Tự động hóa quá trình xây dựng mô hình toán đa mục tiêu và ứng dụng trong thiết kế máy xẻ gỗ dạng khung kiểu mới

Nội dung text: Tự động hóa quá trình xây dựng mô hình toán đa mục tiêu và ứng dụng trong thiết kế máy xẻ gỗ dạng khung kiểu mới

1. Tuyển tập Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ nhất về Động lực học và Điều khiển Đà Nẵng, ngày 19-20/7/2019, tr. 255-260, DOI 10.15625/vap.2019000287 Tự động hóa quá trình xây dựng mô hình toán đa mục tiêu và ứng dụng trong thiết kế máy xẻ gỗ dạng khung kiểu mới Đặng Hoàng Minh1*, Phùng Văn Bình2, Bùi Văn Phương3, Nguyễn Việt Đức4 1Khoa Công nghệ Cơ khí, Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, 2Khoa Hàng không Vũ trụ, Học viện Kỹ thuật Quân sự, 3Đại học Kỹ thuật Quốc gia Matx-cơ-va mang tên N.E. Bauman, 4Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy Lợi, E-mail: danghoangminh@iuh.edu.vn Tóm tắt nhiều lần cho đến khi chất lượng sản phẩm thiết kế đạt Bài báo đề xuất một phương pháp tự động hóa quá trình được yêu cầu mong muốn. Cùng với sự phát triển của xây dựng và giải mô hình toán đa mục tiêu khi thiết kế các hệ khoa học kỹ thuật, khoa học tính toán, cơ sở dữ liệu và thống cơ khí phức tạp. Mấu chốt của phương pháp nằm ở 5 quản lý thông tin thì mô hình này được áp dụng mãnh mẽ bước cơ bản, bao gồm: xây dựng sơ đồ cây mục tiêu; xây dựng cho đến ngày nay, và phù hợp để sản xuất ra những sản sơ đồ “yêu cầu – bộ phận – tham biến”; xây dựng quy trình thiết phẩm bền vững ở những công ty và cơ sở sản xuất có kế ứng với bối cảnh sản xuất cụ thể; xây dựng mô hình toán với năng lực tốt về tài chính. bảng định tuyến; giải mô hình toán đa mục tiêu với Để tăng mức độ cạnh tranh của sản phẩm thì quy VIAM/VIAT. Phương pháp mới này sẽ tạo nên một quy trình trình thiết kế nói trên ngày nay còn được áp dụng thêm tổng quát, cho phép thiết kế các hệ thống cơ khí phức tạp từ khái niệm quản lý vòng đời một cách chặt chẽ [10-11]. những hệ thống tương tự đã có hoặc thậm chí từ ban đầu, không Theo đó cho phép tham gia vào quá trình thiết kế vòng phụ thuộc vào mức độ phức tạp của nó. đời sản phẩm chuyên gia thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau, như các nhà kỹ thuật thiết kế phân tích, các nhà kinh tế Từ khóa: quy trình thiết kế, tự động hóa thiết kế, thiết kế đa đánh giá thị trường, các nhà mỹ thuật công nghiệp tạo mục tiêu, mô hình toán, ra quyết định. dáng cho sản phẩm, các nhà bảo trì dự đoán và xử lý các hỏng hóc sản phẩm có thể xảy ra, các nhà chế tạo, kỹ sư 1. Mở đầu tính toán, kỹ sư vật liệu, Khi đó quá trình kiểm soát chất lượng sản phẩm được tiến hành từ lúc bắt đầu dự án Thiết kế máy móc và các hệ thống cơ khí luôn là một và thực hiện trong suốt quá trình thiết kế sản phẩm. Mặc lĩnh vực quan trọng và cấp thiết trong đời sống, kỹ thuật dù về lý thuyết thì sự tham gia ý kiến của nhiều chuyên và xã hội. Trong những năm gần đây với sự phát triển của gia thuộc nhiều lĩnh vực để quản lý vòng đời sản phẩm sẽ khoa học máy tính, thiết kế cơ khí được nhắc đến rất dẫn tới chất lượng của các hệ thống cơ khí được tạo ra tốt nhiều trong mối liên hệ với nhiều khái niệm khác nhau, hơn và tiết kiệm thời gian hơn (cho việc thử và sai), như lý thuyết về hệ thống, tự động hóa, quản lý vòng đời nhưng đối với những hệ thống phức tạp và mới thì mô sản phẩm, và gần đây nhất là nền công nghiệp 4.0. Có rất hình quản lý này sẽ vô cùng phức tạp. Bởi lẽ về bản chất, nhiều tài liệu và công trình giới thiệu về phân loại và các bài toán thiết kế trong một môi trường có nhiều chuyên phương pháp thiết kế cơ khí. Mỗi