автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизация сравнительного анализа и усечения технических решений

- - ^ о ^

V > и О Д л

\ 3 На правах рукописи

ЕНУРИЕА Галина Леогшдовна

АВТОМАТИЗАЦИЯ СРАВНИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА И УСЕЧЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ (НА ПРИНЕРЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЯДИЛЬНЫХ МАШН)

Специальность 05.13.12. Сианеми асаошшзахш проектирования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград 1997

Работа выполнена на кафедре систем автоматизированного проектирования и поискового конструирования Волгоградского государственного технического университета.

Научные руководителя:

доктор технических наук, профессор Половинкин А.К., кандидат технических наук, доцент Кандырин D.E.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Взятышев В.Ф. доктор технических наук, профессор Шевчук В. П.

Ведущее предприятие:

Научно-исследовательский и проектный институт автоматизации систем управления.

Защита состоится "28" мая 19Э7 г. в 10 часов, в ауд. 209 на заседании диссертационного совета К 063.076.05 Волгоградского государственного технического университета.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ВолгГГУ. Автореферат разослан " " апреля 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Водопьянов В.И.

ОКЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Проработка нового объекта на концептуальном уровне проводится со множестт м различных допущений и множеством эвристик, без введения формализмов, это составляет основную сложность автоматизации проектирования технических объектов. Основополагающими процедурами на этапе внутреннего проектирования, в значительной степени влияющими на результат проектирования являются: генерация вариантов решений, их оценивание и целенаправленное усечение. Эти процедуры вербально описаны в ряде научных источников, но в САПР не получили должного развития и представляют мало освоенную проблематику. Именно поэтому разработка инвариантных инструментальных средств, позволяющих автоматизировать названные процедуры являются настоятельной необходимостью.

Повышение качества создаваемых изделий и сокращение сроков разработки невозможно без привлечения средств автоматизации. Недостаточная эффективность САПР в области автоматизированного проектирования прядильных и других технологических машин требует разработки автоматизированных систем, базирующихся на широком спектре знаний, как в проблемной, так и смежных областях, с органическим включением проектировщика в общую архитектуру САПР.

Анализ работ в области компьютеризации начальных стадий проектирования показывает, что практически все они направлены на решение тех или иных частных задач проектирования зачастую без учета многовариантности, что не дает возможности отыскать наиболее эффективные решения по совокупности показателей качества. Именно это обстоятельство заставляет обратить особое внимание на автоматизацию формирования исходного множества вариантов, их оценивания и выбор по совокупности показателей качества Ш в критериальных постановках, позволяющих проводить последовательное усечение альтернатив по мере нарастания информированности ЛПР, что в свою очередь требует разработки программного обеспечения в свете современных концепций теории выбора и принятия решений. Для этого необходимо осуществить последовательное выделение основных этапов решения таких задач при интерактивном взаимодействии ЛПР и ЭВМ.

Таким образом необходимо разработать методику концептуального проектирования включающую генерацию альтернатив, их сравнение и выбор, а также создать инвариантные средства инструментальной поддержки.

Целями работы являются:

1.Решения задач оценки эффективности технических объектов по совокупности показателей качества, как развитие технологий проектирования.

2. Формализация постановок и решений задач выбора и принятия решений.

3. Поиск возможных путей алгоритмизации и разработки программного обеспечения для решения задач многокритериального выбора при проектировании прядильных машин.

Для достижения поставленных целей требуется решить следующие задачи:

1. Провести всесторонний анализ и разработать методику эврис-тико-формализованных процедур выбора рациональных технических решений, с учетом многокритериальности и целостности представления объекта проектирования, на примере прядильных машин.

2. Сформировать концепцию построения автоматизированной системы. поддерхкп проектирования, базирующейся на последовательном применении процедур* выбора по различным критериям, при разработке прядильных устройств.

3. Опробовать методику и автоматизированную систему поддержки на примере проектирования прядильных машн и определить границы их использования.

Основные методы исследования.

При разработке защищаемых методик иироко использовались следующие научные направления: теория систем (теория выбора и теория принятия реиений); теория частично упорядоченных множеств; теория алгоритмов и искусства программирования; теория баз данных; методов инженерного проектирования и технического творчества.

