного програмування. Для кожного випадку управління конструкторською підготовкою виробництва електронного апарату відповідного призначення і умов експлуатації було оброблено тридцять один цикл виробництва і складені таблиці статистичних вибірок. Дані вибірки були поділені на повчальну і перевірочну. Згідно методу групового обліку аргументу, описи першого ряду будувалися на всьому ряду керуючих дій для об'єму повчальної вибірки рівної двадцяти і об'ємі перевірочної вибірки, який дорівнює десяти.

Для кожного набору вибірок були визначені поточні значення ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва електронного апарату. Ці значення складають повчальну і перевірочну вибірки для вихідних сигналів даного управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів. Статистичні вибірки вихідних сигналів однозначно відповідають статистичним вибіркам керуючих дій і не допускають варіацій.

Для кожної пари претендентів розв'язується завдання мінімізації похибки часткового описання квадратичного типу методом найменших квадратів, при цьому визначаються коефіцієнти часткового описання квадратичного типу і функція похибки. Аналізуючи таблиці селекції претендентів, слід звернути увагу на той факт, що часткові описання першого і подальших рядів вибираються шляхом селекції кортежу претендентів, функціональна залежність для якого шукається шляхом рішення задачі лінійного програмування для забезпечення мінімальної похибки, тобто, на подальший етап відбору вибирається претендент з максимальною точністю. Часткові описання рядів селекції з ідентифікацією параметрів статистичних моделей і оцінкою похибок генерувались до тих пір, поки не було виконано умову мінімуму похибки. При його виконанні здійснюється зупинка, зворотня заміна змінних і безпосередньо формування моделі.

Для електронних апаратів різного призначення і умов експлуатації були складені, розраховані і оптимізовані коефіцієнти поліномів Колмогорова-Габбора, проведена поетапна селекція претендентів і складені функціональні залежності для вихідного сигналу і керуючих дій. По результатам побудови обчислювальних блоків системи підтримки прийняття рішень, були виключені не задіяні у функціоналах бази знань канали впливу, тобто виконана корекція початкових даних і відкинуті зайві компоненти. У варіантах керуючих дій було закладено 13% надмірність, що відстежено і враховано.

В управлінні конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів різного призначення і умов експлуатації мають місце логіко-трансформаційні правила перетворення інформації, вигляду:

,(19)

де С1 - умова активізації логіко-трансформаційного правила;

F1, F2, , Fk - фрагменти мережі, які визначаються за допомогою операції пошуку фрагмента по образу,

С2 - постумови, які вносять зміни в систему логіко-трансформаційних правил.

З урахуванням одержаних залежностей для моделей управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів різноманітного призначення і умов експлуатації вираз (19) прийме вигляд:

,(20)

де О1 - класифікатор об'єкту;

u* - фрагмент кортежу керуючих дій, який в термінах методу групового обліку аргументу має відповідний вигляд,

y(u*) - визначається методом групового обліку аргументу.

Оператор одержує інструкції від системи підтримки прийняття рішень у вигляді рекомендацій або (на вимогу оператора) у вигляді вікон моделювання параметрів і властивостей електронних апаратів. Рішення про виконання рекомендацій системи підтримки прийняття рішень приймає оператора, покладаючись на посадові інструкції, знання, досвід і уміння.

Навчання системи підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів, виконується для того, щоб після визначення ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва електронного апарату досліджуваної класифікаційної групи, система запропонувала оптимальний сценарій досягнення властивостей, параметрів, компоновки, вібраційної і резонансної стійкості електронного апарату. В якості структури розробленої системи підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів виступає шестинейронний персептрон, нейрони якого мають активаційну функцію у вигляді одиничного стрибка. В результаті функціонування пакету моделюючих програм були одержані ваги синапсів нейромережі системи підтримки прийняття рішень. Тестування навченої мережі було проведено на тестових вибірках, які не пересікаються з повчальними. Тестові вибірки були побудовані для кожного з типів електронних апаратів.