một phương pháp đều gia như mô hình quản lý vòng đời sản phẩm là bài toán đa mục tiêu phức tạp. Sự phức tạp không chỉ thể hiện ở có triết lý cũng như cách tiếp cận khác nhau. việc giải các bài toán mà còn ở vấn đề xây dựng mô hình Phổ biến nhất và được áp dụng ở đa số các đơn vị sản toán. Rất nhiều các công cụ tối ưu hóa đa mục tiêu phát xuất cơ khí hiện nay là mô hình thiết kế truyền thống, hay triển mạnh mẽ như giải thuật tiến hóa, bầy đàn, trí tuệ còn gọi là “vượt rào cản” [1]. Theo đó thiết kế được bắt nhân tạo, phương pháp tương tác và phân tích trực quan đầu từ việc xác định nhu cầu sản phẩm đến khâu chế tạo v.v đã được ra đời để giải quyết bài toán đa mục tiêu sản phẩm. Đặc điểm của mô hình này là các khâu hầu trong thiết kế [12-17]. Nhưng trong những công trình này, như hoạt động độc lập và theo tuần tự, mỗi khâu có nhiều các tác giả thường chỉ tập trung vào phương pháp giải chuyên gia khác nhau phối hợp thực hiện. Theo mô hình quyết các mô hình toán đa mục tiêu của đối tượng. Tuy này, nhà thiết kế thường tập trung vào việc tìm được một nhiên lại tồn tại một vấn đề quan trọng khác chính là độ phương án đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đặt ra, chứ chưa tin cậy của mô hình toán. Nếu như mô hình toán không chưa chú trọng nhiều đến việc tìm phương án thiết kế tối phản ảnh chính xác về bản chất vận hành vật lý của hệ thống thì kết quả từ những công cụ tối ưu hóa nói trên sẽ ưu cho sản phẩm. Tuy nhiên chi phí cho quá trình thiết kế có thể không đúng đắn và thậm chí vô nghĩa. Trong mô lại thấp nên ở hầu hết các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ ngày hình toán sẽ chứa đựng tất cả những lĩnh vực khoa học nay vẫn áp dụng mô hình này. liên quan đến hệ thống cơ khí cần thiết kế, mọi yêu cầu Trong những năm 80, quan niệm này đã có sự thay kỹ thuật, chỉ tiêu chất lượng đều được chuyển hóa thành đổi, xuất hiện những quy chuẩn thiết kế mới tiên tiến hơn mô hình toán dưới nhiều dạng thức, như các hệ thức tính [2-9], gồm các bước nhận biết nhu cầu của thị trường, toán, các bảng số liệu, các mô hình mô phỏng, các đồ thị, đưa ra yêu cầu kỹ thuật, tổng hợp, phân tích và tối ưu, v.v Trong những công trình [11-12, 18-19] các tác giả chế tạo, đánh giá sản phẩm và đưa ra thị trường. Đáng đã đề xuất một phương pháp xây dựng bảng định tuyến chú ý là trong các bước này, vòng lặp được thực hiện lại nhằm xây dựng mô hình toán chính xác và thuận lợi, tránh lặp các bước tính toán thừa trong các hàm số. Tuy
2. Đặng Hoàng Minh, Phùng Văn Bình, Bùi Văn Phương, Nguyễn Việt Đức nhiên ở mô hình toán thu được, các chuyên gia chỉ có thể đơn vị sản xuất nào cũng đủ nguồn nhân lực, tài chính và đóng góp ý kiến để thay đổi các khoảng giá trị tham biến, thời gian, cũng như những điều kiện cần thiết để thực hoặc giá trị các ràng buộc phiếm hàm ứng với các yêu hiện 100% theo các sơ đồ. cầu sản xuất ở những tình huống khác nhau. Khi thay đổi • Đa dạng hóa mô hình toán dựa vào cách các chuyên như vậy thì lời giải, tương ứng với các phương án thiết kế gia vận dụng lý thuyết, thực hiện các giản lược, xử lý các mới thu được cũng sẽ thay đổi rất nhiều. giả thiết, v.v Mặc dù vậy thì những thành tựu nói trên vẫn chưa [ ] hẳn đáp ứng được nhu cầu thiết kế một cách toàn diện. Đơn cử là ở những bối cảnh sản xuất khác nhau, thì yêu cầu về các tiêu chí sản phẩm, các ràng buộc kỹ thuật, hay Xây dựng sơ đồ cây mục tiêu “Why-How-What” nói cách khác là nhận thức về mô hình thiết kế sẽ có thể khác nhau. Dẫn tới mô hình toán cũng có thể sẽ khác nhau về nội hàm, chứ không chỉ đơn