Модульное проектирование процесса установки ПЖД

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ  ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра «Сервис транспортных систем»

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Управление сложными объектами»

На тему: « Модульное проектирование процесса установки ПЖД»

 

Выполнил: студент

Группы 2527

Багаутдинов У.И.

Проверил:

 

Набережные Челны

2013 год 

Содержание

Введение 2

1. Формулировка целей управления 4

1.1. Модель субъекта 4

1.2. Пространство ситуаций и целей 8

2. Определение объекта управления 11

2.1. Выделение границ объекта 13

2.2. Управляемость объекта 14

3. Структурный синтез модели объекта 22

3.1. Определение входов и выходов объекта 22

3.2. Декомпозиция модели 26

3.3. Структура модели 28

4. Планирование экспериментов 38

4.1. Заполнение матрицы полного трехфакторного эксперимента 38

4.2. Проведение регрессионного анализа 41

5. Синтез управления 44

5.1. Проведение оптимизационного эксперимента 44

Заключение 46

Библиографический список 47

 

 

Введение

Применение модульного проектирования считается высшей формой деятельности в области стандартизации. При  этом стандартизация выявляет и закрепляет наиболее перспективные методы и  средства проектирования. Этот метод  способствует унификации структурных  элементов изделий. Наличие унифицированных  узлов и деталей, которые используются в различных сочетаниях, позволяет  преобразовывать конструкции одних  изделий в другие. Модульное проектирование предполагает конструктивную, технологическую  и функциональную завершенность. Сам  модуль может быть законченным изделием или являться составной частью изделия, в том числе другого функционального  назначения. Одна модульная конструктивная деталь часто используется в различных изделиях. Взаимозаменяемость элементов, универсальность конструкций ведет к высокой экономичности производства, позволяет модернизировать устаревшие части изделия заменой отдельных агрегатов, продлевая их срок службы. 

1. Формулировка целей управления

На данном этапе определяется множеством целей, которые должны быть реализованы в процессе управления. Цель здесь подразумевается как «модель будущего», т.е. некоторого предполагаемого состояния объекта, которое желательно субъекту и которое не реализуется естественным образом без вмешательства извне, т.е. без управления. Другими словами, выясняется вопрос о том, что же нужно субъекту.

1. Модель субъекта

Под субъектом управления подразумевается активная система, чьи интересы должны быть удовлетворены  в системе управления.

Здесь объектом является процесс установки ПЖД. Для достижения стратегической цели объектом управляет субъект – управляющий производством.

У субъекта имеется три потребности _{: –} уменьшение времени процесса сборки, _– уменьшение трудоемкости процесса сборки, _– уменьшение количества сборочных единиц на конвейере, каждая из которых характеризуется степенью актуальности _.

Потребности меняются во времени  в зависимости от состояния среды  и субъекта. Таким образом, в каждый момент времени субъект характеризуется  набором своих потребностей.

Актуальность потребности  не может принимать отрицательных  значений, но может быть _.

Потому как субъект, очевидно, располагает системой управления (СУ), тогда его поведение сводиться к формулировке цели управления и её достижению, т.е. к осуществлению равенства с помощью управления U. Где Z – состояние объекта, описанное как множество целей . Переход от множества целей к состоянию объекта осуществляется функцией – заданная функция, определенная на результирующих состояниях Y объекта.

Если субъект располагает  СУ, то он выступает как датчик целей, отрабатываемых СУ, при этом потребности субъекта удовлетворяются через канал Y (Рис.1.1).

Задачей субъекта, таким  образом, является эффективная формулировка целей управления. Он должен отличать «хорошие» цели от «плохих». Для этого необходимо иметь функцию меры качества цели (функцию некомфортности) Выбор оптимальной цели сводиться к минимизации функции некомфортности , т.е. следует минимизировать функцию , варьируя аргумент в пределах заданного множества целей , результатом чего является наилучшая цель .

Рисунок 1.1. Схема взаимодействия субъекта с системой управления

Функцию можно определить по формуле: , где n – количество потребностей, а _{– веса потребностей, характеризующие значимость соответствующей потребности для жизнедеятельности субъекта.} Эти величины определяются с помощью экспертных оценок, но для начала необходимо провести подбор экспертов по критериям:

1. Знание субъекта управления.
2. Эрудированность в смежных областях.
3. Объективность.
4. Способность творчески мыслить.

Список экспертов выглядит следующим образом:

1. Инженер-конструктор отдела топливных систем двигателя.
2. Инженер-исследователь отдела топливных систем двигателя.
3. Инженер-технолог.
4. Ведущий инженер-конструктор.
5. Ведущий инженер-исследователь.

Используя метод взаимооценки экспертов по всем представленным критериям, найдем компетентности экспертов (Таблица 1) в области функционирования сборочной линии.

Таблица 1

Матрица компетентности экспертов

 

j	i
	1	2	3	4	5
1	-	0,9	0,95	1	1
2	0,75	-	0,8	1	1
3	0,9	0,95	-	1	1
4	0,75	0,8	0,85	-	1
5	0,5	0,6	0,7	0,7	-
kij	0,725	0,8125	0,825	0,925	1

 

Где i, j – порядковый номер эксперта,

 – среднее значение оценок экспертов, которое и выражает их компетентность.

