Диссертация (1025005), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Значения отдельных критериев полученыпассивным образом и, как правильно, не могут изменяться в процессе решениязадачи. В МВИА, процесс производится иначе. Все критерии являютсянезависимыми и управляемыми. На основе желаемых значений критериев,изначально установленных специалистами, абсолютные (или относительные)функции погрешности всех критериев свертываются в общую эквивалентнуюштрафную функцию.

Далее, наилучшие решения находятся в зависимости отусловия минимальных значений данной эквивалентной функции. В процессепоиска, специалисты ЖЦИ могут непосредственно обсуждать полученныерезультаты, уступать друг другу и управлять каждыми отдельными критериямис целью получения согласованных решений в каждой конкретной ситуациипроизводства.4.3.Выводы по главе 41. Разработана математическая модель ПБ, интегрирующая информациюразных этапов ЖЦИ в едином информационном пространстве.-Модельпозволяетвполноймереописатьфункциональныехарактеристики станка, а также требования, поставленные в виде ограничений.- Излагаемый алгоритм позволяет по заданному вектору управляющихпараметровс учетом конструктивных, расчетных и технологическихограничений автоматически рассчитать основные критерии качества изделия.2.Предложенпредназначенныйдляметодвизуально-интерактивногопринятиярешенийприанализа,многокритериальномпроектировании и совершенствовании сложных наукоемких изделий с цельюнахожденияраззличныхрациональныхучастниковрешений,ЖЦИ.ГлавнаяудовлетворяющихидеяМВИАтребованиямзаключаетсяв104использовании современных методов однокритериальной оптимизации вкачествеинструментадлямногокритериальных проблемах.нахождениядопустимыхрешенийв105ГЛАВА 5.

ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ, ТЕСТИРОВАНИЯ,ЧИСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ5.1. Автоматизированное управление процессом принятия решений припроектировании пильного модуля с помощью разработанной прикладнойпрограммыНа основе алгоритма метода визуально-интерактивного анализа иматематической модели, представленных в главе 4, был разработанаприкладная программа «VIAM» для автоматизации и управления процессомпринятиярешенийпримногокритериальномпроектированииисовершенствовании пильного блока лесопильного станка.Блок расчетаустойчивостиБлок расчетасобственнойчастотыБлок расчетауравновешенныхсхемБлок расчета нажесткость, прочность,долговечностьПакет авторской программы «VIAM» для управления процессомпринятия решений при проектировании пильного блокаРациональные согласованные варианты пильного блокаРис.

5.1. Структура пакета прикладных программ «VIAM» для управленияпроцессом принятия решений при проектировании ПБ лесопильного станка.106Программа составлена на языке MAPLE [137, 138] и предназначена дляиспользования персональными электронными вычислительными машинами(ПЭВМ) средней и высокой производительности. Ниже представлены краткиехарактеристики программ (Рис. 5.1). Исходными данными для задачимногокритериального синтеза многопильного станка являются формулы ипроцедуры вычисления функциональных ограничений или критериев качестваиз разных этапов ЖЦ станка.Результатами процесса синтеза являютсяоптимальные параметры станка, которые будут удовлетворять требованиям иограничениям всех участников в ЖЦ.Рассмотрим пример задачи управления процессом многокритериальногопроектирования ПБ многопильного станка нового типа, математическая моделькоторого была сформулирована выше.5.1.1.

Определение области значения критериевДля определения области (минимальное и максимальное) каждогокритерия для интерактивной таблицы {2} используются современные методы иалгоритмыоднокритериальнойоптимизации.Находятсяэкстремальныезначения 9 критериев с учётом ограничений и заносятся в интерактивнуютаблицу (Таблица 9).На самом деле необходимо максимизировать критерии 3, 4, 6, 7, 8(Таблица 9). Однако, для облегчения процессов анализа и сравнения, задачасводится к нахождению минимума их противоположных значений. В даннойтаблице, области значений 9 критериев были указаны в 9 колонках,соответственно.Наоснованииэтихданных,экспертыустанавливаютжелательные пороговые значения для каждого из критерия.