6. Визначення ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів і граничних умов допустимості застосування подібного роду новини для вироблюваних об'єктів різного призначення і умов експлуатації

Введені в розгляд класифікаційні ознаки складають властивості об'єкта, що носять економічний і управлінський характер, визначувані методом аналізу ієрархій.

Для дослідження ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів методом аналізу ієрархій виділимо наступну декомпозицію вирішуваних задач за ієрархією. У вершині ієрархії встановлюємо єдиний елемент - центр - і формулюємо проблему, як необхідність дослідження результатів управління, які одержуються за допомогою розробленої системи підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів. Другий рівень ієрархії включає економічні і управлінські чинники, що аналізуються в процесі дослідження ефективності управління. Елементи подальших рівнів - актори, політики і цілі, включають об'єкти і механізми впливу на ситуацію шляхом маніпулювання цими ознаками.

Ознака класифікації об'єктів, названа функціональною залежністю для дослідження ефективності управління конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів, має вигляд:

,(21)

де Pi, Kj, Lf - коефіцієнти, yf - ознаки.

Величини коефіцієнтів моделі індивідуальні для об'єктів різної природи і будуються на підставі експертних оцінок і методі аналізу ієрархій. Вигляд (21) відповідає адитивному виду критерію і припускає простоту реалізації при одночасному достатньому рівні точності, узгоджується при цьому з ієрархічними представленнями методу аналізу ієрархій. Кількість і характер класифікаційних ознак відповідає якнайповнішому уявленню про аналіз техніко-економічних показників управління конструкторської підготовки виробництва.

Визначення параметрів призначення, умов експлуатації і особливостей управління конструкторською підготовкою виробництва електронного апарату проводять шляхом турового опиту експертів в два етапи. Корекція експертних оцінок здійснюється для забезпечення узгодженості думок експертів по досліджуваному параметру. Пріоритети синтезуються, починаючи з другого рівня вниз. Обчислюється так званий індекс узгодженості думок по кожній матриці. Далі, відповідно до методу аналізу ієрархій, на підставі оцінок експертів, перетворених в експертні оцінки рангів елементів, відповідно до градацій шкали відносної важливості і за правилами заповнення матриць парних порівнянь, заповнюють матриці парних порівнянь досліджуваних параметрів.

Ефективність управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів складається з:

,(22)

де J1, J2- складові, обумовлені вигодами і витратами від впровадження запропонованої системи підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів.

Складові ефективності управління конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів, визначені на підставі методу аналізу ієрархій, мають вигляд:

,(23)

,(24)

де JJ1, JJ2 - економічні і управлінські вигоди, що одержуються від впровадження запропонованої системи підтримки прийняття рішень в процес управління конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів, JJ3, JJ4 - відповідно економічні і управлінські витрати, що одержуються від впровадження запропонованої системи підтримки прийняття рішень.

Аналізуючи результати дослідження ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів, одержуємо, що така новина найбільш істотна для електронних апаратів космічного і побутового призначення, а найменше істотна для управління конструкторською підготовкою виробництва транспортних електронних апаратів. Дані тенденції пояснюються тим, що у електронних апаратів космічного призначення велика частина виробничої інформації систематизована і формалізовані наявні знання і технічні напрацювання існуючого високотехнологічного управління конструкторською підготовкою виробництва. Випробування дослідного зразка виробу в передбачуваних умовах експлуатації здійснюються на моделі, без циклів повернення вироблюваного виробу на доопрацювання. Для побутового електронного апарату також характерні подібні чинники досягнення управлінських і економічних вигод від передбачуваного впровадження.

Повертаючись до (21), встановлюючи пріоритети критеріїв, оцінюючи кожну з альтернатив відповідно до шкали відносної важливості, перевіряючи узгодженість думок і аналізуючи необхідність перегляду останніх, були набуті наступні значення коефіцієнтів і ознак для конструкторської підготовки виробництва саме електронних апаратів.

Функціональна залежність (21) не орієнтована на властивості, параметри і компоновку вироблюваного об'єкту, але орієнтована на складний, багатостадійний і ітераційний процес управління конструкторською підготовкою виробництва електронного апарату. У такому разі методика досліджень не зазнає ніяких змін, а змінюються лише початкові експертні оцінки.

