Диссертация (1172879), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Современный уровень созданиятехнических систем требует от разработчика умения формулировать (ставить)задачу исследования и осуществлять разработку такой системы, которая отвечалабы высоким техническим показателям, была бы экономически обоснована иконкурентоспособна на рынке аналогичной технической продукции [65].Сократить время исследования и разработки технических систем в настоящеевремя можно только одним способом – путем представления технологическихпроцессов в технической системе в форме математических отношений и решениясоответствующих задач на быстродействующих средствах вычислительнойтехники [66].Математическая модель компоновки должна включать условия, основанныена физическом смысле процесса размещения, требованиях нормативныхдокументов (ТР, ПБ, СП, ГОСТ и т.д.), технологических особенностях, условияхэксплуатации проектируемых систем, условиях работы оборудования, персонала,условиях обслуживания.
Система условий математической модели меняетсяисходя из постановки задачи компоновки. При этом для автоматизированногорешения поставленной задачи необходима трудоемкая разработка программногообеспечения, реализующего решение новой математической модели. Одним извыходов в данной ситуации является переложение части технологического циклапостроения модели на ЭВМ [67].Результатом реализации такого подхода должно стать, во-первых, снижениевремени проектирования компоновки промышленных объектов, во-вторых,облегчение модификации программного комплекса с применением алгоритмаавтоматизированногопостроенияматематической50моделикомпоновкипромышленных объектов, а в-третьих, и это главное – «устранение человеческогофактора», т.е.
ошибок разработчиков при проектировании, что особенно важнодля объектов повышенной опасности (ОПО).Алгоритм (рис. 2.1) автоматизированного построения математическоймодели включает в себя несколько этапов [67]:Рис.2.1 – Алгоритм построения модели- построение формализованного описания структуры технической системы,- формирование математической модели,- выбор критерия оптимальности.Каждый из этих этапов также состоит из определенной последовательностидействий, а исходной информацией для построения математической моделикомпоновки промышленных объектов является постановка задачи компоновки.512.2.
Математическое моделирования процесса создания технологическойсхемы для ОПОКак правило, задачи компоновки промышленных объектов решаются приследующих допущениях [50,66,78]:1. Рассматривается размещение в заданном объеме.2. Производственное здание строится из стандартных строительных ячеек,заданных величиной шага и пролета с типоразмерами строительных колонн.3. Зоны, в которых запрещено размещение оборудования, задаютсяаналогично размещаемым объектам, но с фиксированными координатами базовойточки.4. Размещаемые объекты аппроксимируются параллелепипедами.5. Размещаемые объекты имеют одинаковый набор параметров.При постановке задачи определяют:- перечень размещаемого оборудования и его параметры,- тип производственного помещения и его максимальные размеры,-принципиальнуютехнологическуюсхему,объемно-планировочноерешение объекта и условия компоновки, включая критерий оптимальностиполучаемых вариантов решения.ОбобщеннаяструктураматематическоймоделиописываетсяN-ориентированным гиперграфом вида [45,97]G(X,U,UL) ,(2.1)где Х – множество вершин гиперграфа;U – множество гиперребер гиперграфа;U L = {ui = < xp1; xp2 >i |l = 1,Ni} – множество ребер ориентированногоподграфаG i (X,UL) ,(2.2)заданного в виде матрицы инцидентности L = {lp1,p2}, где(2.3)52Для каждого объекта задается множество свойств SXi = {sj}∈ , ∈ 1 ,описывающих его параметры (геометрические размеры, координаты базовойточки, масса, тип).
Аналогично для каждой области размещения SUm = {sj}∈ , ∈2, (геометрические размеры, параметры строительной ячейки, типоразмерстроительных колонн, координаты базовой точки, номер этажа, тип) и длякаждого технологического соединения SUlL = {sj}∈ , ∈ 3. (координаты начала,концаиточекизменениянаправлениятрубопровода,диаметр,типтранспортировки веществ, стоимость единицы длины)/В реальных задачах зачастую ограничивается не значение свойства, а некаяфункция от свойств объектов.