Научная новизна результатов диссертации.

1. Впервые исследована история развития прядильных машин с точки зрения изменения показателей качества и выявлены их устойчивые сочетания, являющиеся .главными факторами развития техники.

2- -Разработана методика выйора рациональных' вариантов техни-

ческих объектов, в основу которой положен алгоритм последовательного усечения исходного ¡тожества альтернатив, отличающаяся от известных формальным описанием, основанным на введении принципами оптимальности, включающего неметрические постановки. В методике использованы новые процедуры, позволяющие по задаваемому критерию выбрать наиболее перспективные для дальнейшего рассмотрения варианты.

3. Предложена модифицированная реляционная модель описания множества проектируемых систем, представляющая собой лексикографически упорядоченные ассоциативные матрицы, столбцы которых тоже упорядочены по возрастанию значений показателей качества, позволяющая эффективно осуществлять выбор допустимых и рациональных вариантов.

4.Разработаны процедуры и алгоритмы, позволяющие осуществить поиск допустимых, нехудсих и рациональных решений по Э-. Ж-, Ь-, Д-критериям.

Автор защищает.

Методику и процедуры многокритериального выбора на концептуальном этапе проектирования.

Алгоритм внутреннего проектирована технических систем на основе многокритериального выбора.

Программную реализацию алгоритма проектирования на примере прядильных машин.

Практическая ценность работы.

Разработана методика оценивания и усечения объектов при решении задач формирования обликов сложных технических систем, позволяющая получать в ходе проектной деятельности не случайные удачные результаты, а гарантированно лучшие или нехудшие, в принятом смысле, варианты решений.

Именно комплексное использование современных теорий и методологий в их системном единстве, а -акже изучение истории разви.ля техники, позволило развить существующие и предложить новые подходы к решении практических задач автоматизированного проектирования прядильного оборудования.

Разработанная в диссертации методика является инвариантной и поэтому может быть рекомендована широкому кругу специалистов разработчиков новой техники и технологии.

Создана автоматизированная инструментальная система выбора

альтернатив интерактивного типа, в которой удачно сочетается как учет мнения ЛПР. так и быстродействие машин при решении задач комбинаторного типа на ЭВМ.

Реализация результатов работы.

Диссертация выполнялась в рамках государственной научно-исследовательской работы Волгоградского, государственного технического университета, по теме "Интеллектуализация автоматизированных процессов проектирования и научных исследований" (номер государственной регистрации 01940004948).

Достоверность работы подтверждается опытом эксплуатации методики и компьютерной программы проектирования на промышленных предприятиях и в Вузах.

Апробация работа. Основные результаты диссертационной работы обсуждались на следующих конференциях: Научно-технической конференции "Теория и метода технического творчества", Ижевск, 1990; Научно-технической конференции "Законы и закономерности развития техники и начальные этапы проектирования", Новороссийск, сентябрь 1992; Международной научно-методической конференции "Инновационное проектирование в образовании, технике и технологии". Волгоград, 1995 г, сентябрь; Второй международной научно-технической конференции "Новые информационные технологии в региональной инфраструктуре", Астрахань. 1995 г. сентябрь; 3-м международном конгрессе "Конструкторско-технологическая информатика" КТИ-96, Москва, май 1996; Международной конференции "Информационные технологии в проектировании" (ИТП-96), Москва. 1-5 июля 1996 г; Всероссийской научно-технической конференции "Интеллектуальные САЛР-96". Таганрог. 1-6 сентября 1996г; Межвузовской научно-методической конференции "Современные технологии в промышленности, строительстве и высшем образовании". Камышин, 26-28 сентября 1996 г.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ.

Структура н объем работы. Диссертационная работа изложенных на 185 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти разделов и заключения, иллюстрированных 31 рисунком и 13 таблицами. списка обозначений, списка использованных источников, включающих 94 наименований, списка публикаций автора и 2 приложений.

СОДЕРЖАНКЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении к диссертационной работе обосновывается актуальность проблемы, цели и задачи исследования и дана общая характеристика разработки.

