автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка комплекса моделей и средств концептуального проектирования виброзащитных систем

СП ММ*'

На правах рукописи Декатов Дмитрий Евгеньевич

УДК 658.512

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА МОДЕЛЕЙ И СРЕДСТВ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВИБРОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ

Специальность 05.13.12. - Системы автоматизации проектирования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград 1997

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Андрёйчиков А.8.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Половинкин А.И., кандидат технических наук Валитов № Ч.

Ведущее предприятие: Государственное Специальное Конструкторское Бюро Волгоградского Государственного тракторного завода

Защита состоится^ ^199?г. в 1 час. О О мин, на заседании диссертационного совета К063.76.05 при Волгоградском государственном техническом университете в аудитории по адресу: 400066, Волгоград, пр. Ленина 28. '

Автореферат разослан ср^л ^л 199%.

Ученый секретарь диссертационного совета л

к.т.н. гОчУ^-Ч^ В.И. Водопьянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время , в связи с постоянным ростом числа проектируемых технических объектов, а также возрастанием их сложности, особую актуальность приобретает проблема создания систем автоматизирован!! ого проектиро вания.

Эффективность проектируемых систем в значительной степени обусловлена результатами стадий концептуального проектирования, когда определяется структура, принцип действия и внешний облик разрабатываемого объекта. В связи с этим представляется целесообразной автоматизация процедур на данной стадии проектирования.

Существует целый ряд методов, ориентированных на начальные стадии проектирования, однако они позволяют автоматизировать только отдельные процедуры. В селзи с этим, особое значение имеет создание систем, позволяющих осуществить комплексную автоматизацию начальных стадий проектирования.

Учитывая перспективность наметившихся тенденций к созданию комплексных автоматизированных систем для начальных стадий проектирования, а также большое значение создания принципиально новых виброзащитных систем можно сделать вывод об актуальности разработки комплекса моделей и средств для концептуального проектирования, ориентированного на класс виброзащитных систем.

Целью диссертационной работы является разработка комплекса моделей и средств концептуального проектирования виброзащи.пых систем.

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

- Разработана методика поиска новых конструкций виброзащитных систем на основе метода морфологического синтеза и методов кластерного анализа;

• Разработан вариант технологии концептуального проектирования виброзащитных систем;

- Разработан комплекс программно - информационных средств концептуального проектирования виброзащитных систем.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использованы методы системного анализа, метод функционально - физического анализа, методы комбинаторно - морфологического анализа и синтеза технических решений, методы кластерного анализа систем, метод принятия решений в условиях неопределенности, методы экспертных систем.

Научная новизна результатов, полученных в диссертации заключается в следующем:

1. Предложены критерии основанные на мере включения и сходства, конструктивно - функциональных признаков, для определения степени оригинальности вариантов морфологического множества технических решений и их сходства с задаваемыми прототипами

2. Предложены критерии элементной и комбинационной новизны, определяющие соответственно новизну для рассматриваемого класса объектов функциональных подсистем составляющих целостное устройство и сочетаний подсистем.

3. Разработана методика поиска новых конструкций виброзащитных систем на основе метода морфологического синтеза и методов кластерного анализа

4. Разработан вариант технологии концептуального проектирования виброзащитных систем, предполагающей реализацию процедур морфологического синтеза новых конструкций; оценки и выбора рациональных еа-риантов по множеству иерархически упорядоченных критериев качества; информационной поддержки всех стадий проектирования средствами информационно - поисковой системы.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Критерии основанные на мере включения и сходства конструктивно

- функциональных признаков, для определения степени оригинальности вариантов морфологического множества технических решений и их сходства с задаваемыми прототипами

2. Критерии элементной и комбинационной новизны, определяющих соответственно новизну для рассматриваемого класса объектов функциональных подсистем состаатя! цих целостное устройство и сочетаний ^од-систем.

3. Методика поиска новых конструкций виброзащитных систем на основе метода морфологического синтеза и методов кластерного анализа.

4. Вариант технологии концептуального проектирования виброзащит- . ных систем, предполагающей реализацию процедур морфологического синтеза новых когтрукций; оценки и выбора рациональных т риантов по множеству иерархически упорядоченных критериев качества; информационной поддержки всех стадий проектирования средствами информационно

- поисковой системы.

5. Комплекс средств автоматизации концептуального проектирования виброзащитных систем, включающий автоматизированные системы морфологического синтеза новых конструкций, принятия решений и информационно - поисковую систему по конструкциям виброзащитных систем.

