Помощь студентам в учебе
Система управления процессом литья давлением на основе элемента искусственного интеллекта
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Литературный обзор. Постановка задач 7
1.1 Анализ состояния автоматизации процесса литья давлением 7
1.2 Воздействие давления на процесс кристаллизации отливок при литье
под давлением 11
1.3 Принцип разделения понятий о видах дефектов 13
1.4 Анализ и выбор инструментов искусственного интеллекта 15
1.5 Определение целей и задач исследования технологического
процесса литья под давлением 28
1.6 Выводы 29
2. Экспериментально-теоретическое исследование сплава 30
2.1 Анализ объекта управления на этапе наложения давления 31
2.2 Анализ свойств объекта управления 39
2.3 Исследование свойств отливки в процессе кристаллизации 43
2.4 Выводы 48
3 Программное обеспечение процесса литья под давлением сплавов .... 49
3.1 Структура программно-методического комплекса 49
3.2 Реализация интегрированной экспертной системы для решения задач
повышения качества литья под давлением 51
3.3 Программное обеспечение совершенствования и постановка
вопросов его интеграции в ПМК 55
3.4 Исследование информационно-аналитической подсистемы ПКМ ... 59
3.5 Выводы 62
4 Изучение способов и проектирование систем управления на основе
экспертных систем 62
4.1 Описание объекта автоматизации 64
4.2 Мотивация возможности и необходимости построения экспертной
системы процесса литья под давлением 66
4.3 Разработка базы знаний процесса литья под давлением 68
4.4 База правил системы поддержки принятия решений и вывод
решения 73
4.5 Описание продукционных правил 75
4.6 Выводы 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 81
ПРИЛОЖЕНИЯ 88
1. Литературный обзор. Постановка задач 7
1.1 Анализ состояния автоматизации процесса литья давлением 7
1.2 Воздействие давления на процесс кристаллизации отливок при литье
под давлением 11
1.3 Принцип разделения понятий о видах дефектов 13
1.4 Анализ и выбор инструментов искусственного интеллекта 15
1.5 Определение целей и задач исследования технологического
процесса литья под давлением 28
1.6 Выводы 29
2. Экспериментально-теоретическое исследование сплава 30
2.1 Анализ объекта управления на этапе наложения давления 31
2.2 Анализ свойств объекта управления 39
2.3 Исследование свойств отливки в процессе кристаллизации 43
2.4 Выводы 48
3 Программное обеспечение процесса литья под давлением сплавов .... 49
3.1 Структура программно-методического комплекса 49
3.2 Реализация интегрированной экспертной системы для решения задач
повышения качества литья под давлением 51
3.3 Программное обеспечение совершенствования и постановка
вопросов его интеграции в ПМК 55
3.4 Исследование информационно-аналитической подсистемы ПКМ ... 59
3.5 Выводы 62
4 Изучение способов и проектирование систем управления на основе
экспертных систем 62
4.1 Описание объекта автоматизации 64
4.2 Мотивация возможности и необходимости построения экспертной
системы процесса литья под давлением 66
4.3 Разработка базы знаний процесса литья под давлением 68
4.4 База правил системы поддержки принятия решений и вывод
решения 73
4.5 Описание продукционных правил 75
4.6 Выводы 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 81
ПРИЛОЖЕНИЯ 88
В современном приборостроении, машиностроении, авиационной и космической технике широкое практическое применение нашли заготовки и изделия, которые получены литьем под давлением.
Производство отливок из цинковых сплавов в разных странах составляет 30-50% общего выпуска (по массе) всей продукции литья под давлением.
Перечень выпускаемых отечественной промышленностью отливок очень разнообразен. Данным способом изготовляют литые заготовки самой различной структурой, массой от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов.
Однако на производстве нередко приходится решать вопросы, связанные с назначением оптимальных параметров технологического процесса, что бы уменьшить затрат на изготовление отливки и снизить процента брака литья.
Обычно решение таких задач происходит согласно опыту технологов, так же существуют и системы, нацеленные на автоматизацию отдельных этапов решения указанной задачи. К ним относятся универсальные системы (моделирование литейных процессов, проектирование элементов литейной оснастки и др.) и специализированные программные элементы, направленные на решение одной конкретной уникальной задачи. Специализированные программные продукты представляют собой глубокую математическую проработку и точность полученных результатов. Универсальные системы успешно применяются на этапе проектирования технологического процесса, но ограничены по учитываемым факторам и взаимосвязям между ними, по полноте и четкости информации. Следовательно, невозможно применять перечисленные программные средства для принятия оперативных технологических решений.