В первой главе изложены некоторые проблемы проектирования -ключевой стадии жизненного цикла технических объектов. На этапе внешнего проектирования устанавливаются формализованные признаки будущего объекта, важнейшим из кь^орых является совокупность показателей качества, определ-:ощих уровень совершенствования изделия проектирования. Основополагающим этапом проектирования является все же внутреннее проектирование, так как здесь определяется каким должен быть оптимальный объект.

Задача выбора проектных решений занимает центральное место среди прочих проблем проектирования. Теория систем, дискретная математика и некоторые другие научные направления уже долюе время разрабатывают подходы к решению проблемы зыбора, появилась даже отдельная теория выбора и принятия решения. Но в большинстве случаев разработки носят академический характер и применяются на практике лишь в очень упрощенном виде, как правило, в виде интегральных критериев: Для решения задач выбор? одного из самых распространенных классов задач, используется обширный арсенал методов. Среда различных задач выбора обычно рассматривают метрические и неметрические постановки, которые имеют существенно разные возможности.

Проанализирована и структурирована по функциональным структурам предметная область, принятая для опробывания разработанной методики проектирования и программной системы. Для исследования выбраны кольцевые прядильные машины - наиболее используемые в промышленности. Анализ произведен с точки зрения современ' ч представлений о 'проектировании технических объектов, о самих объектах, их функциях, функциональных структурах, физическом принципе действия.

Проведен ретроспективный анализ развитая, прядильных средств, начиная с момента возникновения первого; студия труда и до наших дней с целью установления причин- пврезэтда технических объектов

на следующую более совершенней схрЕнь Технические уст--

ройства Э,. выделеь.ле как яркие представители, отражающие признаки поколения, имеют революционные изменения • по сравнению с прототипом. Последовательност!' преобразований, эволюционная цепочка прядильных устройств имеет вид:

Б« -> Б, -> Бг -> . ..-> Бв; 31 -> (1=0.....п).

Анализ объектов в этой ~бласти показал, что развитие технических систем (ТС) идет в определенных направлениях, их градиент задается как показателями качества, так и их устойчивыми группами. которые передаются от одного объекта к другому, в соответствии с функциональным назначением ТО. Причем для существенного изменения прототипа в следующем поколении наиболее важны показатели качества стоящие первыми в списке приоритетности. Поэтому показатели качества могут служить главк" "чи формализованными признаками объекта проектирования, из которых формируются критерии сравнения для выбора эффективного технического решения.

Во второй главе изложена методика внутреннего проектирования технических систем, использующая эвристические методы и строгие формализованные методы, основанные на теории выбора и принятия решений, с точки зрения процедуры выбора. При этом проектировочные действия представлены как иерархия шаго_. на каждом уровне которой осуществляется процедура выбора, позволяющая исключить из дальнейшего рассмотрения не подходящие-варианты решений. То есть каждый уровень имеет свое множество известных решений и на каждом уровне формулируется собственное правило выбора решения.

Прежде всего формируется набор целей внутреннего проектирования, суть этого шага состоит в уточнении облика изделия и определении наилучших значений параметров.

Далее формируется представление о качестве вариантов и, соответственно. системе приоритетов на множестве альтернатив для выбора лучшего из них. При решении технических задач представление о качестве вариантов проектируемых объектов в формализованной постановке может характеризоваться принципом оптимальности, который задается совокупностью требований по допустимости, критериальными требованиями. Результатом этого этапа является описание правил выбора лучшего варианта (всех функций выбора: СВ.С,С0), то есть выявление совокупности ПК и критериев, на основе которых выбирают лучше альтернативы на каждой из трех пос-

ледующих стадий внутреннего проектирования.

На следующем этапе проектирования создается исходное, множество возможных технических решений Йв. Формирование множества Ов. являющегося подмножеством более общего множества всех мыслимых прошлых, настоящих и будущих 2*. Главная цель данного этапа сформировать как можно большее множество возможных элементов.

Затем_следует процедура первичного усечения исходного множества теоретически возможных альтернатив. Процесс усечения является процессом выбора альтернатив из возможных вариантов исходного однородного множества <23.С> с использованием некоторых приемов к методов. Решением задачи является нахождение Q по функции выбора С или Q=C(QB).