Представлена реалізована нова концепція управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів, яка спирається на єдиний інформаційний простір компоновки електронного апарату, оперативного управління конструкторською підготовкою виробництва і системи управління ресурсами підприємства, та дозволяє підвищити ефективність управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів. Застосування розробленої системи підтримки прийняття рішень конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів, що спирається на фреймову модель представлення знань, дозволяє понизити витрати і собівартість дослідного зразка електронного апарату; скоротити терміни випуску нових електронних апаратів; підвищити конкурентоспроможність підприємства при підвищенні якості електронних апаратів, надійності, вібраційної і резонансної стійкості.

Застосування аналітичних методів дослідження динамічних характеристик конструкції дозволяє в графічному редакторі формувати образ електронного апарату, який містить, окрім графічного представлення елементів, інформаційне описання параметрів і властивостей. Запропоновані програмно-технічні комплекси виконують моделювання властивостей, компоновки і умов експлуатації для електронного апарату з урахуванням дослідженого явища ультрагармонійного резонансу, моделей систем віброізоляції і запропонованих оснащень для експериментальних досліджень. Дослідження результатів моделювання із застосуванням розроблених критеріїв компоновки блоків електронних апаратів і їх складових дозволили сформувати оптимальні рішення по управлінню конструкторською підготовкою виробництва блоку електронного апарату.

Системне дослідження інформації по типах і кількості керуючих дій, вживаних для конструкторської підготовки виробництва дослідного зразка виробів, дозволило методом групового обліку аргументу сформувати моделі управління для конструкторської підготовки виробництва різних електронних апаратів. Застосування методу аналізу ієрархій і технології експертних оцінок дозволило розробити модель економічних і управлінських показників вигод і витрат управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів, яка дозволяє досліджувати ефективність управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів різного призначення.

Висновки

конструкторський емерджентність суперпозиція

У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна проблема підвищення ефективності управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів шляхом розробки системи підтримки прийняття рішень, функціонуючої в єдиному інформаційному просторі компоновки електронного апарату, оперативного управління конструкторською підготовкою виробництва і системи управління ресурсами підприємства, яка дозволяє понизити витрати і собівартість дослідного зразка електронного апарату; скоротити терміни випуску нових електронних апаратів; підвищити конкурентоспроможність підприємства при підвищенні якості електронних апаратів, надійності, вібраційної і резонансної стійкості.

За наслідками роботи зроблені наступні основні висновки:

1. Аналіз показав, що

до теперішнього часу не розроблено єдиний інформаційний простір компоновки електронного апарату, оперативного управління конструкторською підготовкою виробництва і системи управління ресурсами підприємства, який забезпечує ефективність управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів, шляхом зниження витрат і собівартості дослідного зразка електронного апарату; скорочення термінів випуску нових електронних апаратів; підвищення конкурентоспроможності підприємства при підвищенні якості електронних апаратів, надійності, вібраційної і резонансної стійкості;

має місце вплив умов експлуатації на функціонування електронних апаратів, обумовлений явищами, які відбуваються, у тому числі і на молекулярному рівні, тому актуальною є необхідність усунення або компенсації подібного роду впливу, що можливо за допомогою вивчення наслідків такого впливу, моделювання електронного апарату і управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів;

до теперішнього часу конструкторська підготовка виробництва електронних апаратів, а саме етапи компоновки, конструювання, виготовлення і випробувань дослідного зразка виробу не включали процес моделювання об'єкта конструкторської підготовки виробництва з урахуванням передбачуваних умов і об'єкта експлуатації;

в існуючих системах автоматизованого проектування і виробництва електронних апаратів, що базуються на числових методах дослідження динамічних характеристик елементів, відсутній системний аналіз проблеми підвищення надійності, вібраційної і резонансної стійкості виробів, що випускаються, за умови мінімізації матеріально-технічних витрат на виробництво;

у існуючих системах управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів були відсутні засоби і інструменти, які дозволяють прогнозувати можливі перевантаження і поведінку досліджуваного об'єкта в часі;

для ієрархії електронних апаратів не розроблений критерій компоновки елементів, що враховує механічні дії (вібраційні, ударні, резонансні явища і ефекти, що виникають в ході експлуатації апаратури), і дозволяє виконувати аналіз схемотехнічних, конструкторських, геометричних, і ін. показників.