Таким образом, актуальность задачи заключается в привлечении новых информационных технологий и проектирование программно-методического комплекса (ПМК), который охватил бы все проблемные стороны проектирования технологического процесса производства литья. То есть проектирование такого комплекса на основе математических моделей, средств искусственного интеллекта, опыта экспертов, базы эвристических приемов и уникальных информационно-методических материалов является актуальной научной и практической задачей.
Целью магистерской диссертации является повышение качества отливок с помощью компьютерной поддержки процесса литья под давлением (ЛПД) на основе элемента искусственного интеллекта.
В соответствии с указанной целью магистерской работы были поставлены следующие задачи исследования:
1) создать классификатор о влиянии параметров технологического процесса (ТП) ЛПД на образование дефектов в отливке;
2) анализ методов и программных продуктов для разработки технологии производства отливок;
3) анализ программного обеспечения процесса ЛПД;
4) разработка банка эвристических приемов по технологии литейного производства, позволяющих исключить дефекты в отливке;
В качестве объекта исследования выступает Технология производства отливок методом ЛПД.
Предметом исследования являются Методы повышения качества отливок при ЛПД, за счет использования элемента искусственного интеллекта (ИИ).
Методы исследования. В работе использовались такие теоретические и эмпирические методы научного исследования, как гипотетический, системный, формализация, моделирование, аналогирование, сравнение, анализ, математическое планирование эксперимента.
Научная новизна заключается в:
1) методология построения адаптивных систем, обеспечивающих принципиальное повышение качества управления процессом ЛПД с помощью экспертных систем, учитывающие экспериментально-аналитические данные по исследованию тепловых процессов при литье отливок.
2) разработка системы автоматизированной выдачи рекомендации по корректировке параметров процесса ЛПД в зависимости от вида дефекта отливки.
Практическая значимость. Разработка экспериментального ТП ЛПД детали типа фланец в условиях производства ООО «Сатурн» на основе разработанной методике.
Публикации по работе. По материалам магистерской диссертации опубликованы 6 научных работ.
Структура и объем работы. Магистерская диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Общий объем работы 122 станицы, в том числе: 82 страниц основного текста, состоящий из 34 рисунков и 4 таблиц.
На защиту выносятся:
1) методология построения адаптивных систем, обеспечивающих принципиальное повышение качества управления процессом ЛПД с помощью экспертных систем, учитывающие экспериментально-аналитические данные по исследованию тепловых процессов при литье отливок.
2) разработка системы автоматизированной выдачи рекомендации по корректировке параметров процесса ЛПД в зависимости от вида дефекта отливки.
3) разработка экспериментального ТП ЛПД детали типа фланец в условиях производства ООО «Сатурн» на основе разработанной методике, в зависимости от вида дефектов отливки.
Производство отливок из цинковых сплавов в разных странах составляет 30-50% общего выпуска (по массе) всей продукции литья под давлением.
Перечень выпускаемых отечественной промышленностью отливок очень разнообразен. Данным способом изготовляют литые заготовки самой различной структурой, массой от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов.
Однако на производстве нередко приходится решать вопросы, связанные с назначением оптимальных параметров технологического процесса, что бы уменьшить затрат на изготовление отливки и снизить процента брака литья.
Обычно решение таких задач происходит согласно опыту технологов, так же существуют и системы, нацеленные на автоматизацию отдельных этапов решения указанной задачи. К ним относятся универсальные системы (моделирование литейных процессов, проектирование элементов литейной оснастки и др.) и специализированные программные элементы, направленные на решение одной конкретной уникальной задачи. Специализированные программные продукты представляют собой глубокую математическую проработку и точность полученных результатов. Универсальные системы успешно применяются на этапе проектирования технологического процесса, но ограничены по учитываемым факторам и взаимосвязям между ними, по полноте и четкости информации. Следовательно, невозможно применять перечисленные программные средства для принятия оперативных технологических решений.
