Методы решения задач оптимизации.

Применяются два основных типа методов оптимизации: классические (метод дифференциального исчисления, метод множителей Лагранжа, вариационное исчисление) и методы математического программирования, которые включают линейное и нелинейное программирование, динамическое программирование и др.

Задачи поиска экстремума могут решаться методами дифференциального исчисления (производная в точке экстремума = 0). Для решения таких задач можно использовать метод множителей Лагранжа. Преимущество этого метода в том, что нет необходимости выражать одни переменные через другие, а также учитывать, все ли переменные независимы. Вариационное исчисление устанавливает условия, при которых функционалы достигают экстремума, и основная его цель – получение общих методов поиска экстремумов для задач с большим числом переменных.

Для многих задач оптимизации не удается подобрать аналитические методы решений. В таких случаях применяются так называемые итерационные методы (последовательного приближения) поиска экстремума. Методы математического программирования предназначены для решения многовариантных задач, связанных с выбором наилучших решений из числа многих возможных.

Задачи линейного программирования характеризуются тем, что соответствующая м модель может быть составлена с помощью линейных уравнений и неравенств, представляющих условия задачи и целевую функцию в линейной форме. Наиболее распространённым методом линейного программирования является симплекс – метод и его модификации. В специальной литературе описаны и методы нелинейного программирования, например, динамическое программирование.

Анализ (инженерный) и оптимизация должны проводиться после принятия каждого решения, которое влияет на результат проектирования.

Организация проектно – конструкторских работ.

Настоятельное требование современности – ускорение выпуска изделий машиностроения и всемерное сокращение материальных затрат на изготовление изделий. Это обуславливает жесткие требования к качеству и гибкости машиностроительного производства. Реализация этих требований возможна на основе широкого применения вычислительной техники на всех этапах производства:

• Конструкторского проектирования, где зарождается соответствующая требованиям геометрическая модель изделия;

• Технологического проектирования, где эта модель заполняется технологическими данными;

• Проектирования организации и управления производством с формированием данных о материальных и информационных потоках производства;

• Изготовления изделия путем выполнения операций над материальными объектами на основе информации, созданной на предыдущих этапах;

• Оценки качества изделия на основе сравнения требуемых и реальных характеристик.

Из пяти перечисленных этапов тр связаны с различными видами проектирования и один с конструкторским проектированием (самым важным – закладывающим основы надежности, качества и перспективности изделия). Здесь и видна роль проектно – конструкторских работ в производственном процессе.

Конструкторское проектирование осуществляет ОГК, технологическое проектирование – ОГТ, проектирование организации и управления производством – ПДО, изготовление – производственные цеха (заготовительные, механосборочные, гальванические, кузнечно – прессовые, штамповочные, термические и др.), оценку качества – служба главного метролога.

Задачи ОГК:

• Конструкторская подготовка создания новых и модернизации действующих конструкций изделий заданного уровня качества при установленных сроках, в т.ч .:

  • Прогнозирование потребности выпускаемой продукции на основе маркетинговых исследований;

  • Определение перспективы развития выпускаемых изделий;

  • Разработка полного комплекта конструкторской и нормативной документации для изготовления и эксплуатации изделий;

  • Проведение ОКР в соответствии с планами освоения новой техники;

  • Обеспечение соответствия разрабатываемых изделий требованиям стандартов, правил и норм по охране труда;

  • Обеспечение производственной и эксплуатационной технологичности конструкции изделия;

• Повышение эффективности конструирований подготовки производства и качества продукции, сокращение длительности цикла «исследование – проектирование – изготовление новой продукции» с применением системы эффективного контроля и регулирования качества разрабатываемых и осваиваемых изделий;

• Проведение авторского надзора с целью предупреждения производства и предотвращения выпуска продукции, не соответствующей установленным требованиям.

Конструкторская подготовка производства – это комплекс научно – исследовательских работ (НИР) и опытно – конструкторских работ (ОКР). Их целесообразность и необходимость подробно рассматривается и обосновывается в технико – экономическом обосновании проекта.

Документы покупных изделий должны содержать информацию, позволяющую потребителю правильно использовать изделие, проводить его техническое обслуживание, транспортировать, хранить и монтировать (то есть необходимые эксплуатационные документы).

На изделия, для которых объем сведений и указаний незначителен и их целесообразно разместить (маркировать) на самом изделии, эксплуатационные документы не составляют.

На изделия, для которых данные, необходимые для эксплуатации, сведены к двум – трем основным показателям, составляют этикетку.

Эксплуатационные документы разрабатывают, как правило, на изделие в целом, независимо от наличия эксплуатационных документов на его составные части. Для удобства пользования сведения, необходимые для эксплуатации изделия, допускается оформлять как один документ под наименованием «Руководство по эксплуатации».

Если изделие сопровождается комплектом эксплуатационных документов, составляется ведомость эксплуатационных документов для данного изделия. В нее включаются следующие документы.

1. Техническое описание. Предназначено для изучения изделия с целью его эксплуатации. Поэтому оно должно содержать описание его устройства и принципа действия, а также технические характеристики и другие сведения, необходимые потребителю, чтобы полностью использовать технические возможности изделия.

Объем сведений и иллюстраций, приведённых в техническом описании, должны быть достаточны, чтобы обеспечить правильную эксплуатацию изделия, и не содержать ничего лишнего.

Разделы технического описания: -введение; -назначение; -технические данные; -состав изделия; -устройство и работа изделия; -устройство и работа составных частей изделия; -контрольно–измерительные приборы; -инструмент и принадлежности; -размещение и монтаж; -маркирование и пломбирование; -тара и упаковка; -приложения (справочные и другие дополнительные данные)

Для конструкции любой машины важно уменьшение массы и металлоемкости, улучшение технологичности, увеличение надежности. Для каждой конкретной машины различно только значение этих факторов. Эти показатели могут служить критериями при оценке качества проектно – конструкторских разработок.

Кроме того, о качестве разработки можно судить по:

• Ее новизне – степени отсутствия элементов копирования существующих образцов (так называемая патентная чистота);

• Целесообразности принятых конструктивных решений в данных условиях (функциональная целесообразность)

• Технологичности конструктивных решений;

• Оригинальности – наличию новых и новому сочетанию известных решений (конструктивная преемственность);

• Соответствию разработки требованиям технологического прогресса в данной отрасли (красота и удобство);

• Безопасности для здоровья и жизни людей;

• Наличию резервов развития, живучести, гибкости;

• Застрахованности от морального устаревания.