Этап функционального проектирования. Методы оптимизации. Особенности системного уровня, страница 2

2)  преобразование формы (согнуть, изогнуть);

3)  преобразование в пространстве (положить на бок);

4)  преобразование во времени (непрерывное/дискретное время, течение времени в обратном направлении);

5)  преобразование движения (смена направления движения);

6)  преобразование материала (смена непрозрачного материала на прозрачный);

7)  преобразование удалением (удаление трущихся поверхностей, сложение вредных факторов для взаимного уничтожения);

8)  преобразование добавлением (компенсация массы элемента соединением с элементом, имеющим подъемную силу);

9)  преобразование заменой (замена растяжения сжатием);

10) дифференциация (деление ТС на отдельные части);

11) интеграция (сосредоточение органов управления в одном месте);

12) использование профилактических мероприятий (защита);

13) использование резервов (сила ног, рук);

14) использование аналогии (пчелиные соты, научная фантастика);

15) комбинация.

Наиболее известным среди методов инженерного творчества является метод «мозгового штурма» (brainstorming).

Хорошо известно, что критика или даже боязнь критики являются преградой для творческого мышления. Разумеется, любая новая идея может оказаться ошибочной. Если же автор при этом боится критики, то он не захочет даже озвучить непроверенную мысль. В этом случае много потенциально хороших идей (или мыслей, которые могут вызвать эти идеи у других людей) оказываются потерянными. Чтобы избежать этого, был разработан именно этот метод.

Для правильного использования метода необходимо соблюдать следующие правила:

1)  любая критика и рассуждения позитивного или негативного характера запрещаются;

2)  задачей метода является генерация большого количества идей, каждая из которых может рождать другую;

3)  необходимо, чтобы поток идей был бурным, чтобы они шли одна за другой как можно быстрее.

Кроме того, с целью получения наилучших результатов рекомендуется, чтобы члены группы не были лично заинтересованными в решаемой задаче, и не были тесно связаны друг с другом. Очевидно, они должны иметь общее представление о задаче, знать и понимать ее, но не обязательно должны быть узкими специалистами в данной предметной области. Позже именно узкие специалисты займутся тем, чтобы более детально разобраться в сгенерированных идеях, дать им свою экспертную оценку и, при необходимости, развивать их дальше.

Методы оптимизации.

Проблема оптимизации имеет два аспекта:

1)  постановка задачи оптимизации путем формализации понятий «наилучший», «оптимальный»;

2)  решение задачи, которая уже имеет математическое формулирование.

Таким образом, строгие математические методы используют в оптимизации после того, как задача поставлена. Сама же постановка задачи оптимизации в значительной мере основывается на качественных рассуждениях и осуществляется специалистами в конкретной предметной области.

Оптимизация как выбор наилучшего варианта среди определенного множества понимается как наличие правила преимущества одного варианта над другим. Такое правило называют критерием оптимальности. В основе построения критерия оптимальности лежит некоторая математическая функция, которая количественно выражает качество объекта и при этом называется функцией качества или целевой функцией.

Аргументами этой функции (управляющими параметрами) являются внутренние параметры, которые можно изменять на данном этапе проектирования. Простейшим критерием оптимальности является максимум или минимум какого-то одного параметра объекта. Однако обычно объект характеризуется не одним, а целой совокупностью параметров. В связи с этим возникает необходимость рассматривать многокритериальные задачи оптимизации.

Характерной особенностью задач оптимизации технических объектов является наличие ограничений, например, на компонентные, промежуточные и схемные параметры. Ограничения на компонентные параметры обусловлены возможностями физической реализации этих параметров. Ограничения на промежуточные параметры обусловлены способом функционирования схемы ТС. Ограничения на схемные параметры обычно сформулированы пользователями в виде технических требований к ТС и носят субъективный характер.

Если оптимизация ведется без учета статистического разброса параметров, то соответствующий критерий оптимальности называют детерминированным, в противоположном случае имеем статистический критерий оптимальности. Последние в более полной мере отображают представление про качество технических объектов проектирования. Однако их использование ведет к заметному повышению сложности решения задачи.