18) Системы оптимизации порядка выполнения технологических операций.

 

Выше отмечалось, что в дискретных процессах техноло­гический режим определяется порядком и длительностью выполне­ния технологических операций. Выбор порядка и длительности, т. е. программы управления, заключается в определении времени начала и окончания операций на определенном станке с учетом заданной технологии обработки деталей, производительности стан­ков, длительности их переналадки и ряда других факторов. Крите­рием оптимальности является время технологического цикла, ко­торое требуется минимизировать.

Для оптимального выбора программы требуется решить задачу комбинаторного типа, размерность которой зависит от разнообра­зия обрабатываемых деталей и числа обрабатывающих станков. Число различных вариантов программы оценивается величиной  где т — число типов обрабатываемых деталей, п — число обрабатывающих станков. Очевидно, даже для небольшого техно­логического участка (три-четыре станка, пять-шесть деталей) число вариантов программы оказывается столь большим, что исключает возможность использования простых вычислительных алгоритмов для отыскания оптимального решения. Практическая значимость задач этого типа обусловила развитие большого количества методов их решения, совокупность которых составляет теорию расписания или календарное планирование.

Дискретное производство в отличие от непрерывного характе­ризуется большей стабильностью технологического режима, что позволяет рассчитывать его заранее, а в процессе управ­ления осуществлять лишь оперативное регулирование. Поэтому выбор программы управления в дискретных производственных   процессах выделен в самостоятельную функцию управления — планирование работы технологических подразделений (участок, линия и т. п.).

 

 

18)Системы оптимизации параметров технологических процессов.

 

В ряде процессов наилучший в определенном смысле технологиче­ский режим не может быть задан заранее, так как его выбор зависит от ряда факторов, информация о которых появляется в ходе процесса. Рассмотрим, например, процесс, в котором для опреде­ления технологического режима, обеспечивающего наилучшее ка­чество выходного продукта, необходимо знать свойства входного продукта. Если свойства этого продукта изменяются в широких пределах и закон изменения неизвестен, то рассчитать технологиче­ский режим заранее невозможно. Следовательно, его требуется оп­ределять при управлении технологическим процессом. Предполо­жим, что зависимость качества выходного продукта от свойств входного описывается функцией , где х (t) — текущее значение управляемых переменных; х_к (t) — контролируе­мые переменные, характеризующие свойства входного продукта.

Для определения технологического режима требуется найти такое значение х (t) = х* (t), которое обеспечивает

 

                                              maxQ = Q[x_к(t), x*(t)]                                (3.2)

 

Технологический режим х* (t) является оптимальным по кри­терию (3.2). Возможная схема системы, реализующей описанное управление для технологического процесса с одной управляемой переменной, изображена на рис. 3.5. Вычислительное устройство, которое назовем программатором ПР, получает информацию о те­кущих значениях управляемой переменной х (t) и переменной х_к (t), характеризующей свойства входного продукта, и на основе крите­рия оптимальности (3.2) вычисляет х* (t). По ошибке регулирова­ния  определяемой элементом сравнения, устройство регулиро­вания УР формирует регулирующее воздействие и (t).

Кроме критерия оптимальности, описанного в примере, воз­можны и другие. В частности, весьма распространены критерии, на основе которых выбирается наилучший в экономическом смысле технологический режим при заданном уровне качества выходного продукта. При этом используются такие экономические показатели, как стоимость потребляемой энергии, компонентов входных продуктов, себестоимость выходного продукта и др.

Таким образом, для осуществления оптимального уп­равления необходимо, во-пер­вых, экстремизируя заданный критерий, найти оптимальную программу управления (тех­нологический режим), во-вто­рых, регулировать технологический процесс, используя техно­логический режим как задающее воздействие. Построенные на этом принципе системы управления являются оптимальными по про­грамме управления и называются экстремальными системами уп­равления.

Кроме программы управления объектом оптимизации могут быть динамические характеристики технологического процесса. Рас­смотрим простой пример. Пусть технологи­ческий режим задан в виде вектор-функции х* (t). Для простоты будем считать, что х* = const. В пространстве технологических параметров х* можно представить точкой (рис. 3.6). Текущее состояние технологиче­ского процесса в момент времени t₀ обозна­чим х_o. Если х_o  х*, то управление иллюст­ративно можно представить как переход из точки х_o в х*. Очевидно существует множе­ство траекторий, связывающих эти точки. Задача оптимизации заключается в выборе траектории, наилучшей в смысле определенного критерия. Необходимость такой оптимизации возникает в тех случаях, когда уровень качества выходного продукта или экономическая эффективность существенно зависит от переходного процесса.