Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Введение
К основным направлениям научно-технического прогресса относится автоматизация проектирования, призванная обеспечить выполнение проектных работ в приемлемые сроки с помощью ограниченных людских и материальных ресурсов.
В настоящее время как объективная необходимость специалистами отрасли ощущается актуальность решения зада чи автоматизированного процесса под готовки, сбора, хранения, систематиза ции и передачи значительных объемов информации, в том числе графической (технологические схемы, проектная до кументация, варианты проектных решений), будь то проектные или мясо перерабатывающие предприятия раз личной производственной мощности и разных форм собственности.
Автоматизация проектирования – основной способ повышения производительности труда инженерно-технических работников, занятых технологическим проектированием предприятий общественного питания.
Практическая реализация целей и задач автоматизированного проектирования происходит в рамках САПР – систем автоматизированного проектирования. Однако мало создать высокопроизводительные САПР. Нужны инженеры- пользователи САПР, недостаток которых остро ощущается в настоящее время.
С этой целью начинается преподавание основных навыков использования вычислительной техники при проектировании предприятий общественного питания и мясной промышленности.
Современный уровень программных и технических средств вычислительной техники позволяет перейти от традици онных ручных методов проектирования частных технологических процессов и компоновочно-планировочных реше ний отдельных производств к новым информационным технологиям с ис пользованием персональных компью теров на базе автоматизированной сис темы подготовки конструкторской до кументации, удовлетворяющей стандар там ЕСКД.
При этом важнейшей задачей, реша емой внедрением АРМ технолога в про изводство, является разработка и прак тическая реализация инструментальных средств, облегчающих непрофессиона лам процесс самостоятельной формали зации их индивидуальных знаний. Наи более эффективными средствами авто матизации технологического проекти рования являются постоянно развива ющиеся интерактивные средства подго товки технологической документации, обеспечивающие режим диалога «чело век — компьютер».
Несмотря на значительное количе ство однообразных типовых операций, формирующих этапы процесса проек тирования, его формализация достаточ но сложна и относительно трудоемка. Только с появлением достаточно дешевой и доступной микропроцессорной техники этот процесс стал объективной реальностью, что и привело к возник новению и широкому распространению в начале 60-х годов систем автомати зированного проектирования (САПР), которые сегодня охватывают практи чески весь спектр проблем, связанных с проектной деятельностью (графических, аналитических, экономических, эргоно мических, эстетических).
С автоматизированным проектиро ванием (АП), возникшим на базе дос тижений частных технических дисцип лин, вычислительной математики и тех ники, связаны принципиально новые возможности создания технологических процессов, отвечающих современным требованиям организации производст ва с учетом комплекса архитектурно-строительных, культурных, социально-экономических, технических и эколо гических аспектов.
Объектами проектно- конструкторской деятельности при автоматизированном проектировании являются, с одной стороны, проект предприятия, цеха, участка производства, а с другой процесс проектирования, которые рассматриваются с позиций системного подхода.
Многие положения, принципы, приемы традиционного инженера проектирования совместимы с требованиями автоматизации и оказали oпределенное влияние на методологию современного АП. В частных технических дисциплинах зародились и получили развитие принципы проектирования технологических процессов и пocтроения технических объектов, приемы и типовые последовательности выполнения проектных задач, системы основных понятий, терминов, классификаций, оценок проектируемых объектов.
Вычислительная математика позволила создать алгоритм и автоматизировать ряд проектных процедур, имеющих известную математическую интерпретацию. В связи с этим формализация задач, выбор и разработка математических моделей, методов и алгоритмов выполнения проектных процедур в значительной мере определяют содержание теории АП. Необходимое условие для создания алгоритмов проектных процедур – наличие соответствующих средств вычислительной техники.
ПРИНЦИПЫ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Проектирование объекта связано с созданием, преобразованиями и представлением в принятой форме образа этого объекта. Образ объекта или его составных частей может созда ваться в воображении человека в результате творческо го процесса или генерироваться по некоторым алгорит мам в процессе взаимодействия человека и ЭВМ. В лю бом случае проектирование начинается при наличии задания на проектирование, которое отражает потреб ности общества в получении некоторого технического изделия. Это задание представляется в виде тех или иных документов и является исходным (первичным) описани ем объекта. Результатом проектирования, как правило, служит полный комплект документации, содержащий достаточные сведения для изготовления объекта в заданных условиях. Эта документация представляет собой окончательное описание объекта..