Как правильно всеспециалисты стремятся установить критерии с наилучшими (минимальными)значениями).107Таблица 9.Интерактивная таблица {2}MAXФ1MAXФ2MAXФ3MAXФ4 =MAXФ5MAXФ6MAXФ7MAXФ8MAXФ9= 2,72= 1,06= –50,1–3000= 2000=–2000=–997= –50,0=2………………………[Ф1][Ф2][Ф3][Ф4][Ф5][Ф6][Ф7][Ф8][Ф9]………………………MINФ1MINФ2MINФ3MINФ4 =MINФ5 =MINФ6 =MINФ7 =MINФ8 =MINФ9 == 0,37= 0,85= –124,8–9800871,2–3000–4003,8–122,71,1противопопротивоположнаяМассаРазмер min min“Низшаясобственнаячастота” minпротивоположная“Критическаячастотавращениявалов” minпротивопоСилаложнаянатяжен“Рабочаяиячастотаполотнавращения minстанка” minложная“Устойчивпротивопоаяложная “способносНачальнаятьжесткостьполотнаполотна ”при minТолщинаполотна minрезании” min5.1.2.

Ситуация 1В реальном условии производства, наиболее важными являютсятребования заказчика. Предположим, что имеется один заказчик, и для негоособо важным является критерий массы станка (причина может заключаться втом, что в данной компании станок часто необходимо транспортироватьсямежду цехами для общего пользования с экономической целью). Кроме того,заказчику важны также критерии высокой производительности, длительногосрока службы и малой потери древесины в опилки. Данный станокхарактеризуется чем, что при его работе все 6 пильных модулей вращаются соскоростью валов станка. Силы инерции, значение которых пропорциональномассе вращающих пильных модулей и квадрату скорости вращения валов,воздействуют на подшипники пильных модулей и валы, сокращая их срок ихслужбы.

В соответствии с требованиями заказчика и характеристик станка,специалисты решили, что особым приоритетом является снижение массыпильных модулей Ф1. Вторым приоритетом, в соответствии с требованиями108заказчика,будет критерий производительности Ф6, который соответствуетскорости вращения валов n.Также необходимо отметить, что с целью повышения жесткости пильноеполотно предварительно растягивается силой F0=Ф5. Данные силы натяженияполотен действуют на валы и опорные подшипники, что также и сокращает ихдолговечность. Кроме того, чем больше сила F0, тем больше размеры валов иподшипников, что негативно влияет на критерий массы.

Таким образом,критерий Ф5=F0 непосредственно влияет на два вышесказанных критерия,поэтому он занимает 3-й приоритет. В дополнение к первым трем критериям,чтобы удовлетворить требованию снижения потери древесины,толщинупильного полотна также необходимо свести к минимуму, поэтому Ф9 = tявляется критерием оптимальности 4-ого приоритета. Остальные критерии,хотя и не были отмечены заказчиком, но они также влияют на качество станка.Среди них, самым важным является критерий Ф3, соответствующий низшейсобственной частоте колебания пильного модуля f0. В случае, когда частотавращающегося вала стремится к f0, происходит нежелательный колебательныйрезонанс, вызывающий разрушение пильных полотен. Таким образом, верхнимпределом частоты вращения валов является низшая частота f0, непосредственноограничивающаяпроизводительностьстанка.Поэтому,необходимооптимизировать Ф3=-f0 для расширения диапазона рабочей частоты вращениястанка.Далее, критерий Ф4, соответствующий критической частоте вращениявалов ncr, используется для оценки устойчивой способности пильного полотнапри холостом ходе под действием сил инерции.