Пятый этап разработанной методики связан с выбором допустимых вариантов из однородного множества технических решений, обладающих достаточной информационной определенностью по значениям параметров. Задача формирования допустимого множества являемся задачей выбора, а именно <й,Сд>. Правило выбора, определяемое функцией выбора Сд или од = GS(Q), описывается условиями допустимости. Условия допустимости представляют собой совокупность условий {Yz} и совокупность огг лничений Юр}, обоснованных на этапе внешнего проектирования.

На шестом этапе выполняется выбор оптимального варианта Q0 из допустимого множества альтернатив по совокупности критериев, которыми являются в данном случае показатели качества. Решением задачи выбора О,.С0>, является множество С0,

ÜO Е Од в О,

полученное исходя из принципа оптимальности функции выбора с0. по принятым критериальным требованиям. При этом необходимо учитывать, что:

С=С0 U Сд, С, П С, = и.

Во многих проектных ситуаг ях. требующих анализа проть оречий между показателями качества,, оказывается удобным задавать на

множестве альтернатив не одну скалярную функцию С0(kj.....ki). г

совокупность К= { ...ki) показателей качества. Особен-

ность задачи выбора по совокупности показателей качества состоит в том. что ее решением является, как правило, не одно, а целое множество оптимальных по Парето, или нехудших точек. Критериальные постановки С0 могут формулироваться по-разному и, в конечном

итоге, отражав степень информированности и понимание задачи выбора проектировщиком.

Возможные альтернативы объектов проектирования, из которых производят выбор оптимального в заданном смысле решения, должны быть структурировано по однородным множествам.

Проанализированы, система^-зировакы и адаптированы способы формирования исходного множества вариантов ТР для решения задач проектирования прядильных машин, большинство из них известны: эвристический метод, морфологический, мозговой штурм, синектика, Функционально-физический. Даны примеры использования. Проведен сравнительный анализ методов генерации исходных идей. Сформулированы признаки методов генерации и оценены возможности использования методов в различных ситуациях проектирования. Данная информация положена в основу экспертной системы выбора методов генерации решений, используя продукционные правила. На основе известных методов предложена возможная методика генерации альтернативных решений на примере веретен кольцепрядильной машины.

Возможность порождения громоздкого исходного множества Ов повлекла за собой необходимость введения процедуры уменьшения мощности данного множества, в результате чег последующие этапы становятся менее трудоемкими. Методы усечения разработаны слабее, чем методы генерации. Исследованы, описаны и предложены новые методы сокращения множества возможных альтернатив к даны примеры их использования. Описаны достоинства и недостатки некоторых методов: метод последовательного упорядочивания элементов ТО. метод ограничений на применимость и сочетаемость значений фрагментов, вероятностные методы, использование эвристик. Кроме того методы проанализированы в плане симптомов, которые исполь-' зованы при формировании экспертной системы выбора методов усечения множества решений в зависимости от проектной ситуации. Даны примеры использования.

В третьей главе представлен многокритериальный выбор эффективных ТР, как последующие шаги разработанной методики внутреннего проектирования ТС.

Описаны правила выбора допустимых вариантов технических решений Од из возможных 0, исследованы условия допустимости.

Исследованы проблемы выбора рациональных вариантов технических систем. Показана критериальная постановка задач выбора по

совокупности показателей качества. Описаны критериальные требования методов выбора эффективных альтернатив, дана графическая интерпретация правил выбора.

Сила усечения при выборе во многом зависит от принятого критерия. Если рассматривать критериальные требования С0 как меру сравнения различных вариантов технических решений, то их можно классифицировать с точки зрения достоинств потенциально!": силы усечения £}д. Среди известных неметрических постановок наибольшее распространение получили: Крите-ми Слейтера (S). критерий Парето (Я) и лексикографический критерий (L), сила которых находится в соотношении: S{km) < K{kraJ < L<km>.

В соответствии с безусловным критерием предпочтения принимается, что вариант он доминирует по Парето вариант если

Mu>j) < М<а3); VI =СМ; 1 * J: l,j = О и хотя бы для одного 1 такое неравенство является строгим.

В пределе все множество допустимых вариантов йя может чыть разбито на два непересекающихся подмножества: подмножество зг-оп~ тимальных решений и подмножество неоптимальных решений.