Проектирование — процесс, заключающийся в преобразовании исходного описания объекта в окончательное описание на основе выполнения комплекса работ исследо вательского, расчетного и конструкторского характера.
Проектирование, при котором все или часть проектных решений получают путем взаимодействия человека и ЭВМ, называют автоматизированным, а проектирование, при котором ЭВМ не используется, — неавтоматизиро ванным.
Описания технических объектов должны быть по сложности согласованы с возможностями восприятия человеком и возможностями оперирования описаниями в процессе их преобразования с помощью имеющихся средств проектирования. Однако выполнить это требование в рамках некоторого единого описания, не расчленяя его на некоторые составные части, удается лишь для прос тых изделий. Как правило, требуется структурирование описаний и соответствующее расчленение представлений о проектируемых объектах на иерархические уровни и аспекты. Это позволяет распределять работы по проек тированию сложных объектов между подразделениями проектной организации, что способствует повышению эффективности и производительности труда проектиров щиков.
Разделение описаний по степени детализации отображаемых свойств и характеристик объекта лежит в основе блочно-иерархического подхода к проектированию и при водит к появлению иерархических уровней (уровней аб страгирования) в представлениях о проектируемом объекте.
Таким образом, принцип иерархичности означает структурирование представлений об объектах проекти рования по степени детальности описаний, а принцип декомпозиции (блочности) — разбиение представлений каждого уровня на ряд составных частей (блоков) с воз можностями раздельного (поблочного) проектирования объектов.
Системный подход при решении за дач проектирования технологических процессов позволяет применить блочно-иерархический под ход. Объект разбива ется на конечное число блоков (подсис тем 1-го уровня), допускающих раздель ное проектирование, каждый из кото рых, в свою очередь, разбивается на ко нечное число блоков (подсистем 2-го уровня), и так далее до тех пор, пока не будут получены блоки (подсистемы), ко торые принимаются неделимыми.
Подсистемами первого уровня при проектировании предприятия могут слу жить строительная, технологическая, санитарно-техническая, теплотехническая, энерготехническая и другие части. Даль нейшее применение иерархического и блочного деления, например для тех нологической части, приводит к выделе нию элементов, характеризующих функ циональное назначение, функцию, струк туру, компоновочно-планировочное ре шение и организацию.
Рисунок 1 – Блочно-иерархическая структура объекта проектирования
Функциональное назначение опре деляется целью и назначением проек тируемой технологической части, ас сортиментом и технико-экономически ми показателями производства.
Функция характеризуется процессом (процессами) преобразования сырья в готовую продукцию и формирования комплекса показателей качества про дукта, описывается технологическими операциями и связями между ними (тех нологическими схемами).
Структура определяется составом технологического оборудования (типом оборудования), его количеством и ма териальной связью между единицами оборудования (жесткой, гибкой).
Компоновочно-планировочное ре шение представляет собой схему распо ложения оборудования и коммуника ционных связей на площадях цеха (от деления, участка) с привязкой оборудо вания к энергоносителям, характеризу ется структурой площадей и коммуни кационными связями.
Организация процесса проектирова ния определяет законы работы с проек тируемой системой. Непосредственны ми элементами организации являются материальные, трудовые и энергетичес кие ресурсы.
Если ре шение задач высоких иерархических уровней предшест вует решению задач более низких иерархических уров ней, то проектирование называют нисходящим. Если раньше выполняются этапы, связанные с низшими иерар хическими уровнями, проектирование называют восходя щим.
У каждого из этих двух видов проектирования имеют ся преимущества и недостатки. При нисходящем проек тировании система разрабатывается в условиях, когда ее элементы еще не определены и, следовательно, сведения о их возможностях и свойствах носят предположительный характер.
При восходящем проектировании, наоборот, элементы проектируются раньше системы, и, следователь но, предположительный характер имеют требования к элементам. В обоих случаях из-за отсутствия исчерпы вающей исходной информации имеют место отклонения от потенциально возмож ных оптимальных техни ческих результатов. Од нако нужно помнить, что подобные отклонения не избежны при блочно-иерархическом подходе к проектированию и что какой-либо приемлемой альтернативы блочно-иерархическому подходу при проектировании сложных объектов не существует. Поэтому оптимальность результатов блочно-иерархического проектирования следует рассматривать с позиций технико-экономических показателей, включаю щих в себя, в частности, материальные и временные за траты на проектирование.
