ПТТ Заочники / ПТТ_9

6.Соотношение параметров определяет принципиально важные размеры, значения параметров и их соотношения.

7.Другие особенности конструктивного исполнения могут характеризовать технический объект по физическому принципу действия, виду используемой энергии, технологическому способу изготовления, последовательности взаимодействия элементов во времени и т.д.

Представление отдельного технического решения в виде

иерархического дерева. При описании технического решения в виде иерархического дерева необходимо выполнить следующее.

1. Изучить технический объект или техническое решение,

разделить его на функциональные элементы, представляющие интерес для рассматриваемой задачи, и присвоить им наименования.

Эти названия элементов изображают в виде вершин первого уровня иерархического дерева.

2.Для каждого функционального элемента 1-го уровня определить существенные конструктивные признаки, которые изображают в виде вершин 2-го уровня.

3.Если некоторые элементы 2-го уровня недостаточно детально описывают техническое решение, то для них следует повторить п. 2.

Объединение нескольких отдельных деревьев технических

решений в одно общее И-ИЛИ-дерево. Построение общего И-ИЛИ-

дерева выполняется в следующем порядке.

1. Все множество отобранных технических решений, для которых построены И-деревья, разбивают на несколько групп, каждая из которых состоит их технических решений, наиболее близких, по строению и выполняемым функциям.

2.Для каждой группы берут отдельные элементы, относящиеся

к1-му иерархическому уровню, и строят для них свои И-ИЛИ-

деревья, где И-вершина объединяет характерные элементы и признаки 2-го уровня, а ИЛИ-вершины – альтернативные элементы и признаки.

3. И-ИЛИ-деревья, построенные для отдельных групп технических решений, объединяют в одно общее И-ИЛИ-дерево технических решений.

Если И-ИЛИ-дерево объединяет десятки и сотни вариантов технических решений, то создают терминологический словарь,

представляющий собой таблицу с такими столбцами: описание функции элемента; наименование элемента; возможные конструктивные признаки элемента; эскиз технического решения.

Расширение множества возможных технических решений.

Общее И-ИЛИ-дерево является средством компактного представления и хранения информации о известных технических решениях, а также неизвестных, которые могут быть получены путем комбинирования элементов и признаков известных технических решений. Для повышения количества патентоспособных технических решений общее И-ИЛИ-дерево необходимо расширять и дополнять.

Такое расширение и дополнение ведут на основе изучения информации о патентах и авторских свидетельствах, а также, с

помощью метода и фонда эвристических приемов.

После составление И-ИЛИ-дерева необходимо проконтролировать правильность построения. При таком контроле берут любое техническое решение в виде И-дерева и определяют

можно ли его получить из общего И-ИЛИ дерева путем исключения

ИЛИ-вершин.

9.3 Составление списка требований

Список требований должен соответствовать всему множеству технических решений, представлены в И-ИЛИ-дереве, он должен обеспечивать формирование технических заданий для выбора любого технического решения из И-ИЛИ-дерева.

Техническое задание представляет собой совокупность требований, оговаривающих необходимую степень выполнения функций объектом и его элементами при заданных условиях и ограничениях.

Общий список требований включает набор требований,

относящихся к выполнению функций технического объекта и его элементов, требования, касающиеся других групп критериев развития техники: технологические, экономические, антропологические и др.

Общий список требований разделяют на две группы:

обязательные требования, невыполнение которых приводит к прекращению функционирования технического объекта;

дополнительные требования, невыполнение которых приводит к ухудшению эффективности и работоспособности технического объекта.

Каждое требование должно иметь определенный диапазон значений. Необходимо стремиться к тому, чтобы этот диапазон имел количественное выражение. Если количественная оценка значений

требований затруднительна, то диапазон может быть выражен через шкалу порядка.

При формировании технического задания набор требований можно записать в виде

выполнения соответствующих требований.

9.4 Разработка модели оценки технических решений

Модель оценки вариантов технических решений основывается на вычислении значений требований (показателей) И-вершин,

которые выражают связь между списком требований и конструктивными признаками в И-ИЛИ-дереве.

Показатели И-вершин вычисляются через показатели их приемников (элементов и признаков, объединяемых И-вершиной).

При этом используется пять способов свертки и вычисления показателей.