Процедура выбора зс-оптимальных решений может быть выполнена путем сравнения значений ПК и устг .овлением отношений доминирования по правилу opt К(и) —* и1д к(ш). Для реализации этого подхода приемлемы практически все существующие методы декретной оптимизации. Кроме того парето-оптималькые решения могут быть найдены поиском минимальных элементов в частично-упорядоченных множествах. задаваемых диаграммой "ассе Gjt(Qj,.uk). Для диаграммы Хаосе характерно установление частичного порядка на исходном множестве, которое позволяет по концевым вершинам найти оптимальные варианты, а также установить порядок следования вариантов ТО. являющихся "подозрительными" на оптимальные.

В области нехудших решений Ш технические решения не могут быть улучшены одновременно по г эм ПК. а значит несравнимь без привлечения дополнительной информации.

В соответствии с критерием предпочтения по Слейтеру принимается, что вариант t>i лучше варианта если

kjiioj) < kitioj); Vi =0; I - J; 1.3 = Г7ы.

Использование лексикографического метода выбора альтернатив предполагает наличие надезной информации об упорядочении критериев ki > ¡с2 К • •) Ьи- Строгий линейный порядок предпочтений

<к1.кг____ > определяет порядок процедур выбора по <К1>.

1-0 в лексикографическом к^чтерии оптимальности

Ь<Х1. к2,----кМ>.

и устанавливает множество лучших альтернатив £20.

При этом решение задачи может быть представлено в виде вложения линейных порядков Ь (Г- / < к! >). 1=Г7м альтернатив по ПН

<кькг.....к* >: I / < к4.....к» ».

Процедура выбора Ь-оптимальных решений осуществляется поиском концевых вершин в цепях лексикографии (рис.1).

*<— *<— - *<— *<- - *< (а)

ш, шг ш3 0>5 Ш0

«<— *<— - «<— *<- *<— - *< (б)

(1)3 (|>1 Ш5 <1)2 Шо

Рис.1. Цепи лексикографии йщ для к,} кг (а) и Сы для кг} к! (б), при {(в! ]. 1=176.

Множество дуг графа С[(2д,и[) при услови.. к1} кг}... ) кв определяется правилом лексикографии. Концевые вершины Ш1 для вц и шз для С(,г представляют собой лучше варианты веретен при решении задачи выбора из <Ы«)1},1=П; N=6 в 1<к1,к2> и Ккг.к1> -постановках соответственно.

В некоторых случаях вместо лексикографического критерия используют критерий последовательных уступок. В его основе также

лежит ранжирование ПК в порядке их приоритетов <к1эк2.....кц>.

затем ищется к1(о>1) -> т1п на С:* при условии, что все остальные

ПК кг.кз____к* не учитываются и определяется уступка изменения

ПК. Процедура продолжается до поиска к*(м1) —>га1п при условиях уступок для всех ( к! >,1=1,(М -1).

' Для поиска рациональных вариантов используется скалярный выбор оптимального варианта по одному показателю качества, являющийся частным случаем лексикографии с минимальной силой КС/к)) из всех возможных Ь-постановок.

В качестве критериальной постановки С* используют обобщенный критерий V) (Э1, кх). выражаемый целевой функцией аддитивного И1 = I а^х / 1 ах-1. ах> О, 1=ПЙ.

или мультипликативного типа _

Wu= П КхЯ</1 Й1 =1, fli> 0, 1=1.м

Таким образом последовательность оптимизационных .процедур позволяет постепенно уменьшить мощность множества допустимых вариантов Од до оптимального решения

Q0 s а* * Qn-i г...£2„ Яд= { й>1 VI- ОГд.

Приведены примеры использования критериев при проектировании прядильных машин с нарастанием силы постановки критериальных ребований к выбранным объектам.

Исследована проблема устойчивости оптимальных решений при многокритериальном выборе. Введение понятия s-оптимальности позволило включить Оза и QLe. соответственно, в Sat и £>[.. То есть Qit и Ql усекаются до множества устойчивых решений меньшей мощности, чем исходное. Проблему устойчивости оптимальных решений можно рассматривать и на интервальной оценке Aj(t\ 1=171 по совокупности {nKj}, что приводит к заданию множества квазиоптимальных альтернатив на Q. При этом альтернативы Окл и Qla вклг'ают в себя Озс и Ql- Рассматривая совместно множества квазиоптимальных ЗЯй. к-оптимальнкх Оя и Qxs оптимальных решений можно утверждать, что взаимные включения решений могут быть осуществлены в соответствии с выражением Qxt = s йгд s Q.

