загрузка...
 
4.5.Комбінаторні методи оптимізації структури технологічної системи
Повернутись до змісту

4.5.Комбінаторні методи оптимізації структури технологічної системи 4.5.1.Особливості застосування для оптимізації структури технологічної системи

Комбінаторні методи оптимізації структури технологічної системи є основою її оптимізаційного синтезу. Задачі синтезу ґрунтуються на ство­ренні варіантів структури та параметрів технологічної системи, виходя­чи із її заданих характеристик. Якщо задача ставиться як екстремальна чи оптимізаційна, тобто створення оптимального варіанта, то йдеться про оптимізаційний синтез. Основні завдання можуть бути розділені на дві взаємозв’язані групи: оптимізаційний синтез технологічного про­цесу, що реалізується технологічною системою, тобто функціональне проектування технологічної системи; оптимізаційний синтез технологіч­ного комплексу, тобто технічне проектування технологічної системи.

Проектування технологічного процесу — це створення функціо­нальної структури технологічної системи. Одну й ту ж деталь чи виріб можна виготовляти за різними технологічними процесами (функціона­льними структурами). Повний перегляд варіантів та аналіз кожного з них не завжди доступний, тому виникає необхідність застосування спе­ціальних математичних методів. При оптимізації функціональної струк­тури розв’язуються питання кількості технологічних операцій, яка ви­значається рівнем концентрації операцій, та їх послідовності. Оптимізація рівня концентрації операцій визначається тією обставиною, що недостатня концентрація призводить до надмірного зростання кількос­ті робочих позицій, що знижує надійність транспортних міжопераційних засобів. Водночас надмірна концентрація призводить до зростання складності та зниження надійності технологічної підсистеми. Тому на цьому етапі об’єктом оптимізації виступає транспортно-технологічна схема виготовлення виробу (див., наприклад, рис.2.5).

Проектування структурно-компонувальної схеми — це створення технічної структури технологічної системи (технологічного комплек­су) з обмежених комплектів уніфікованих вузлів, що часто являють со­бою функціонально незалежні агрегати або модулі. Один і той самий варіант технологічного процесу може бути реалізований різними набо­рами функціональних модулів, ці модулі можуть бути по-різному роз­ташовані в просторі технологічної системи, що також зумовлює значну кількість можливих варіантів структурно-компонувальних схем.

Взагалі задачі синтезу зводяться до виконання двох основних ета­пів або кроків: генерування можливих варіантів об’єкта, кожен з яких оцінюється за якимись критеріями ефективності; перебирання отри­маних при генеруванні варіантів структури, їх оцінка та вибір найкра­щого (в ідеальному випадку — оптимального). Алгоритмічно ці два етапи синтезу реалізуються за такою схемою. Береться початковий варіант структури, проводиться її аналіз, порівнюється із заданими ха­рактеристиками. Якщо вимоги не задовольняються, то береться но­вий варіант структури з урахуванням попереднього досвіду і процеду­ра повторюється.

Для розширення поля пошуку оптимальних варіантів технологічної системи необхідно генерувати найбільшу кількість можливих варіантів структури технологічної системи. Однак при цьому зростає об’єм ана­літичної роботи при оцінці варіантів структури. Слід додати, що мож­ливості побудови моделей для структурної оптимізації обмежені. Най­важче виявляється так сформулювати задачу, щоб вона стала доступ­ною для аналізу математичними методами. Кожний варіант структури технологічної системи, своєю чергою, може бути об’єктом параметричної оптимізації, наприклад, при оптимізації технологічних режимів. Тоді під час аналізу варіантів структури слід враховувати потенційні можливості кожної структурної побудови, які реалізуються при параметричній опти­мізації кожного з варіантів структури, тобто оцінити те, що можна “витис­нути” із даного структурного варіанта.

При механічному генеруванні можливих варіантів структури для розгляду залишається значна кількість варіантів. Тому оптимізація під час проектування може здійснюватись тільки на основі змістовного ана­літичного та експериментального дослідження технологічної системи шляхом визначення її відмінностей.

Аналіз багатьох прикладів проектування технологічних систем дає змогу виділити однакові за метою та послідовністю проектні операції оптимізаційного синтезу

 де S — аналіз та структуризація задачі проектування (виділення мно­жин елементів та їх зв’язків); G — генерування варіантів об’єднання елементів у структуру об’єкта; W— оцінка, порівняння та відсіювання неперспективних варіантів.

Перша проектна операція S — це аналіз задачі, її декомпозиція та структуризація об’єкта синтезу шляхом виділення множини вихідних елементів та зв’язків між ними.

На другій проектній операції G генеруються за допомогою комбі­наторних методів варіанти структури об’єкта на основі різних поєднань виділених вихідних елементів.

Третя проектна операція W включає оцінку кожного варіанта тех­нічної системи, відсіювання безперспективних та вибір кращого за до­помогою розроблених критеріїв та обмежень.



загрузка...