1.Свертка СУМА используется в тех случаях, когда значенияч показателей И-вершины определяется суммой значений показателей

ееприемников.

2.Свертка МИНИМУМ и МАКСИМУМ применяется в тех случаях, когда значение показателя И-вершины определяется исходя

из минимального или максимального значения показателей ее

приемников.

3.Свертка СРВЗВ (средневзвешенное) используется в тех случаях, когда значение показателя И-вершины определяется через взвешенные значения показателей ее приемников и когда степени влияния показателей элементов на показатель И-вершины значительно различаются.

4.Свертка КЛАСС (классификация) применяется в тех случаях,

когда значения показателей ее приемников не различаются, т.е.

имеют шкалу наименований.

где – значение требования (показателя) для рассматриваемой И-

вершины; ,…, – показатели приемников, участвующих в свертке; – веса приемников.

При описании и кодировании модели И-вершины присваивают номер вершины и составляют список моделей для отдельных требований. Модель для требования включает его номер, тип свертки или значение требования, список номеров приемников данной вершины.

9.5 Алгоритм поиска решения на И-ИЛИ-дереве

Поиск технического решения осуществляется в два этаа. На первом этапе сужается область поиска за счет удаления из общего И-

ИЛИ-дерева вершин, которые заведомо не могут удовлетворить технического заданию искомого технического решения. На втором этапе на «урезанном» И-ИЛИ-дереве выбирают допустимые и оптимальные технические решения.

Алгоритм выполнения первого этапа включает следующие

шаги.

1.Из списка требований технического задания выбирают те, для которых тип свертки во всех промежуточных вершинах одинаков.

2.Просматривают все вершины И-ИЛИ-дерева, которые имеют оценки по списку требований, сформулированному в шаге 1. Для этих вершин проверяются ограничения и индивидуальные ограничения. Вершины, для которых какое-либо ограничение не выполняется, помечаются как временно удаленные из И-ИЛИ-дерева.

3.Просматриваются вершины И-ИЛИ-дерева в порядке от концевых вершин к корню. При этом если:

а) у какой-либо И-вершины хотя бы один приемник оказывается помеченным как временно удаленный, то эта вершина также помечается как временно удаленная;

б) у какой-либо ИЛИ-вершины все приемники помечены как временно удаляемые, то эта вершина также помечается как временно удаляемая.

Алгоритм выполнения второго этапа. Поиск технического решения осуществляется путем последовательного перебора

вариантов и сравнения их показателей со значениями требования технического задания. Имеется два варианта алгоритма поиска: без требования оптимизации и с требованием оптимизации по одному из показателей (критериев качества).

Алгоритм, работающий по принципу полного перебора имеет следующие шаги.

1.На «урезанном» И-ИЛИ-дереве выбирается техническое решение в виде И-дерева и проверяются его вершины на совместимость. Если все вершины совместимы и показатели выбранного технического решения соответствуют требованиям технического задания, то оно заносится в архив допустимых технических решений.

2.Повторяется шаг 1, пока в архиве не будет накоплено заданное число допустимых технических решений или не будет произведен полный перебор всех технических решений на И-ИЛИ-

дереве.

3.Находится (или берется из архива) допустимое техническое решение и для него запоминается значение заданного критерия качества.

4.Ищется следующее допустимое техническое решение и его критерий качества сравнивается со значением критерия качества,

записанными в памяти после выполнения шага 3. Если критерий качества найденного следующего технического решения лучше, то в памяти записывается новое значение критерия качества и соответствующее ему техническое решение. В противном случае записанное в памяти техническое решение остается неизменным.

5. Шаг 4 повторяется до тех пор, пока не будут найдены на И-

ИЛИ-дереве все допустимые технические решения. В результате в памяти будет наилучшее техническое решение.

10 Автоматизированный поиск оптимальных технических решений

10.1 Поиск оптимальных структур

Постановка задачи параметрической оптимизации. Любое

техническое решение, как правило, можно описать единым набором переменных

Которые могут изменять свои значения в некотором гиперпараллелепипеде

Где для расширения области поиска не рекомендуется накладывать жестких ограничений на , .

Математическая модель проектируемого изделия ставит в соответствие каждому набору значений (10.1) некоторый критерий качества ( ) и накладывает переменные (10.2) дополнительные