1* четвертой i хьюа исследован, вопрос автоматизации выбора рациональных вариантов ТС и предложены пути решения данной оадачи.

Система автоматизированного выбора рациональных решений имеет блочно-модульную архитектуру и включает в себя как составную часть систему управления базами данных и базу данных. Вместе с обычными операциями СУБД позволяет решать задачи многокритериального выбора альтернатив в критериальных постановках.

Предложена структурно - логическая схема системы автоматического выбора рациональных решений.

Описаны наиболее распространенные модели данных для системы автоматизированного выбора. Ср" -щ них для используемой информации более всего подходит реляционная модель данных, то есть когда данные описываются их значениями. Дальнейший анализ особенностей решения задачи многокритериального выбора в однородных множествах, показал что целесообразнее для хранения данных об альтернативных вариантах и их характеристиках использовать модифицированную реляционную модель данных с доступом по содержанию

(Рис.2.).

V1е

и

— л 1

»1«Р

«1

ц)г

Ы) шн

Йц Й1г <*1Р1 Й1р-ц Й1Г (312Р

(Зг 1 <1гг <*гг йц

...

йог Йпр ЙцрМ Зпг ^пгр

а,- <2*2 ¿Кр <3нр» 1 Йкг

Рис. 2.'Сцепленная ассоциативная модель данных для совокупности характеристик (1]}.

Сформированы поисковые образы запросов для выбора допустимых вариантов для разных условий и ограничений: ^>»3»; гз<И3к; Из^Ь^К.Ь^К-Поисковым образам запросам соответствуют определенные столбцы ассоциативной матрицы характеристики ^ Значение столбца-переменной может быть найдено дизъюнкцией элементов йпг ассоциативной матрицы, определяющего наличие или отсутствие г-того признака п-го объекта для всех характеристик и3), 3=1,-1. Например, поисковый образ запроса г3 <№3* устанавливает значение столбца переменной, исключая само значение как

= V .. .V ¿¡зи-п: Разработан алгоритм, позволяющий формализовать выбор допустимых вариантов ТР на ассоциативной матрице. .

Разработаны алгоритмы выбора оптимальных альтернатив проектируемых объектов по различным критериям: Парето. Слейтера, лексикографическому, критерию с "уступками", по одному показателю качества и интегральному критерию выбора. Особенностью предлагаемых алгоритмов является целенаправленный поиск решений исключавших полный перебор за счет однородного упорядочивания как показателей качества, так и самих их значений в ассоциативных структурах, таким образом удается осуществить выбор оптимальных вари-

г

антов сразу с первых шагов начала работы алгоритма.

Выбор оптимальных вариантов по Б-, я-, 1-, Д -критериям, для случаев минимизации двух ПК, может быть осуществлен с использованием логических операций. Например для безусловных критериев выбор производится последовательной конъюнкцией столбца переменной допустимых вариантов на 1,-2-____р-ый столбцы ассоциативной матрицы, принятой в качестве критериального ПК. Процедура следования зависит от принятого критерия выбора. Результирующие столбцы йрез содержащие "единит*", идентифицируют оптимальные по используемому критерию варианты Й0- Область оптимальных, в условленном смысле, решений может быть определена путем дизъюнкции результирующих столбцов с непустыми решениями, полученными в циклах 1.2... и так далее.

В пятой главе описано использование, разработанной на основе сформулированных формализмов, системы автоматизированного выбора рациональных вариантов технических объектов на примере за~чч, решаемых в научно-исследовательской лаборатории Московской государственной текстильной академии имени А.Н.Косыгина и конструк-тс оком отделе Ивантеевской прядильной фабрики. В первом случае выбиралась кольцепрядильная машине для гребенной системы хлопкопрядения. Специалистами было описано исходное множество возможных вариантов, условия и показатели качества, которым должно соответствовать эффективное проектируемое изделие. С помощью программной системы найдена область допустимых решений, по сформулированным условиям. Далее с помощью ЭВМ решалась задача выбора оптимального варианта вначале по критерию Парето. а затем на оставшемся множестве ТО использовали лексикографический критерий.

