7.1.1. Применение метода оптимизации при разработке стандартов

Оптимизация объектов стандартизации обычно связывается с оптимизацией требований стандартов. Для реализации задачи оптимизации требований стандартов применяют методы оптимизации параметров объектов стандартизации (ПОС). Работы по оптимизации регулируются системой оптимизации ПОС (СОПОС). Эта система осуществляет научно-методическое, организационно-методическое и материально-техническое обеспечение работ по оптимизации ПОС. Оптимизация ПОС заключается в установлении таких значений величин, количественно характеризующих свойства объектов стандартизации (параметров), и такого их изменения во времени, при которых достигается максимально возможная в определенных условиях эффективность(максимальный эффект при заданных затратах, т.е. максимум эффекта, приходящегося на единицу затрат). Под эффектом (результатом) (Р) понимается достижение определенных экономических, технических и социальных целей. К затратам (З) относятся расход материальных, трудовых и природных ресурсов, а также потери, обусловленные появлением побочных и отрицательных результатов. Значения ПОС, которым соответствует максимально возможная эффективность, называют оптимальными; аналогично оптимальным называют уровень требований стандартов.

Оптимизация ПОС осуществляется по типовой схеме, регламентированной ГОСТ 18.101-76 (рис.13, 14).

Рис. 13. Факторы количественно оцениваемые при оптимизации (ПОС)

Рис. 14. Формы оценки эффекта и затрат

7.1.2. Требования к системе оптимизации параметров объектов стандартизации

К результатам оптимизации предъявляются следующие требования: точность, полнота, детальность, своевременность, наличие характеристик результатов.

Основным требованием является требование к точности оптимизации, т.е. близости полученных расчетным (или экспериментальным) путем оптимальных показателей качества к действительно оптимальным.

Мерой точности оптимизации могут быть отклонения найденных расчетным путем оптимальных показателей

,

или соответствующее отклонение целевой функции оптимизации

,

где и - величины целевой функции при значениях параметров, найденных расчетным путем, и действительно оптимальных соответственно.

Так как погрешности и являются случайными величинами, то их характеризуют математическими ожиданиями и среднеквадратическими отклонениями.

Полнота результатов характеризует уровень охвата оптимизацией функциональных параметров объектов, отклонения которых существенно влияют на величину целевой функции.

Детализация результатов заключается в доведении оптимизации до единичных параметров типа линейных размеров, механических свойств материала, отклонений точности.

Мерой полноты и детализации оптимизации могут служить погрешности величины целевой функции, вызванные тем, что часть параметров не охвачена оптимизацией, и тем, что оптимизация не доведена до единичных показателей.

Важным требованием к результатам оптимизации является своевременность их получения. Чем раньше относительно некоторого характерного момента времени жизненного цикла изделия производится его оптимизация с данной точностью, детализацией и полнотой, тем больше может быть пользы от оптимизации, так как её результаты могут использоваться на более ранних стадиях разработки. Поэтому есть некоторый оптимальный срок завершения оптимизации при данной точности, полноте и детализации.

Требования к методам оптимизации. Для удовлетворения указанных требований к результатам применяют количественные методы оптимизации параметров объектов. Количественные методы оптимизации базируются на теории и практике проектирования и разработки изделий, на методах исследования операций, теории сложных систем, теории приятия решений, методах моделирования при помощи ЭВМ. В зависимости от характера преобладающих процедур методы оптимизации ПОС подразделяются на теоретические (преобладают вычислительные процедуры), экспериментальные (преобладают экспериментальные процедуры) и экспериментально-теоретические (существенную роль играют как вычислительные, так и экспериментальные процедуры).

Методы оптимизации должны обеспечить динамичность (опережаемость) и комплексность оптимизации, проведение оптимизации в условиях неопределенности, осуществление анализа соответствия принятой математической модели стоящей задаче и широкое внедрение оптимизации в управление качеством объекта.

Динамичность оптимизации заключается в том, что определенные параметры являются оптимальными не для периода проведения работ по оптимизации, а для будущего периода времени создания и функционирования объекта. Опережаемость оптимизации нужна для обеспечения точности и своевременности результатов.

Комплексность оптимизации заключается в учете взаимодействия элементов объектов и их параметров и взаимодействия этого объекта с другими. Комплексность оптимизации нужна для обеспечения точности результатов: чем больше комплексность, тем найденные при оптимизации показатели качества ближе к действительно оптимальным. Но при этом увеличивается трудоемкость и длительность процесса оптимизации. Конечно, учесть все связи при оптимизации невозможно.

Необходимость производить оптимизацию в условиях существенных неопределенностей вытекает из того обстоятельства, что даже на завершающих этапах оптимизации неопределенности в критериях, показателях качества, параметрах все ещё велики. Поэтому без учета неопределенностей оптимизация может привести к существенным, трудноисправимым ошибкам.

Для достижения широкой системы оптимизации методы оптимизации должны допускать автоматизацию на базе использования ЭВМ.

Целеустремленность системы означает наличие сформированной цели (показателей качества) и определение искомых параметров таким образом, чтобы уровень достижения этой цели был максимально возможным. Отсюда следует, что при изменении условий оптимизации изменяются величины оптимальных параметров.