thuần là các khoảng giá trị của tham biến, ràng buộc hay tiêu chuẩn chất Xây dựng sơ đồ “Yêu cầu - Bộ phận – Tham biến” lượng như đã nói ở trên. Nghĩa là cùng một đối tượng cần thiết kế, thì mô hình toán trong các bối cảnh sản xuất khác nhau có thể là khác nhau. Tuy nhiên hiện nay chưa có nhiều công bố đề cập đến phương pháp tự động hóa Xây dựng quy trình thiết kế ứng với một bối cảnh xây dựng mô hình toán đa mục tiêu trong thiết kế các hệ sản xuất cụ thể thống cơ khí. Dễ dàng nhận thấy đây là một công việc vô cùng phức tạp vì một số lý do: phức tạp về cấu trúc hệ thống Xây dựng mô hình toán đa mục tiêu (các chi tiết, liên kết, số lượng liên kết), phức tạp về các hiện tượng vật lý vận hành trong hệ thống, phức tạp về các yêu cầu chỉ tiêu chất lượng vô cùng đa dạng và thường xuyên thay đổi trong các bối cảnh linh hoạt, phức Giái mô hình toán đa mục tiêu bằng phương pháp tạp về sự mâu thuẫn chồng chéo giữa các yêu cầu kỹ VIAM thuật, v.v Chính vì vậy, trong công trình này, chúng tôi đề xuất một chuỗi các phương pháp nhằm tự động hóa quá trình Thiết kế - Mô phỏng xây dựng và giải mô hình toán đa mục tiêu và minh họa việc áp dụng chúng cho việc thiết kế máy xẻ nhiều lưỡi dạng khung kiểu mới [11]. Gia công và chế tạo 2. Tự động hóa quá trình xây dựng mô hình toán và phương pháp giải [ ] Trong bài báo này, phương pháp mới mà các tác giả Hình 1. Quy trình thiết kế theo phương pháp mới đề xuất để thiết kế một hệ thống cơ khí được trình bày • Lợi ích của bảng định tuyến trong việc miêu tả các trong hình 1. Điểm nổi bật khác biệt của phương pháp đề mô hình có chứa một số lượng lớn các tham biến điều xuất so với các phương pháp thiết kế hiện nay tập trung ở khiển, các ràng buộc và hàm tiêu chuẩn, vì nó cho phép 5 bước được đánh dấu đỏ trong hình 1. Nội dung triển loại trừ việc thực hiện lại các phép tính trùng lặp, dễ đọc khai và mục đích hướng tới của các bước này được thể hiểu và quản lý mô hình. hiện trong bảng 1. • Phương pháp phân tích và tương tác trực quan Sau khi tìm được lời giải đồng thuận giữa tất cả các (VIAM) có thể được xem như một “người tư vấn và phân chuyên gia của vòng đời sản phẩm hệ thông cơ khí cần xử trực tuyến” trên một bàn tròn mà ở đó các chuyên gia thiết kế, thì các kỹ sư sẽ có thể tiến hành thiết kế và mô có thể ngồi trực tiếp với nhau và cùng sử dụng công cụ phỏng nó trên máy tính, dựa vào bộ tham biến đã được này. tìm ra (Bước 6), từ đó gia công và chế tạo (Bước 7), vận Để chứng minh tính khả thi và hiệu quả của phương hành thử nghiệm, hoàn thiện, hay hoặc nếu hệ thống chưa pháp, các tác giả đã áp dụng trong việc thiết kế chế tạo đáp ứng được yêu cầu thì tiến hành lại các bước ở trên. máy xẻ gỗ dạng khung thế hệ mới sẽ được đề cập ở phần Phương pháp xây dưng mô hình toán mới có những 3. ưu điểm nổi trội sau: • Sơ đồ cây mục tiêu có thể trở thành công cụ sáng 3. Thiết kế máy xẻ gỗ dạng khung thế hệ mới chế, giúp các kỹ sư tìm kiếm ra những nguyên lý mới, giải pháp mới cho kết cấu của các hệ thống cơ khí mà họ Máy xẻ gỗ dạng khung thế hệ mới được phát triển cần thiết kế hoặc cải tiến so với những phương án đã có cách đây hơn 20 năm ở Liên bang Nga với nhiều ưu điểm trên thị trường. vượt trội so với máy xẻ dạng khung truyền thống, như hệ • Cho phép các nhà sản xuất chọn lọc, giản lược để tự cân bằng, nhỏ, gọn, tiết kiệm năng lượng [20-21]. Tuy xây dựng được một quy trình thiết kế phù hợp với bối nhiên đây cũng là một hệ thống cơ khí phức tạp mà khi cảnh hiện sản xuất hiện tại. Bởi lẽ không phải lúc nào, thiết kế cần phải thỏa mãn rất nhiều các yêu cầu .