Если компетентность эксперта равна пороговому значению , то его можно не беспокоить решением данной проблемы. Из таблицы 1 видно, что все компетентности больше порового значения, поэтому данную группу экспертов можно привлечь для проведения экспертных оценок в области функционирования сборочной линии.

Пригласим рассмотренную группу экспертов и, используя метод последовательных сравнений, определим актуальности потребностей и их веса.

Эксперты, придя к общему мнению, расположили потребности в виде массива и назначили предварительные оценки актуальности потребностей по интуиции: _, и упорядочили потребности в следующем порядке: _{Затем выполн}или сравнение целей и корректировку их оценок. Для начала эксперты сравнили с комбинацией _: пусть _{лучше (}суммарно они дают оценку 160 (85+75)), поэтому необходимо провести корректировку оценки _. Эксперты придя к согласию оценили потребность как: _{, тогда} оценки актуальности потребностей имеют вид: _{. Затем} используя оценки экспертов, вычислим веса потребностей:

 

 

 

Здесь потребности являются целями . Найдем функцию меры качества цели :

 

 

 

Потому как для определения цели управления необходимо минимизировать функцию , то цель является наиболее предпочтительнее, чем

Таким образом, минимизировав  функцию некомфортности , мы нашли цель управления – снижение стоимости процесса сборки.

Описанный механизм образования  целей управления может быть положен  в основу создания формального «датчика целей». Однако для формулировки оптимальной цели мы должны располагать двумя функциями: функцией некомфортности и функцией изменения потребностей , которая даст возможность определить потребности, возникающие в результате реализации цели . С целью выявления функции справляется только человек, с помощью существующих способов выражения целей, которые начинаются с выделения пространства ситуаций и целей.

2. Пространство ситуаций и целей

В предыдущем разделе этапа формулирования цели управления мы определили цель управления методом экспертных оценок, а для определения оптимальной цели управления необходимо выделение пространства ситуаций и целей.

Субъект в процессе общения с окружающей его средой фиксирует своё внимание на тех её параметрах (свойствах) s₁,…,s_k, которые влияют на его потребности. По значениям параметров субъект может следить за состоянием среды. Но субъект желает изменить среду, потому данное обстоятельство заставляет его искать такие параметры, которые он в состоянии изменить.

Таким образом, субъект воспринимает окружающую среду как некоторую  ситуацию, которая описывается конечным или бесконечным набором параметров: S=( s₁,…,s_k), и воспринимаемая им ситуация всегда управляема и изменяема во времени: S (U) =(s₁(U),…,s_k(U)), где U=(u₁,…,u_q) - управление субъекта, а u₁,…,u_q – управляемые параметры среды.

Указанными параметрами  s₁,…,s_k образуется пространство ситуаций {S}, которое отражается средой окружающей субъекта и различными объектами.

Определяется количество дефектов на одну сборку:

s₁=2, s₂=1, s₃=0, s₄=0, s₅=1, s₆=2, s₇=3, s₈=5, s₉=2, s₁₀=0, s₁₁=1, s₁₂=1, s₁₃=2, s₁₄=1, s₁₅=2, s₁₆=3.

Необходимо так управлять  объектом управления, чтобы количество дефектов на одну смену было минимальным.

Однако для формулирования цели субъекта удобнее оперировать не состояниями среды, а иными свойственными ему понятиями, представленных в виде целевых переменных z_i (i=1,…,p), описанных вектором Z=( z₁,…, z_p), где каждая целевая переменная определяется ситуацией S. В каждый конкретный момент z_i является числом, характеризующим значение этого целевого параметра.

Указанными  целевыми переменными образуется пространство целей {Z}, которое удобно тем, что субъект по поводу каждой его координаты может высказать свое требование, выполнение которого приведет к удовлетворению какой-то или нескольких из его потребностей A.

Здесь пространство ситуаций образуется анализом базы данных по ДТП, а целевое пространство {Z} определяется функциями:

 

 

 

 

Свою цель субъект формирует  в виде условного вектора цели Z*=( z*₁,…, z*_p), где z*_i – не числа, а требования к состоянию S среды, выраженные целевой переменной z_i = ψ_i(S). Эти требования могут иметь различный характер, но форма их представления должна быть стандартизирована, т.е. сведена к одной из следующих форм:

1. z*_i – приравнять: z*_i = a_i , где a_i – заданная величина;
2. z*_j – ограничить: z*_j ≥ b_j , где b_j – заданный порог;
3. z*_l – минимизировать: z*_l →min.

Для задания целей необходимо определить их принадлежность к одной  из этих форм, затем задать числа  a_i, b_j.

Исходя из требования сведем цель Z* как

 

Тогда .

Отражение цели в пространство ситуаций рассматривается как область , являющаяся тем состоянием среды, которое добивается субъект. Область определяется системой всех целевых требований:

 

В нашем случае целевая  область {S*} пространства ситуаций определяется следующим образом {S*}: ∑s_i→min, где i=1,…,6. Таким образом, в целевую область {S*} пространства ситуаций входят параметры {s₁, s₂, s₃, s₄, s₅, s₆}.