Практическая ценность. Разработан комплекс программно - информационных средств концептуального проектирования виброзащитных систем, включающий автоматизированные системы морфологического синтеза но-

вых конструкций, риняткя решений в условиях неопределенности и информационно - поисковую систему по конструкторским решениям. Он может применяться на начальных стадиях проектирования устройств виброзащиты. С его помощью был синтезирован ряд виброзащитных систем, которые, как показали проведенные экспертные исследования, обладают более высокими технико - экономическими показателями, по сравнению с существующими аналогами. Отдельные компоненты этого комплекса могут использоваться автономно для решения широкого круга проектных задач, при этом некоторые из них инвариантны к предметной области.

Реализация работы. Работы по созданию комплекса моделей и средств концептуального проектирования виброзащитных систем проводились в рамках программы "Университеты России" (УР - 53 - 41/269) по разделу "Интеллектуальные системы". Теоретические и практические результаты диссертационной работа исяользуются в учебном процессе на кафедрах "Информационные системы в экономике" и "Системы автоматизированного проектирования и поискового конструирования" ВолгГТУ.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно - методической конференции "Компьютерные технологии в высшем образовании" ( Санкт-Петербург, 1994), на Международной конференции " Информационные технологии в проектировании" ( Санкт-Петербург, 1994), на Второй Международной научно - технической конференции "Новые информационные технологии в региональной инфраструктуре" ( Астрахань, 1995), на Второй Межвузовской конференции молодых ученых (Волгоград, 1995), на международной научно - практической конференции "Инновационное проектирование в образовании, технике и технологии" (Волгоград, 1995), на научных конференциях Волгоградского государственного технического университета (1995, 1996).

Публикации. Результаты диссертации отражены в шести опубликованных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав , списка использованной литературы и основных выводов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирован^ основные цели диссертационной работы, обоснована актуальность темы исследования, ее научная новизна и практическая ценность.

б

В первой главе дается обзор существующих методов и автоматизированных средств поискового конструирования. Наибольший вклад в развитие методов автоматизации начальных стадий проектирования технических систем внесли следующие отечественные и зарубежные ученые: Андрей-чиков A.B., Борисов А.Н., Глушков В.Н., Дворянкин A.M., Камаев В.А., Коллер Р., Кумунжиев К В., Нуждии В.Н., Одрия В.М., Половшгаш А, И., Роденакер В., Соболев А. Н.,Ханзек Ф.

Помимо этого, в ней приводится системное описание класса виброзащитных систем - предметной облае м, на которую ориентирован разрабатываемый комплекс моделей и средств концептуального проектирования.

В данной главе, также дается характеристика исследований, проводимых на кафедре САПР и ПК ВолгГТУ, определивших цели диссертационной работы.

В качестве средства формального анализа моделей множеств технических объектов, отражающих ix конструктивно - функциональную организацию были определены методы кластерного анализа. При этом, представлялось целесообразным решение задачи поиска наиболее оригинального -технического решения из морфологического множества возможных на основе вычисления меры включения и наиболее близких решений к задаваемым рациональным прототипам. Расчет меры включения описывается формулой

N

W(TPi,TPj)=^-, (1)

5Х

где TPi и TPj - описания технических решений по конструктивно -функциональным признакам, N - 'исло признаков, составляющих эти описания, хц, хк, е{0,1), переменные, которые принимают значения 1, если i -ое или j - ое техническое решение соответственно, включают признак из множества конструктивно - функциональных признаков KF, которыми описывается все морфологическое множество решений, и 0 , еслг не включают.

Расчет меры сходства между i - ым техническим решением и множеством объектов - прототипов производится по формуле

H N .

Х^Р, NH XXki'Xkl

CORi.H) = 2-£ -s-, (2)

NH »

Ь=1•

где Nh - число объектов - прототипов TP", составляющих множество Н, TP, и TPjH - описания технических решений по конструктивно - функ-

циональным признакам, N - число признаков, составляющих эти описания, , хи е {0,1}, переменные, которые принимают значения 1, если ТР; или ТР,Н соответственно, включают признак из множества конструктивно -функциональных признаков КБ, которыми описывается все морфологическое множество решений, и 0, если не включают.

В качестве средства представления множества возможных вариантов решений, был выбран метол морфологического синтеза технических систем, применение которого представляется наиболее целесообразным для задач синтеза виброзащитных устройств.