Таким образом, актуальность задачи заключается в привлечении новых информационных технологий и проектирование программно-методического комплекса (ПМК), который охватил бы все проблемные стороны проектирования технологического процесса производства литья. То есть проектирование такого комплекса на основе математических моделей, средств искусственного интеллекта, опыта экспертов, базы эвристических приемов и уникальных информационно-методических материалов является актуальной научной и практической задачей.
Целью магистерской диссертации является повышение качества отливок с помощью компьютерной поддержки процесса литья под давлением (ЛПД) на основе элемента искусственного интеллекта.
В соответствии с указанной целью магистерской работы были поставлены следующие задачи исследования:
1) создать классификатор о влиянии параметров технологического процесса (ТП) ЛПД на образование дефектов в отливке;
2) анализ методов и программных продуктов для разработки технологии производства отливок;
3) анализ программного обеспечения процесса ЛПД;
4) разработка банка эвристических приемов по технологии литейного производства, позволяющих исключить дефекты в отливке;
В качестве объекта исследования выступает Технология производства отливок методом ЛПД.
Предметом исследования являются Методы повышения качества отливок при ЛПД, за счет использования элемента искусственного интеллекта (ИИ).
Методы исследования. В работе использовались такие теоретические и эмпирические методы научного исследования, как гипотетический, системный, формализация, моделирование, аналогирование, сравнение, анализ, математическое планирование эксперимента.
Научная новизна заключается в:
1) методология построения адаптивных систем, обеспечивающих принципиальное повышение качества управления процессом ЛПД с помощью экспертных систем, учитывающие экспериментально-аналитические данные по исследованию тепловых процессов при литье отливок.
2) разработка системы автоматизированной выдачи рекомендации по корректировке параметров процесса ЛПД в зависимости от вида дефекта отливки.
Практическая значимость. Разработка экспериментального ТП ЛПД детали типа фланец в условиях производства ООО «Сатурн» на основе разработанной методике.
Публикации по работе. По материалам магистерской диссертации опубликованы 6 научных работ.
Структура и объем работы. Магистерская диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Общий объем работы 122 станицы, в том числе: 82 страниц основного текста, состоящий из 34 рисунков и 4 таблиц.
На защиту выносятся:
1) методология построения адаптивных систем, обеспечивающих принципиальное повышение качества управления процессом ЛПД с помощью экспертных систем, учитывающие экспериментально-аналитические данные по исследованию тепловых процессов при литье отливок.
2) разработка системы автоматизированной выдачи рекомендации по корректировке параметров процесса ЛПД в зависимости от вида дефекта отливки.
3) разработка экспериментального ТП ЛПД детали типа фланец в условиях производства ООО «Сатурн» на основе разработанной методике, в зависимости от вида дефектов отливки.
1) Синтез существующих технологий управления процессом литья под давлением показал потребность проектирования и внедрения новых алгоритмов управления с привлечением возможностей искусственного интеллекта.
2) Анализ состояния и тенденций развития управления показал, что методы искусственного интеллекта позволяют решить большой объем задач управления неформализуемыми и трудноформализуемыми объектами процесса литья под давлением. Наиболее рациональным выявилось использование сочетания различных методов искусственного интеллекта.
3) Разработана архитектура программно-методического комплекса построена на базе модели дефекта отливки по принципам открытой архитектуры и информационного единства позволяет охватить весь комплекс вопросов, связанных с выявлением, предупреждением и ликвидацией брака литья.
4) Разработан банк данных эвристических приемов, применяемых для устранения дефектов литья.
5) Разработана экспертная система для решения задач повышения качества литья под давлением.
2) Анализ состояния и тенденций развития управления показал, что методы искусственного интеллекта позволяют решить большой объем задач управления неформализуемыми и трудноформализуемыми объектами процесса литья под давлением. Наиболее рациональным выявилось использование сочетания различных методов искусственного интеллекта.
3) Разработана архитектура программно-методического комплекса построена на базе модели дефекта отливки по принципам открытой архитектуры и информационного единства позволяет охватить весь комплекс вопросов, связанных с выявлением, предупреждением и ликвидацией брака литья.
4) Разработан банк данных эвристических приемов, применяемых для устранения дефектов литья.
5) Разработана экспертная система для решения задач повышения качества литья под давлением.