3. Tự động hóa quá trình xây dựng mô hình toán đa mục tiêu và ứng dụng trong thiết kế máy xẻ gỗ dạng khung kiểu mới Bảng 1: Nội dung và mục đích cụ thể từng bước chính của phương pháp mới Các bước chính Nội dung triển khai Mục đích hướng đến WHY: liệt kê ra tất cả những yêu cầu về tính năng, chất lượng, đặc điểm đẩu ra của hệ thống cơ khí cần chế tạo. Hình thành rõ ràng cơ cấu, kết cấu của hệ thống cơ khí, HOW: tìm kiếm sơ bộ những nguyên lý, những cơ cấu, những giải nguyên lý vận hành và toàn bộ B1: Xây dựng sơ đồ pháp để đạt được các yêu cầu trên những công việc, kế hoạch mà cây mục tiêu WHW ta cần phải thực hiện để thiết kế WHAT/WHAT DO: liệt kê những chi tiết, cụm chi tiết, hệ thống cơ hệ thống cơ khí theo các yêu khí “cơ bản”, những hoạt động cần phải thực hiện để đạt được sự vận cầu ban đầu đặt ra hành đúng nguyên lý mà ta dự định Yêu cầu: toàn bộ những chỉ tiêu, tiêu chuẩn cần đạt được, và toàn bộ những ràng buộc nào đó xung quanh các hiện tượng vật lý sẽ xảy ra, để đảm bảo chúng xảy ra ở trong một “mức độ” cho phép Bộ phận: liệt kê toàn bộ những cụm module của hệ thống mà trực Tạo cơ sở để giúp các chuyên tiếp ảnh hưởng đến các chỉ tiêu, hay hoặc là những cụm bộ phận B2: Xây dựng mô- gia xem xét, phân tích và sàng tham gia vào những hiện tượng vật lý cần xem xét đun tổng quan YBT lọc lại, nhằm thiết kế nên một Tham số: liệt kê ra tất cả những tham số về mặt kích thước (dài, góc), quy trình phù hợp nhất động học (vận tốc, gia tốc), các thông số quán tính (khối lượng, mômen quán tính), tính chất cơ – lý của vật liệu, lực hoặc mômen, các hệ số khác, v.v mà chúng ta có thể thay đổi, điều chỉnh được khi thiết kế hoặc khi vận hành hệ thống. Trên cơ sở 2 sơ đồ ở bước 1 và 2, các chuyên gia cần xem xét và B3: Xây dựng quy sàng lọc thật kỹ rằng, trong bối cảnh hiện tại của họ, những mục tiêu trình thiết kế ứng Xác định rõ kế hoạch hành (D), điều kiện hạn chế (C) và các yêu cầu kỹ thuật liên quan đến các với một bối cảnh động cần thực hiện hiện tượng vật lý (P) nào cần phải được xem xét hàng đầu, và trình tự sản xuất cụ thể cho các D/C/P tiếp theo Hình thành bảng định tuyến là Từ một véc tơ tham biến có giá trị số cụ thể x={xi| i=1 N} (giá trị B4: Xây dựng mô một bảng sắp xếp lộ trình tính thử ban đầu), ta tính toàn bộ các phiếm hàm f= {fi| i=1 N} cũng như hình toán đa mục toán các phiếm hàm và hàm hàm mục tiêu ф={фi| i=1 N}, sau đó kiểm tra lại các điều kiện của f tiêu mục tiêu theo hướng đi từ trên cũng như tìm véctơ x tiếp theo để tối ưu ф xuống dưới B5: Giải mô hình Tìm lời giải đồng thuận nhất đa mục tiêu bằng Sử dụng các thuật toán tối ưu hóa đa mục tiêu đa dạng trong khuôn trên cơ sở thỏa hiệp giữa các công cụ VIAM [12, khổ VIAM áp dụng với mô hình toán được xây dựng từ bước 4 chuyên gia để xây dựng bộ 14-17] tham số thiết kế máy Máy xẻ gồm 6 môđun cưa được sắp xếp hợp lý để đảm hạt nhân quan trọng nhất của máy xẻ kiểu mới sẽ là các bảo hệ được tự cân bằng động. Bước 1, chúng ta sẽ xây môđun cưa, nên trong sơ đồ cây mục tiêu tổng quát, dựng sơ đồ cây mục tiêu cho loại máy xẻ gỗ dạng khung chúng ta chỉ xét những mục dùng để thiết kế nên mô-đun thế hệ mới (hình 2): cưa, hay hoặc sẽ tách riêng sơ đồ của mô-đun riêng biệt WHY HOW WHAT/WHAT DO và chi tiết. Lưu ý