Хотя потеря устойчивостиплоской формы полотна не так опасна, как резонансное колебание, но тем неменее, может привести к потере работоспособности полотен. Поэтому,критерий Ф4 также должен быть оптимизирован. После того, как былаобеспечена устойчивая работоспособность пильного полотна под действиемсил инерции в холостом режиме, необходимо рассмотреть его устойчивуюработоспособность при распиловке, которая соответствует критерию Ф7.109В данном случае критерий первоначальной жесткости Ф8 и критерийразмера Ф2 не значительно влияют на качественные и эксплуатационныехарактеристикистанка, поэтому они занимают последние места в порядкерасположения приоритетов.1Технолог81f9 ≥ 09f8 ≥ 07f2 ≥ 0238Synthesis(VIAM)f7 ≥ 0f6 ≥ 06476CriteriaConstraintsЗаказчик2f1 ≤ 0f3 ≤ 03f4 ≥ 05f5 ≥ 04Variables5Ситуация 1Порядок назначений критериальных критериев1659347РасчетчикКонструкторРис.

5.2. Ситуация 1– назначены пороговые значения для 7 криетерев9На основе вышеуказанных обсуждений, эксперты решили, что в этойситуации порядок приоритетов критериев принимает следующий вид:1659347  .Процесс решения задачи в упомянутой ситуации представлен в таблице(Таблица 10). В синем прямоугольнике стоят «локальные лучшие» значениякритериев (с учетом назначенных критериальных критериев). В фиолетовомпрямоугольнике стоят «удовлетворительные» экспертам значения критериев.Дляудобстваанализа,сравненияиназначениярациональныхкритериальных ограничений, в интерактивной таблице представлены значениякритериев существующего станка Рис.

5.3. Для визуального представленияразных решений на одном графике, все критерия были приведены вотносительном безразмерном виде is i -MIN i, i = 1..9.MAX i  MIN i110Таблица 10Процесс решения задачи в ситуации 1(S1)[Ф6]=–2900(S2)[Ф6]=–2760(S3)[Ф9]=1,70(S4)Ф3 =-111Ф4 =-4200(S5)iαifiФiiαifiФiiαifiФiiαifi10,030656-1358,70,5002410,030009-19520,4999110,03-1673,20,499810,03-169020,0600120,31,056320,0600051,11,05420,0667,31,05520,0656,53Фi0,499841,055-87,672-108,0631,80-136,41-118,931,676-91,463-111,1831,70-94,426-111,65iαifiФi10,03-1666,50,500220,0600280,51,054131,70-99,786-111,621,90540,018491239,2-444640,00019553-4207,640,00026666,92-426240,0001659-4248,140,00244659,07-4198,250,25,60492000560,110711,3817-2963,760,199470,03698647,712154350,224,963155050,226,24258,548-28046155013,37372000104,-1009,97154329362-1790,6715505002-1171,371550649882963,7509,9-50,1828041290,6-79,382774671,3-55,082775,6708,8-2775,6-1208,8-56,59–979,331,6059–6430,61,999–2771,61,6769–2958,71,7071550,37515-123882798,3738-57,59–29651,700,07145412,248-277460,068918560,199570,06894223,9891550,312,749-2798,3В таблице (Таблица 10), оптимальное значение 1-го критерия 1 естьMIN1  0.371 .После обсуждения эксперты решили, что значение 1 ≤0.5является достаточно хорошим, поэтому назначили пороговое значение1   0.5с целью нахождения большего количества решений, среди которыхможно будет выделить решения, улучшающие значения других критериев.Добавлено ограничение  1  1   0  в процессе поиска наименьшеговозможного значения критерия 6.

В результате было получено решение (S1) случшим значением критерия 6 min6  2963,7 (после уступки критерия 1).После обсуждения, эксперты решили, что если бы скорость вращения валадостигла значения 2900 об/мин, то процесс поиска считался бы успешным.Поэтому они выбрали пороговое значение 6   2900 . Добавляя ограничение      0 66решениепри поиске минимального значения критерия 5, получаем(S2). По данному решению, хотя критерии 1 и 6 считаются111удовлетворительными, а критерий 5 стремился к лучшему значению, однакокритерий Ф9 = 1,99 считается плохим.

Характеристики

Список файлов диссертации