При архитектурно-строительном проектиро вании промышленных предприятий выделяют иерархические уровни отдельных зданий, комплекса зданий, города, региона, на каждом из которых элементами являются системы предшествующего более низкого иерархического уровня.
Проектирование как процесс, раз вивающийся во времени, делится на стадии, этапы, проектные процедуры и операции.
При проектировании предприятий выделяют стадии предпроектных иссле дований, формирования технического задания и технического проекта.
На стадии предпроектных исследо ваний и формирования технического задания на основании изучения по требностей общества в получении но вых изделий, научно-технических дос тижений в данной и смежной отраслях промышленности, имеющихся ресур сов (резервов) определяют назначение, основные принципы построения тех нического объекта и формулируют тех ническое задание (ТЗ) на его проекти рование.
На стадии технического проекта осу ществляют всестороннюю проработку всех частей проекта, конкретизируют и детализируют предлагаемые техничес кие решения.
Этап проектирования ~ условно вы деленная часть процесса проектирова ния, в результате чего принимается проектное решение (совокупность про ектных решений), необходимое и до статочное для продолжения процесса проектирования. Так, при выполнении технологической части, таким эта пом является проектирование функ ции (обоснование технологических ре жимов производства, выбор техноло гических схем и т.д.), структуры (под бор и расчет технологического обору дования), компоновочно-планировоч ных решений, вклющая расчет площа дей основного производства и вспо могательных помещений, организацию (расчет графиков работы оборудова ния, проектирование систем управле ния и др.). При проектировании ар хитектурно-строительной части таким этапом являются унификация и типи зация производственных зданий и их элементов, объемно-планировочные ре шения (выбор этажности и основных строительных параметров, блокирова ние цехов и т.д.).
Проектная процедура — часть этапа проектирования, выполнение которой заканчивается проектным решением (выбор технологических схем, подбор технологического оборудования, расчет графиков работы оборудования и т.д.). Проектная процедура является типо вой, если она предназначена для мно гократного применения при проекти ровании многих типов объектов.
Проектная операция — составляющая часть проектной процедуры, например расчет отдельных показателей проек та, расчет реальной производительнос ти оборудования, графическое изобра жение размещения оборудования на площадях цеха.
Процесс проектирования, реализу емый на этапах проектирования, скла дывается в виде трех задач: синтеза, ана лиза, оценки и принятия решений.
Синтез заключается в генерирова нии (конструировании) возможных проектных вариантов. Различают син тез структуры (структурный синтез) и синтез параметров (параметрический синтез).
Структурный синтез — это разработ ка вариантов структуры проектируемо го объекта (его элементов и связей меж ду ними), параметрический синтез — это определение параметров при посто янной структуре. Если в процессе про ектирования необходимо найти не любой проектный вариант, а оптимальный по некоторому критерию (вектору критериев), то такой синтез соответст венно называется структурной, либо па раметрической оптимизацией.
Анализ состоит в изучении свойств и поведения проектных вариантов, полу ченных в результате синтеза. В процес се анализа устанавливают значения кон структивно-технологических и технико-экономических параметров (критери ев), которые позволяют сравнить про ектные варианты между собой.
Различают процедуры одно- и мно говариантного анализа.
При одновариантном анализе при заданных значениях внутренних и внешних параметров требуется опре делить значения выходных парамет ров объекта. При решении этой зада чи полезно использовать геометри ческую интерпретацию, связанную с понятием пространства внутренних па раметров. Это n-мерное пространст во, в котором для каждого из п внут ренних параметров хi выделена коор динатная ось. При одновариантном анализе задается также некоторая точ ка в пространстве внутренних пара метров, в которой требуется опреде лить значение выходных параметров. Подобная задача обычно сводится к однократному решению уравнений, со ставляющих математическую модель, что и обусловливает название этого вида анализа.
Многовариантный анализ заключает ся в исследовании свойств объекта в некоторой области пространства внут ренних параметров и требует много кратного решения системы уравнений (многократного выполнения одновариантного анализа).
Оценка и принятие решений заключается в общей оценке эффективности (полезности) вариантов на основе их анализа и в окончательном выборе про ектных решений.