Например, разница высоты расположения двухаппаратов, между которыми вещество передается самотеком и др.Алгоритм автоматизированного формирования математической модели,показан на рис. 2.2.Рис.2.2 – Алгоритм формирования модели53Дляавтоматизированногопостроенияматематическоймоделипроектировщик выбирает из имеющихся в базе знаний условия, соответствующиепостановке задачи. Для них проектировщик указывает соответствующеемножество объектов компоновки.В базе знаний условия сгруппированы согласно следующей классификации:1.
Условия размещения объекта в области.1.1. Размещение объекта в области определяется одним свойством объекта иодним свойством области.1.2. Размещение объекта в области определяется группой свойств объекта игруппой свойств области.1.3. Размещение одного объекта в области определяется размещением вданной области другого объекта.2. Правила, ограничивающие свойства области в зависимости от свойствразмещенных в ней объектов.2.1.Свойствообластиопределяетсяоднимсвойствомобъекта,расположенного в этой области.2.2.
Свойство области определяется группой свойств объекта.2.3. Свойство области определяется группой свойств группы объектов,расположенных в этой области.3. Правила, ограничивающие свойства объектов в зависимости от свойствобласти, в которой они размещены.3.1. Свойство объектов, размещенных в области, определяется однимсвойством области.3.2.
Свойство объектов, размещенных в области, определяется группойсвойств этой области.4. Правила, ограничивающие свойства объекта в зависимости от свойствдругих объектов.54В качестве критерия оптимальности проектного решения по компоновкепромышленных объектов в общем виде предложена функция от значений свойствобъектов:R (z [sj1 xi ], z [sj2 um ], z [sj3 ul ])(2.4)В качестве критерия, в зависимости от постановки задачи, может бытьиспользован критерий минимума общей стоимости технологических соединений,критерий минимума занимаемой площади, комплексный критерий приведенныхзатрат, включающий в себя капитальные и эксплуатационные затраты.Дляучетаограниченийприавтоматизированномрешениизадачикомпоновки промышленных объектов разработан алгоритм процедуры контроляограничений. Он состоит в упорядоченной проверке ограничений для каждогоразмещаемого объекта с определением выполнения всех ограничений припомощи механизма логического вывода (рис.
2.3).Рис. 2.3 - Блок схема процедуры проверки ограничений55Для проверки применен обратный механизм вывода. Из базы знаний в списоквыводов записываются все правила. Далее последовательно будем выбирать изэтого списка те правила, которые определяют свойства объекта. При этомсравнивается значение свойства, определенное правилом, с текущим значением.Если правилом определяется другое значение, то оно не рассматривается.Выбранные правила записываются в стек условий. Для последовательноизвлекаются из стека все правила, начиная с первого.
Для этого правила в списокограничений условия записываем соответствующие элементарные ограничениясвойств объектов и областей. Эти свойства могут, в свою очередь, определятьсяправилами, заданными в базе знаний.Если значение свойства объекта или области отсутствует в рабочей памяти(свойство не определено), то осуществляется поиск правил, определяющихзначение неизвестных свойств, в списке выводов.Эти правила записываются в начало стека условий. Процесс проверкипереходит к первому правилу в стеке.
Таким образом, осуществляетсяопределение свойств объектов и областей.Если все значения свойств, необходимые для определения выполненияусловия, определены, то они подставляются в функцию условия, и проверяетсявыполнение правила.Правило считается выполненным, если функция условие fp , записанная встек логических выводов, имеет значение истины (логическая 1). Если правилоне выполняется, то его номер и номер невыполненного условия заносится всписок ошибок.Проверка продолжается до последнего правила в стеке. После окончанияпроверки правила выбираются из списка ошибок. Для пользователя строитсяпротокол проверки, содержащий номер правила, номер невыполненного условияи само правило.Приведенная процедура проверки проводится для каждого объекта.
Такимобразом, устанавливается выполнение всех правил системы ограничений для56каждого объекта и области. При наличии ошибок процедура не останавливается,что позволяет за один проход проверить систему ограничений и получить списокневыполненных правил. При решении задачи компоновки на каждом шагеалгоритма изменяются свойства одного или малой группы объектов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
