Оптимизация при проектировании технических объектов

При создании систем автоматизации проектирования (САПР) в основу общего подхода к процессу проектирования закладывается алгоритм, включающий три этапа:

1) синтез,

2) анализ

3) и принятие решения (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Схема алгоритма процесса проектирования сложного технического объекта

Оптимизация (от лат. optimum – наилучший) – это про­цесс нахождения экстремума некоторой количественной величины (параметра) проектируемого объекта, представляемой в виде функ­ции (функционала). Если эта функция характеризует положитель­ное свойство объекта, то ищется максимальное ее значение, если отрицательное – то минимальное, или иначе наилучшее из некоторого множества решение, удовлет­воряющее всем требованиям, предъявляемым к проектируемому объекту.

Широкое использование во всех сферах инженерной деятель­ности различных методов и приемов оптимизации, в основе которых лежит определенный математический аппарат, позволило сформи­ровать целое направление прикладной математики, получившее название «исследование операций».

Теория оптимизации в современном представлении включает совокупность фундаментальных математических резуль­татов и численных методов, ориентированных на нахождение наи­лучших вариантов из множества альтернатив и позволяющих избежать полного перебора и сравнения возможных вариантов. Процесс оптимизации лежит в основе инженерной деятельности, направленной на проектирование новых, более эффективных и менее дорогостоящих технических объектов.

Поэ­тому главным вопросом оптимизации технологических процессов при создании САПР ТП является разработка математических моделей различных технологических объектов и их информационное обеспечение.

Сфера применения методов оптимизации в технологии машино­строения достаточно широка: проектирование отдельных структур­ных элементов технических систем, какими, например, являются ре­жимы резания, проектирование более сложных структур, таких, как технологические маршруты и операции обработки, и, наконец, про­ектирование цехов и промышленных предприятий в целом.

В рассматриваемой главе круг проблем по решению оптимиза­ционных задач ограничен теми вопросами, которые приходится решать при создании и использовании САПР ТП.