Во второй задаче необходимо было подобрать веретено для коль-цепрядильной машины. Так же как и в первом случае специалистами фабрики были описаны формализовг-ные признаки искомого вереа_иа. При использовании автоматизированной системы выбора вначале были найдены допустимые альтернативы. Далее спланирована стратегия выбора по критериям с нарастанием силы усечения множества: вначале по критерию Слейтера, затем по Д-критерию и в последнюю очередь по одному важнейшему, в условленном смысле, показателю качества.

Кроме того описано использование методики проектирования тех-

нических устройств с использованием автоматизированной системы выбора рациональных вариантов кя АОЗТ "Ахтуба" для выбора оснастки в виде штампов, прессформ и кондукторов для металлообрабатывающих станков.

Заключение.

Основными результатами, по"ученными в данной работе, являются:

1.Предложен подход к ретроспективному анализу развития технических систем с точки зрения изучения динамики устойчивых, наиболее характерных совокупностей показателей качества. Показано, что градиент развития для проектируемого класса перспективных машин определяется целесообразностью улучшения наиболее значимых показателей качества.

2. Предложено новое процедурное знание в г"'де методов и алгоритмов внутреннего концептуального проектирования технических объектов, основанное на поиске целесообразных решений путем генерации и последовательного целенаправленного усечения предлагаемых решений. В своем составе методика имеет как эвристико-вер-бальные. так и формализованные составляющие, основанные на теории выбора и принята.-, решений.

3. Автором адаптированы наиболее целесообразные способы генерации множества идей проектирования прядильных машин, а также предложены и доработаны процедуры первичного сокращения размерности множеств вариантов сформированных на этапе генерации.

4. Разработан способ решения задачи многокритериального выбора при проектировании ГО в виде последовательных усечений, вначале до множества допустимых вариантов, которой осуществляется по совокупности условий и ограничений, а уже затем по критериальным требованиям, позволяющим получить лучшие или конкурентоспособные варианты. Предложенная последовательность обоснована целесообразность» отнесения наиболее сложных комбинаторных сравнений на множество меньшей мощности, множество допустимых решений. Разработана методика последовательного применения критериальных усечений с возрастающей силой по мере увеличения информированности ЛПР.

Сформулированы условия устойчивости решений в задачах многокритериального выбора, с вклвчением понятия квазиоптимальности на значениях показателей качества.

5. Разработано логическое представление моделей данных для

описания объектов проектирования в виде связанных ассоциативных структур, на основе сравнительного анализа концептуальных моделей данных.

Предложен обобщенный алгоритм автоматизированного выбора вариантов объекта проектирования, включающий поиск допустимых альтернатив по совокупности условий и ограничений, а также их усечения.

Разработан алгоритм, позволяющий детально Формализовать допустимые множества ТР на основании соответствующего поискового образа, учитывающего совокупность условий и ограничений.

Разработаны алгоритмы автоматизированного выбора для сокращения альтернатив по различным критериям: Слейтера, Парето, лексикографическому, критерию с "уступками", по одному показателю качества.

6.Разработана система автоматизированного выбора рациональных технических реиений, позволяющая выбрать рациональный объект проектирования из содержащихся в банке данных вариантов, по сформулированным в ТЗ ограничениям и показателям качества. Система отличается тем, что дает возможность произвести последовательное усечение множества возможных альтернатив до рациональных, вначале используя для этого .условия и ограничения, а затем различные критерии, применяя их в порядке увеличения силы сокращения вариантов.

7.Проведено опробывание разработанной методики на примерах выбора кольцелрядильных машта и веретен к НШ на Ивантеевской тонкосуконной фабрике (Акт на внедрение).

Инвариантность разработанной методики и программного обеспечения подтверждается их использованием для проектирования не только прядильных устройств, но и других изделий машиностроения. В частности ока была эффе~ :тивно опробована для проектирования оснастки в виде штампов, прессфсрм и кондукторов в ОАО Заглд "Ахтуба" (см. Акт на Екедрение).