rằng trong sơ đồ cây mục tiêu trên vẫn Lưỡi xẻ ngắn còn khá nhiều những mục tiêu và yêu cầu khác của máy Thay thế cơ cấu tay Cơ cấu hình (máy nhỏ quay con trượt bình hành xẻ gỗ dạng khung thế hệ mới, chúng được trình bày trong gọn) các công trình [11,18-22]. Triệt tiêu lực quán Giảm thiểu 6 cụm module Vấn đề quan trọng tiếp theo của quy trình thiết kế là tính = tạo kết cấu rung lắc lệch nhau 60 độ đối xứng xây dựng sơ đồ “Yêu cầu – Bộ phận – Tham biến” (YBT) Điều chỉnh cho mô hình toán của một module cưa (hình 3). được khoảng Thay thế trục khuỷu bằng các vỏ khớp 6 cụm module Trong khuôn khổ bài báo này, các tác giả giới thiệu cách giữa các lệch nhau 60 độ 2 tình huống thiết kế đã xảy ra trên thực tế: module (bề bản lề sử dụng ổ bi rộng tấm xẻ) - Tình huống 1: Khi kinh phí của nhà sản xuất được đảm Hợp lý hóa trình tự Tính toán tìm bảo, yêu cầu tiên quyết đặt ra cho máy xẻ gỗ là chất Tăng độ bền sắp xếp các đĩa lệch các phương án cho ổ trục tâm lượng và năng suất. Nhìn vào sơ đồ YBT (hình 3), có thể nhận thấy tốc độ đẩy gỗ, hình học lưỡi cưa (bao gồm răng Khả năng căn Sử dụng lò xo Sử dụng các phần tử cưa), tốc độ và mômen quay trục sẽ ảnh hưởng trực tiếp chỉnh khi lắp hoặc phần tử đàn hồi ráp móc đến năng suất máy. Bài toán đặt gia lúc này là thiết kế và chế tạo được lưỡi cưa với hình học thỏa mãn tiêu chuẩn [ ] [ ] [ ] cao của việc cắt gỗ, cho phép trục quay cũng như mức Hình 2. Ví dụ về sơ đồ cây mục tiêu cho máy xẻ gỗ dạng tiến gỗ có giá trị lớn. Bên cạnh đó, cần xem xét các điều khung thế hệ mới kiện bền, các yêu cầu kỹ thuật khác được biểu thị rõ ràng Từ hình 2 ta có thể thấy rằng: xuất phát từ mục tiêu trong YBT. Từ đây, các chuyên gia, kỹ sư có thể xây cải thiện những nhược điểm của các máy xẻ gỗ hiện có,
4. Đặng Hoàng Minh, Phùng Văn Bình, Bùi Văn Phương, Nguyễn Việt Đức dựng được quy trình thiết kế cụ thể cho tình huống đặt ra Các thông số đầu vào: chiều cao gỗ h, tốc độ đẩy gỗ Sw, [11,18]. tốc độ quay trung bình n YÊU CẦU BỘ PHẬN THAM BIẾN Lựa chọn thông số lưỡi cưa: chiều dày, góc răng cưa, bước răng p Điều kiện về Chiều cao h t Cơ sở lý công nghệ chế Gỗ Bề rộng b Lực cắt dọc và Bán kính quay lệch tâm e, Điều kiện tạo thuyết cắt Tốc độ đẩy gỗ gỗ ngang: Fh, Fv chiều dài lưỡi cưa L công nghệ Sw chế tạo (a) Tối ưu năng suất Vỏ khớp bản lề trên/ Các kích thước Điều kiện dưới hạn chế Lực kéo căng lưỡi Tần số dao động riêng Điều vỏ kiện Tiết kiệm năng ứng suất cưa ban đầu: F0 nhỏ nhất của lưỡi cưa f01 Vị trí, khối tránh lượng Đối trọng nén (d) lượng đối trọng va Ứng suất lớn nhất Tốc độ tối đa chạm Điều kiện tránh B,r,L1,pt,az,α,Δ Điều kiện của lưỡi cưa σmax của máy xẻ nmax (b) công hưởng dao Lưỡi cưa Lực cắt ngang, bền (e) động dọc Điều kiện tối ưu về NO Thỏa mãn mặt năng lượng (c) Điều kiện tránh Phần tử đàn hồi R, l, d, H, α (a)÷(f) mất ổn định lưỡi Điều kiện tránh dao động (f) cưa Dạng móc Chiều dài, độ YES Dạng lò xo cứng Bộ thông số của lưỡi cưa Điều kiện tránh va chạm cản r, e, ρ Bánh lệch tâm Thiết kế phần tử Lựa chọn ổ trục, thiết kế vỏ răng cưa và gỗ Điều kiện Tốc độ quay n cứng, điều đàn hồi khớp bản lề, đĩa lệch tâm Điều kiện bền Trục Mô men quay M kiện bền Bộ thông số cho toàn mô-đun cưa [ ] [ ] [ ] Điều kiện bền Hình 3. Ví dụ về sơ đồ YBT cho