Проектирование и производство режущего инструмента (Юликов, 1987), страница 3

Существенным недостатком многих известных методик нахождения новых решений (изобретений) является также отсутствие указаний по использованию имеющихся научных данных, в том числе специальных дисциплин. Для разработки методик нахождения новых решений применительно к отраслевым задачам (в данном случае — при проектировании инструмента) необходимо: 1) испольэовать системный подход (систему проектирования режущего инструмента), обеспечивающий учет большего количества элементов прн решении творческих задач; 2) учитывать уровень сложности творческих задач, специфику отрасли и сообразно этому использовать прием1г лемые частные методики; 3) использовать практические и теоретические материалы данной отрасли.

Исходя из этих положений, предлагается использовать для нахождения новых технических решений при проектировании режущего инструмента поэлементный принцип. !.6. ОСОБЕННОСТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АНАЛИЗА Задачи анализа Пб] связаны с исследованием заданных объектов. Результаты анализа дают ответ на вопрос, какими свойствами обладает объект и насколько он хорошо удовлетворяет предъявленным требованиям, но непосредственно не содержат рекомендаций относительно того, что нужно сделать, чтобы улучшить объект и выполнить проектное задание, Несмотря на такой пассивный характер результатов анализа, его роль в процессе проектирования исключительно велика. Как правило, сложные задачи синтеза решаются при переборе вариантов.

Оценка вариантов осуществляется путем решения задач анализа. Решение задач анализа на ЗВМ производится с помощью численных методов, тесно связанных с используемыми математическими моделями. Особенности математических моделей определяют выбор методов анализа.

Е7. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕШЕНИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ Процесс совершенствования решения оптямизационных задач, вероятно, бесконечен, как бесконечен и сам процесс познания. Это связано с тем, что человек все время совершенствует оптимизационные решения с учетом новых открытий и научных знаний. А это и есть процесс все более системного (следовательно, и более точного) решения оптимизационных задач.

Проблема оптимизации является общей и важнейшей задачей для любого процесса проектирования. Задача эта сложная и до сих пор не решена методически. Так, например, не всегда удается выполнить следующие условия процесса оптимизации: сначала необходимо оптимизировать систему обслуживания страны данной продукцией (25), что определяет состав типажа, в том числе и потребность в новых или модернизированных конструкциях; оптимизация должна быть по возможности более комплексной, т. е. охватывать все три стадии прохождения продукции: проектирование, изготовление и эксплуатацию (потребление); процесс оптимизации должен осуществляться систематически за период «жизни» изготовляемого объекта путем его непрерывной модернизации на основе результатов наблюдений за эксплуатацией.

1З Оптимизация осуществляется на всех этапах и уровнях (см. рис. 1.1) процесса проектирования. При этом решаются два типа оптимизационных задач: обеспечение принятия качественных решений (выбор принципиальных решений, т. е. вида, типа и схемы конструкции) или так называемая структурная оптимизация; обоснование принятия количественных решений, т е. параметрическая оптимизация. Согласно общим положениям проектирования, проблема оптимизации имеет два основных аспекта: постановку задачи и ее рещение. В содержание постановки (формулировки) задачи входят: выбор управляющих параметров (важно отобрать существенные, с помощью которых осуществляется оптимизация); определение пределов изменения управляющих параметров (особенно важно для машинного проектирования); определение существенных технических ограничений; выбор критерия оптимизации (целевая функция).

Трудности решения оптимизационных задач заключаются не в их непосредственном решении с помощью соответствующего математического аппарата, так как последний имеется практически для всех видов оптимизационных задач. Они возникают главным образом при формулировке оптимизационной задачи и особенно при выборе критерия оптимизации (целевой функции). Зто объясняется, в первую очередь, недостаточностью информации о проектируемом объекте (особенно при решении творческих задач), начиная с 1-го этапа проектирования. Зтн трудности усугубляются тем, что принятие решений на высших уровнях (этапах) процесса проектирования более значимо, и ошибки в их принятии более решающие, чем на низших уровнях (этапах). Данные трудности решения оптимизационных задач преодолевают двумя способами: 1-й способ.

Разбиение этапа проектирования на уровни (использование блочно-иерархического принципа расчленения сложных систем и процессов их проектирования), что дает возможность при наличии исходной информации, достаточной для выполнения этого уровня, перейти к последующему уровню с дополнительной информацией предшествующего уровня. При расчленении сложной системы иа структурные части, т. е. при выделении подсистем различных уровней, возникает сложная задача полного и правильного учета «отсеченных» частей (элементов) системы, которая становится для выделенной подсистемы «окружением», Поэтому А. Холл (27) правильно отмечает, что «...одной из важнейших целей всего процесса разработки является оптимальное проведение двух функциональных границ: 1) границы, заключающей мир нашего интереса; 2) границы между системой и окружением».

Здесь также уместно отметить необходимость при установлении связей между окружением и системой 14 (подсистемой) учета второго принципа Р. Эшби (принцип эмерджеитности) [311: ю..чем больше система и чем больше различия в размерах между частью и целым, тем чаще вероятность того, что свойства целого могут сильно отличаться от свойств частейэ.

2-й способ. Итерационный процесс оптимизации конструкции более эффективный, чем 1-й, но требует использования ЭВМ. При обоих способах задачи оптимизации упрощаются, если в качестве критерия удается найти наиболее жесткое ограничение. В этом случае допустимо однокритериальное оптимальное решение. Но надо четко доказать, что выбранный критерий — главный; остальные используются в качестве ограничений. В случае отсутствия главного критерия из технических ограничений в качестве такового часто выбирают экономический показатель — стоимость.

Однако найти функцию стоимости от всех влияющих на нее параметров не всегда представляется возможным. Особенно это затруднительно при оптимизации решений творческих задач. В последнем случае часто используют обобщенный критерий, включающий в себя значимость входящих параметров (факторов), которые заменяют научно-технические обоснования их влияния на оценку. При этом оценку (баллы, очки) дают специалисты, и решение оптимизационной задачи осуществляется при машинном проектировании в диалоговой форме. Наряду с указанными трудностями решения оптимизационных задач следует отметить проблему оценки точности результатов оптимизации в зависимости от точности исходной информации и точности ее переработки, т. е.

от качества используемых теорий, методик (алгоритмов). В связи с этой проблемой следует отметить замечание В. А. Леонтьева [13[, который пишет, что к...успех применения научных теорий и проверка гипотез на практике, особенно в области оптимизации процессов, зачастую зависят от такой прозаической вещи, как информационная обеспеченность. Так, идеи стохастического управления, столь плодотворные и изящные в теоретическом аспекте, нередко становятся бесплодными из-за отсутствия необходимой статистической информации. Поэтому пользователи в реальных условиях часто предпочитают упрощенные методики корректным, но сложным, дорогостоящим, к тому же связанным с большими затратами машинного временнав...

В связи с указанным многие системотехники считают необходимым развитие новой науки — информалогии, как части теории системы, изучающей внешние и внутренние воздействия на систему, т. е. влияние достоверности информации, которая собирается и перерабатывается системой.