2. Розроблена нова концепція управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів, яка спирається на єдиний інформаційний простір компоновки електронного апарату, оперативного управління конструкторською підготовкою виробництва і системи управління ресурсами підприємства, та дозволяє підвищити ефективність управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів.

3. Вперше розроблена модель коливань блоку електронного апарату у вигляді твердого тіла з шістьма ступенями свободи, встановленого на підставу за допомогою системи віброізоляції, що відрізняється від тих, що існують обліком в моделі кожного віброізолятору пружних і дисипативних сил у вигляді сукупності трьох пружно-в'язких елементів, орієнтованих уздовж відповідних осей, що дає можливість визначити зсув електронного апарату щодо узагальнених координат.

4. За допомогою принципу суперпозиції і методу Крамера вперше запропонована модель умов експлуатації досліджуваного об'єкту конструкторської підготовки виробництва у вигляді вимушених коливань блоку електронних апаратів при силовій і кінематичній збурюючих діях, яка дозволяє визначати амплітуди вимушених коливань і фазові кути і оцінювати ступінь впливу типу збурюючої дії на поведінку об'єкту.

5. Запропоновані критерії компоновки блоку електронного апарату і його складових, які вперше системно враховують механічні, резонансні і компонувальні характеристики. Дослідження критеріїв методом Парето дозволило одержати оптимальні сценарії досягнення необхідних властивостей, параметрів і компоновки безпосередньо у об'єкту конструкторської підготовки виробництва.

6. Методом групового обліку аргументу вперше розроблені і досліджені математичні моделі автоматизованого управління для конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів різного призначення у вигляді часткових описань квадратичного типа першого і подальших рядів селекції полінома Колмогорова-Габора, які дозволяють синтезувати структуру і ідентифікувати параметри системи підтримки прийняття рішень, що розробляється.

7. Вперше розроблена система підтримки прийняття рішень, яка функціонує в єдиному інформаційному просторі компоновки електронного апарату, оперативного управління конструкторською підготовкою виробництва і системи управління ресурсами підприємства, та дозволяє понизити витрати і собівартість дослідного зразка електронного апарату; скоротити терміни випуску нових електронних апаратів; підвищити конкурентоспроможність підприємства при підвищенні якості електронних апаратів, надійності, вібраційної і резонансної стійкості.

8. Проведено навчання розробленої системи підтримки прийняття рішень на підставі алгоритму навчання з вчителем шестинейронного персептрона, нейрони якого мають активаційну функцію у вигляді одиничного стрибка. Результати навчання дозволили протестувати і провести попередню апробацію застосування розробленої системи підтримки прийняття рішень в конструкторській підготовці виробництва електронних апаратів.

9. Методом аналізу ієрархій вперше запропонована модель економічних і управлінських показників вигод і витрат управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів, яка дозволяє досліджувати ефективність управління для електронних апаратів різного призначення і умов експлуатації і визначити граничні умови припустимості застосування подібного роду новини для конструкторської підготовкою виробництва.

10. Розроблені програмно-технічні комплекси для моделювання механічних навантажень блоків електронних апаратів і складових вирішують задачі моделювання електронного апарату як об'єкта конструкторської підготовки виробництва і дозволяють генерувати початкову інформацію для системи підтримки прийняття рішень, що розробляється, і аналізувати прийняті рішення конструкторської підготовки виробництва електронних апаратів.

11. Розроблений програмно-технічний комплекс для моделювання механічних навантажень електронних апаратів, який реалізує методику бліц-тесту власних частот конструкції блоку електронного апарату, моделювання механічних навантажень з (без) системою віброізоляції, розрахунку і візуалізації параметрів електронного апарату. Комплекс виконує функції моделювання і готує інформацію для реалізації функції управління конструкторською підготовкою виробництва електронних апаратів.