module máy xẻ gỗ dạng Thiết kế; chế tạo; thử nghiệm sản khung kiểu mới phẩm - Tình huống 2: Khi mà công nghệ chế tạo ảnh hưởng Hình 4. Quy trình thiết kế theo tình huống 2 trực tiếp đến thiết kế. Trong bối cảnh này không thể chế tạo một lưỡi cưa có thông số hình học răng cưa và kích x x ,,,xxebtehmFn  ,,,,, ,, 12 8 1bb 0 thước tùy ý. Lưỡi cưa đã có sẵn và chỉ có thể mua được ↓ loại nhất định. Như vậy thì trong tình huống này, điều L (1); L0 (2); m0 (3); a (4); q (5); B2 (6); C (7); l1 (18) ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ kiện công nghệ chế tạo sẽ là bước khởi đầu trong quy f01 acr (8) Mc f3 Bпр (28) Wy (33) J1 (19) Ф1 trình thiết kế mà các kỹ sư cần phải thực hiện. Các thông (15) qcr (9) (22) (40) ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ (46) số hình học của lưỡi cưa sẽ trở thành những hằng số đầu ↓ ↓ ↓ ↓ qq, cr12 cr d1 ÷ Ф2 vào đã biết chứ không phải là các giá trị có thể thay đổi Frp σmax Ф3 aacr12, cr JH (20) d5 (47) f1 (38) (29) ↓ (32) và điều khiển. Tiếp theo mới đến các yêu cầu về chất (48) ↓ ↓ (21) (10÷12) ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ lượng, năng suất cũng như các ràng buộc kỹ thuật khác. ↓ Ф5 (50) σmin qc Sau khi có được sơ đồ YBT (hình 3), các chuyên gia ncr (13) f4 f5 Ф8 f7 (35) ↓ (21) ↓ ↓ (41) (42) (53) (44) sử dụng những lý thuyết và phương pháp tính toán để xây ↓ ↓ Ф6 (51) dựng nên các công thức, phương pháp tính các phiếm σa (36) Pqhcr  c hàm và tiêu chuẩn. Và dựa vào quy trình thiết kế (hình 4) Ф4 (49) f2 (39) σm (37) ↓ ↓ ↓ Ф9 (54) ta sẽ biết được các giản lược cần thiết trong các hệ thức f6 (43) Ф7 (52) f8 (45) tính toán đó. Trên cơ sở này, ứng với tình huống 1, chúng ta có thể xây dựng được mô hình toán cụ thể với sự giúp Hình 5. Ví dụ về mô hình toán với bảng định tuyến đỡ của bảng định tuyến [18] (hình 5): Mô hình toán với bảng định tuyến này cho phép từ thể về ý nghĩa vật lý cũng như các hệ thức tính toán, số một bộ giá trị tham biến đầu vào tính được 8 hàm ràng thứ tự các công thức được trình bày trong công trình [18]. buộc (f1, f2, , f8) và 9 hàm mục tiêu (Ф1, Ф2, , Ф9). Tương tự, ứng với tình huống 2, mô hình toán cũng Phương thức thể hiện này còn cho phép giảm thiểu khối được giới thiệu chi tiết trong công trình [19]. lượng tính toán bởi có một trình tự tính toán hợp lý và Với các mô hình toán xây dựng được cho tình huống loại trừ các bước tính toán trùng lặp. Thật vậy, khi cần 1 và 2, các chuyên gia có thể sử dụng công cụ VIAT, dựa tính hàm ràng buộc f6 theo một bộ giá trị 8 tham biến đầu trên VIAM để giải các mô hình toán và tìm ra các tham vào bất kỳ, ta có trình tự tính toán như sau: để xác định σa biến thiết kế. Cho tình huống 1 lời giải chi tiết được trình và σm theo các công thức (36,37) cần tính σmin và σmax bày trong [16, 17], với tình huống 2 được trình bày trong theo các công thức (35,32), mà để tính chúng cần phải [11]. tính các bước ở trước, tương tự như vậy ta đi ngược từ Mô tả cụ thể của phương pháp VIAM và công cụ dưới lên. Các mũi tên màu đỏ trong bảng cho biết “tuyến VIAT được trình bày chi tiết trong các công bố [12, đường” mà xuất phát từ 8 tham biến đầu vào và kết thúc 14-17]. Theo đó thì ý nghĩa chính của công cụ này có thể ở việc xác định f6. Tương tự như vậy