Автоматизированная система выбора рациональных вариантов технических объектов внедрена так же в учебные процессы Московской государственной текстильной академии им.А.Н. Косыгина., Государ-лтвенной академии сферы услуг, Волгоградского государственного "технического университета (см. Акты:на .внедрение).

ООЮВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИЙ ЯЗЯ02ЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1.Шкурина Г.Л. Методология системного выбора конкурентноспо-собных решений при конструировании нового поколения прядильных систем//Теория и методы технического творчества: Тез. Научно-техническая конференция. Ижевск, 1Э90-С.80-82.

2-Шкурина Г. Л. Ыазуркин П.й.Описание истории развития класса прядильных систем// Теория и методы технического творчества: Тез. Научно-техническая конференция, Ижевск, 1990

3. Шкурина Г. Л. Моделирование и прогноз развития прядильных с:;стем/7Системное проектирование и закономерности развитая техники: Мегвуз.сб.науч.тр. /Волгоград.гос.техн. ун-т-Волгог-рад.1993. - С.124-126.

4.Шкурина Г. Л. Использование экспертных систем при проектировании рабочего уча прядильных машин//Инновационное образование и инженерное творчество: Сб.науч.тр. / М:Российская ассоциация научно-технического творчества "Эвристика". 1994.- С.70-73.

5.Шкурина Г. Л.. Кандырин D. В. Автоматизированный многокритериальный выбор при проектировании технических объектов.//Инновационное проектирование в образовании, технике и технологии: Тез. докл. Меядународн. науч. -метод, конф.-Волгоград. 1&с5. -С. 109-111.

6.Кандырин D.В., Сазонова Л.Т..Шкурина Г. Л.Комбинированные неметрические постановки задач многокритериального выбора/'/Иннова-ционное проектирование в образовании, технике и технологии:Тез. докл. Меядународн. науч.-метод.конф.-Волгоград.1995. С. 111-114.

7. Шкурина Г. Л. Критериальное структурирование альтернатив при создании систем автоматизированного проектирования//Новые информационные технологии в региональной инфраструктуре: Тез. докл.Меж-дународн. науч.-техн. конф. - Астрахань, 1995.' - С. 24-25.

8. Формализованная постановка и методы решения задач выбора вариантов/Шкурина Г.Л.; Волгоград.гос.техн.ун-т.-Волгоград.1995. -32 с.: ил.-БиСлиогр. : 17 назв.-Рус.-Деп. в ВИНИТИ.

Э.Шкурина Г.Л..Кандырин С. В.Устойчивость решений неметрических ж- к L-постановок задач многокритериального выбора в инженерном проектировании./ Межвуз.сб. научных статей "Инновационное проектирование в образовании, технике и технологи:'" изд.ВогГТУ, Волгоград. 1996 -С. 63-66.

10. Шкурина Г.Л. Автоматизация выбора рациональных технических решений. / Менвуз.сб. научных статей "Инновационное проектирование

в образовании, технике и технологии" изд. ВогГТУ. Волгоград,1996 П.Шкурина Г. Л.Автоматизация проектирование с использованием процедуры выбора.//Труды конгресса. 3-й международный конгресс "КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА" КТИ-Э6. Институт проблем машиностроения.Москва, май, 1996- С. 156-159.

12.G.L.SE :ЖША. Choice Methods of Optimal Technical Solutions by Quality Indices, international a conference "INFORMATION TECHNOLOGIES in DISIGNING" (ITD-96). Moskva. 1-5 jl. 1996-C. 333-335.

13.Шкурина Г.Л.Бутенко Л. H.. Дворян, зш A. M. .Камаев В. А. и др. Programs for Searching of the Optin»nn Technical Solutions. Сб.докл. Международная конференция "ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОЕКТИРОВАНИИ" (И;Л-96) Москва. 1-5 июля 1996- С.. 339-342.

14.Шкурина Г. Л. Автоматизированная система выбора для поддержки инженерного проектирования.//Современные технологии в промышленности. строительстве и высшем образовании: Сб.трудов. Межвузовская научно-методическая конференция. Камышин, сентябрь,1996г.