12. Запропонована методика визначення параметрів ультрагармонійних коливань електрорадіоелементів, яка базується на методі гармонійного балансу, та дозволяє в процесі конструкторської підготовки виробництва відстежувати явища самозбудження елементів об'єкту і не допускати до виконання такого роду компоновку виробу.

13. Розроблений програмно-технічний комплекс для моделювання механічних навантажень типових елементів заміни електронних апаратів, який реалізовує методику ідентифікації параметрів ультрагармонійних коливань електрорадіоелементів, та виконує моделювання і візуалізацію параметрів і компоновки типового елементу заміни електронного апарату.

14. Розроблений редактор компоновки електронного апарату, який складається з графічного і текстового розділів, та включає формування і функціонування бібліотек елементів і дозволяє здійснювати візуалізацію компоновки електронного апарату і його складових.

15. Експериментальними дослідженнями встановлено, що запропоновані математичні моделі у вигляді програмно-технічних комплексів моделювання механічних навантажень електронних апаратів і їх складових адекватні реальним процесам (розбіжність не більше 8% для рівня значущості 0,95), що дозволяє використовувати їх в даному автоматизованому управлінні як підсистеми аналізу компонувальних характеристик.

16. Впровадження запропонованого методу автоматизованого управління на НВП «Мікротерм» дозволило одержати економічний ефект у розмірі 180 тис. грн., який досягається за рахунок підвищення надійності електронних апаратів, зменшення часу, що витрачається, на доведення дослідного зразка виробу, використання запропонованих програмно-технічних комплексів і інструментів оцінки прийнятих рішень.

17. Впровадження на ТОВ НВП «АНТЕКС-Автоматика» математичного, алгоритмічного і програмного забезпечення автоматизованого управління дозволило оптимізувати конструкцію газоаналізатора ОКСИД, підвищити його надійність і технологічність, скоротити терміни розробки і випробувань, що дозволило одержати економічний ефект у розмірі 21 тис. грн.

18. Методи організації автоматизованого управління за допомогою структуризації функцій підсистем і виділення елементів і стратегій прийняття рішення відповідно до технологій, запропонованих в роботі, використовуються в курсах лекцій дисциплін «Моделювання складних систем» і «Системи автоматизованого проектування автоматизованих систем управління технологічними процесами», які читаються студентам, що навчаються за фахом “Автоматизоване управління технологічними процесами” на кафедрі “Автоматизація технологічних процесів” Технологічного інституту Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля (м. Сєвєродонецьк), а також при виконанні студентами курсових, дипломних і магістерських атестаційних робіт.

Література

1. Смолій В.М. Автоматизація процесів виробництва блоків електронних апаратів: монографія / В.М. Смолій. - Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля, 2006. - 124 с. -ISBN 966-590-579-1.

2. Смолий В.Н. Автоматизированная система управления технологическим процессом подготовки производства типовых элементов замены электронных аппаратов / В.Н. Смолий, Б.И. Генкин // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научных трудов. - Донецк: ДонГТУ, 2001. Вып. 15. - С.67-77.

3. Смолий В.Н. Критерий управления технологическим процессом производства типовых элементов замены электронных аппаратов / В.Н. Смолий// Вісник СНУ. - Луганськ: СНУ, 2001. - №3(37). - C. 139-146.

4. Смолий В.Н. Математическое моделирование способов закрепления типовых элементов замены / В.Н. Смолий, Б.И. Генкин// Вісник СНУ. - Луганськ: СНУ, 2000. - №10(32). - C. 129-134.

5. Смолий В.Н. Обеспечение виброустойчивости типовых элементов замены электронных аппаратов в рамках технологического процесса их производства / В.Н. Смолий// Вестник Херсонского государственного технического университета. - Херсон: ХДТУ, 2001. - №1(10). - C. 354-358.

6. Смолий В.Н. Автоматизация выполнения функций контроля и обеспечения виброустойчивости типовых элементов замены электронной аппаратуры / В.Н. Смолий// Вісник СНУ. - Луганськ: СНУ ім.В.Даля, 2002. - №2(48). - C. 258-260.

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.