ta có thể biết được được xem như một “người tư vấn và phân xử trực tuyến” lộ trình tính toán cho tất cả các phiếm hàm cũng như hàm trên một bàn tròn mà ở đó các chuyên gia có thể ngồi trực mục tiêu. Ở đây các tác giả chỉ trích lược dạng thức của tiếp với nhau và cùng sử dụng công cụ này. Bằng các bảng hình 5 nhằm minh họa cho việc xây dựng mô hình thuật toán tối ưu hóa đa mục tiêu đa dạng trong khuôn toán thiết kế đa mục tiêu mà bài báo đề cập. Chi tiết cụ khổ VIAM, với mô hình toán được cài đặt từ Block 5 thì
5. Tự động hóa quá trình xây dựng mô hình toán đa mục tiêu và ứng dụng trong thiết kế máy xẻ gỗ dạng khung kiểu mới VIAT sẽ cho phép thực hiện các công việc sau: trong mọi tình huống và bối cảnh sản xuất khác nhau. Sơ - Cho phép xác định giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của đồ cây mục tiêu trong phương pháp này còn là một công từng tiêu chuẩn có thể đạt được độc lập khi không xét tới cụ hỗ trợ sáng chế, khi cần tìm các cơ cấu và nguyên lý các tiêu chuẩn còn lại và thỏa mãn điều kiện ràng buộc làm việc mới cho các máy móc. Bên cạnh đó công cụ phiếm hàm; VIAM/VIAT dùng để giải các mô hình toán đa mục tiêu - Cho phép ấn định yêu cầu giá trị mong muốn của cũng là một công cụ đáng chú ý. Phương pháp xây dựng từng tiêu chuẩn để từ đó tìm ra miền/khoảng lời giải hợp mô hình toán này đã được ứng dụng cho việc thiết kế và lệ; chế tạo được 2 máy xẻ gỗ dạng khung thế hệ mới ở 2 tình - Nếu trong trường hợp không tìm ra lời giải, công cụ huống sản xuất khác nhau. Ngoài ra, phương pháp này sẽ sẽ cho biết lý do là vì các ràng buộc nào quá chặt chẽ, hay cũng có thể áp dụng để thiết kế các hệ thống cơ khí phức hoặc giá trị mong muốn của tiêu chuẩn nào quá khó, hay tạp khác. hoặc do các cặp tiêu chuẩn nào mâu thuẫn với nhau; - Cho phép điều chỉnh các khoảng giá trị tham biến, các giá trị điều kiện của hàm ràng buộc và tiêu chuẩn Tài liệu tham khảo mong muốn để từ đó ra được lời giải, và cái giá phải trả khi thực hiện các sự thay đổi hoặc nhượng bộ đó để tất cả [1] Nguyen Huu Loc. Cơ sở thiết kế máy. NXB Đại học Quốc các chuyên gia có cái nhìn trực quan, khách quan và từ đó Gia TPHCM, 2012. – 653 tr. quyết định xem phương án nào là phù hợp nhất. Việc làm [2] Peter Childs. Mechanical Design. này có thể kéo dài bao lâu tùy thích giữa các chuyên gia. Sau khi tìm được các tham biến thiết kế phù hợp, thỏa Butterworth-Heinemann, 2 ed., 2003. – 384 p. mãn yêu cầu của các tình huống sản xuất cụ thể thì chúng [3] Yildirim Hurmuzlu, Osita D.I. Nwokah. The Mechanical ta thực hiện các bước tiếp theo trong quy trình là thiết kế Systems Design Handbook: Modeling, Measurement, and – mô phỏng và gia công – chế tạo. Tổng hợp các kết quả Control. CRC Press, 1 ed., 2017. – 872 p. chúng ta có được các mô hình và máy như trên hình 6: [4] Stephen J. Derby. Design of Automatic Machinery. CRC Press, 2004. – 438 p. [5] Andrzej Golenko. Fundamentals of Machine Design. Wroclaw University of Technology, 2010. – 175 p. [6] David G. Ullman. The Mechanical Design Process. David Ullman LLC, 6 ed., 2017. – 480 p. [7] Richard Budynas, Keith Nisbett. Shigley's Mechanical Engineering Design. McGraw-Hill Education, 10 ed., a. Thiết kế 3D và chế tạo máy theo tình huống 1 2014. – 1104 