Реализация элементов САПР пред полагает выполнение части проектных операций (действий) в рассмотренных задачах ЭВМ, не исключая при этом участие в процессе проектирования че ловека, которого принято называть ли цом, принимающим решения (ЛПР). Особенно это относится к задачам ана лиза, оценки и принятия решений, где приходится выбирать окончательные проектные варианты в условиях ком промисса (векторных оценок и конф ликта оценочных критериев).
В качестве примера можно рассмотреть процедуру выбора технологических схем производства полукопченых колбас. В этой процедуре варианты структуры представлены в виде графа возможных технологических схем, а параметрический синтез осуществляется в процессе выбора системы машин, реализующих ту или иную технологическую схему.
В общем случае процесс проектирования можно представить в виде информационно-структурной модели проектирования (ИСМП).
САПР, как научно-техническая дисциплина включает в себя:
Автоматизация технологических расчетов в решении частных задач проектирования предприятий мясной промышленности
Автоматизация технологических расчетов позволяет быстро выполнять многовариантные сырьевые расчеты, включая баланс сырья и готовой продукции, решением оптимизационных задач в технологической части проекта.
При проектировании технологических процессов мясожирового корпуса, который объединяет шесть взаимосвя занных производств — первичную пере работку скота, обработку субпродуктов, кишечного сырья, шкуросырья; производство пищевых топленых жиров, пере работку технического сырья на основа нии отраслевых норм, дифференциро ванных по регионам и областям, прово дят расчет количества голов скота и вы ход продуктов убоя (необработанные и обработанные субпродукты, кишки, шку ры, жиросырье, технические отходы).
Выполнение технологических рас четов на ЭВМ возможно путем реше ния задачи линейного программирова ния с помощью алгоритмического языка ФОРТРАН или электронных таблиц EXCEL фир мы Microsoft с использованием файлов MEAT, exl, FHK. exl, для чего необхо димы следующие исходные данные:
мощность мясожирового корпуса по выработке мяса, т в смену;
распределение (в процентах) скота по видам, возрастным группам, катего риям упитанности; для свиней — по способам обработки и категориям упи танности;
отраслевые нормативы:
убойный выход всех видов скота;
нормы сбора вторичных продуктов убоя (жира –сырца, кишечного сырья, субпродуктов, парных шкур, технического сырья);
кого сырья);
нормы выхода: пищевых топленых жиров при переработке скота разных ви дов и категорий упитанности; обрабо танных субпродуктов; кишок; шкур;
масса одной головы скота по видам и категориям упитанности.
После введения пользователем смен ной выработки и распределения скота по видам, возрастным группам, категори ям упитанности (для свиней дополни тельно — по способам обработки) про грамма выдает расчет выхода продук тов при первичной переработке скота, оформленный в виде таблицы.
Полученные расчетные данные вруч ную или автоматически заносят в файл исходных данных, который на следую щем этапе может быть использован для решения задачи оптимизации ассорти мента выпускаемой продукции, напри мер по критерию максимальной при были предприятия при выполнении ря да ограничений, в частности по массе сырья и по рецептуре.
Целевая функция представляется в следующем виде:
Пр = Цi + Цj - Хi Ci max
где Пр — максимальная прибыль предприятия; Xi — соответствующий вид сырья; Цi — цена ре ализации соответствующего вида сырья; Yj — со ответствующий вид продукции; Цj— цена реали зации соответствующего вида продукции; Сi — стоимость сырья.
Исходные данные (рецептура про дукции, коэффициенты целевой функ ции и матрица коэффициентов ограни чений), а также результаты расчетов хранят в отдельных файлах.
Алгоритм оптимизации ассортимен та продукции в технологических расче тах при проектировании представлен на рисунке.
Задача оптимизации решается с ис пользованием симплекс-метода, так как целевая (оптимизируемая) функция и все ограничения представляют собой линейные алгебраические выражения.
Предлагаемая программа позволяет не только сократить время сырьевого расчета по мясожировому производству трудовые затраты по планированию ра боты мясоперерабатывающего предпри ятия при ее использовании в производ ственной практике.
Структурная модель технологичес кого процесса обычно пред ставляется в виде ориентированного графа
Рисунок – Граф возможных вариантов проектных решений
G=(Q, У),
где Q— множество технологических операций (вершины графа); V— множество операционных связей или операционных переходов (дуги графа),
Однако при автоматизированном выполнении технологических расчетов мясоперерабатывающего производства применима матричная форма структур ной модели.
PAGE 1