p. [8] Bhandari V.B. Design of Machine Elements. Mc Graw Hill India, 4 ed., 2016. – 944 p. [9] Ansel C. Ugural. Mechanical Design of Machine Components. CRC Press, 2 ed., 2015. – 1034 p. [10] Dang H.M. Automation and management of design and production of composite pressure vessel by winding method, PhD Dissertation, 2013. Moscow (In Russian). [11] Phung V.B. Automation and management of the decision-making process for multi-criteria design of the Saw Unit of a multirip bench, PhD Dissertation, 2017. Moscow (In Russian). b. Thiết kế 3D và chế tạo máy theo tình huống 2 [12] Dang H.M., Phung V.B., Bui V.P., Nguyen V.D. Hình. 6 Thiết kế chế tạo máy xẻ gỗ dạng khung thế Multi-criteria design of mechanical system by using visual hệ mới trên cơ sở ứng dụng phương pháp mới interactive analysis tool. Journal of Engineering Science 4. Kết luận and Technology. Vol. 14, No. 3 (2019) 1187 – 1199 p. [13] R.B. Statnikov, S.S. Gavriushin, Dang H.M., A.R. Bài báo trình bày phương pháp động hóa quá trình xây dựng mô hình toán đa mục tiêu, vốn là một vấn đề Statnikov. Multicriteria design of composite pressure phức tạp nhất trong thiết kế và chế tạo các hệ thống cơ vessels. International Journal of Multicriteria Decision khí. Với các bước có trong phương pháp này, tất cả các Making, Vol. 4, No. 3, Pp. 252-278. yêu cầu, bộ phận chi tiết máy, các hiện tượng vật lý, các [14] S.S. Gavriushin, Dang H.M. Multi-Criteria management of tham biến điều khiển, các cơ sở lý thuyết, v.v đều được the life cycle of metal cutting process. Journal of higher sắp xếp vào các sơ đồ lược giải rõ ràng và tường minh, giúp các chuyên gia dễ nhận biết và quản lý, thay đổi
6. Đặng Hoàng Minh, Phùng Văn Bình, Bùi Văn Phương, Nguyễn Việt Đức educational institutions: Machine building, № 10, 2016, pp. 82-95. [15] Nguyen V.D. Dang H.M. High performance concrete mixture proportioning: Multi-objective optimization approach. Journal of Science of Ho Chi Minh City Open University 20(4) - 2016, pp. 65-76. [16] Gavryushin S.S., Nguyen C.D., Dang H.M., Phung V.B. Automation of Decision-Making When Designing the Saw Unit of a Multirip Bench Using the Multiple-Criteria Approach. Journal of higher educational institutions: Machine building, № 12, 2017, pp. 51-65. [17] Dang H.M., Phung V.B., Nguyen V.D. Multi-objective design for a new type of frame saw machine. International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development (IJMPERD). Vol. 9, Issue 2, Apr 2019, 449-466. [18] Phung V.B., Dang H.M. Gavriushin S.S. Development of mathematical model for management lifecycle process of new type of multirip saw machine. Science and education. MSTU. NE Bauman. № 1-2017. 87–109 p. [19] Dang H.M., Phung V.B., Nguyen V.D. Multi-criteria mathematical model for a new type of frame saw machine design. Journal of Engineering Science and Technology – Ha Noi University of Industry, 2019. 63-69 p. [20] Fonkin V. F. Saw machines and system, Eds: Woodworking industry, Russian Federation, 1979, 320 p. [21] Fonkin V. F. Wood frame saw machine and similar frame saw equipment, Eds: Woodworking industry, 1970, 302 p. [22] Blokhin M.A Creation of multi saw machine with a circular reciprocating saw blades. PhD thesis, Moscow, 2005, 303 p.