Во второй глазе дано описание разработанной методики поиска новых конструкций виброзащитных систем на основе метода морфологического синтеза и методов кластерного анализа, метода анализа иерархии с различным числом альтернатив под критериями и методики разработки информационно - поисковой системы по конструкциям виброзащитных устройствам.

Методика поиска новых конструкций внброзащитных систем на основе метода морфологического синтеза и методов кластерного анализа предполагает систематизацию знаний об анализируемом классе виброзащитных устройств ( в качестве объектов такого класса могут быть использованы системы , применяемые на локомотивах, тракторах и т.д.). Возможные варианты решений представляются в морфологической матрице, столбцами которой являются варианты конструктивной реализации обобщенных функциональных подсистем, выделенных в процессе провес чия конструктивно- функционального анализа систем данного класса. Для вариантов конструкций подсистем, представляемых в каждой строке морфологической матрицы определяется множество конструктивных и функциональных признаков , достаточно полно и однозначно характеризующих каждый вариант технического решения. Затем осуществляется построение формализованной модели морфологической матрицы, строкам которой ставится в соответствие множество признаков , характеризующих варианты реализации подсистем, а столбцам данной матрицы соответствует вектор включения техническими решениями признаков, описывающих обобщенную функциональную подсистему. Синтез технических решений, оценка которых по показателям качества представляется наиболее перспективной может производиться в соответствии с двумя целевыми функциями, одна из которых, предполагающая использование меры включения конструктивно -функциональных признаков анализируемых вариантов решений имеет вид

¿Ж) = пих«1-\У(ТР,,ТР))• к^ + • кк + адх,)• к.) (3)

Х]€Еп

¡=1, ...,М,

где Е" - пространство конструктивно - функциональных признаков размерностью п, X; = (хл,.... х(,, ,...хт) - вектор дискретных переменных,

отражающих включение I - ым техническим решением признаков из множества КР^к^, ..., Ц ,.. }, Хц е{0,1}, М - число векторов описаний технических решений »<3,«*( Х|*)- максимальное значение степени перспективности соответствующее вектору признаков X,*, \У(ТРЬ ТР) - мера включения признаков, составляющих описание технического решения ТР, в описания всех решений ТР , X,) и <ЦХ;) - степень комбинационной и элементной новизны соответственно, ки , к*, ке - коэффициенты учета значимости фактора оригинальности конструктивно-функциональной реализации решения, комбинационнойи эл ментной новизны соответственно.

Целевая функция, предполагающая использование меры сходства с прототипами по конструктивно - функциональным признакам анализируемых вариантов решений имеет вид

(ОТ') = тах(С(ТР;,Н)кс +(1к(Х1)-кк +^(Х1)-ке) (4)

Х,еЕ"

1=1, ...,м,

где Е" - пространство конструктивно - функциональных признаков размерностью п, X. = (х,ь х,, ...,х1Г|) - вектор дискретных переменных, отражающих включение 1 - ым техническим решением признаков из множества КР={к^, ..., к^ ,.. }, хч е{0,1}, М - число векторов описаний технических решений , сЦ ( X, )- максимальное значение степени персиек-,тивности соответствующее вектору признаков X,, С(ТР,, Н) - мера сходства 1 - ого технического решения с множеством прототипов Н={ Х/*}, сЦ X,) и сЦ X;) - степень комбинационной и элементной новизны соответственно, кс , кк , ке - коэффициенты учета значимости (Ьактора сходства с прототипами, комбинационной и элементной новизны соответственно.

Определение векторов ои^сания технических решений произвол- хя на этапе разработки морфологической матрицы» представляющей все множество возможных комбинаций альтернативных реализаций функциональных подсистем, составляющих целостное решение. При этом, каждой альтернативе А5,р ставится в соответствие вектор переменных Х^р, отражающий включение данной альтернативой' признаков из множества КИ, е КР, характеризующего рассматриваемую обобщенную функциона»о1!ую подсистему, где 5 = - номер строки, р - номер столбца, - общее число строк в морфологической матрице.

Степень комбинационной новизны, численно характеризующая новые для представленного в морфологической матрице класса устройств сочетания определяется по формуле N-1 N

где N - числ строк в морфологической матрице, s, и р, - номера столбцов морфологической матрицы в строках s и р соответственно, альтернативы из которых вошли в i- се техническое решение, к*'рр переменная, которая принимает значение 1, если альтернатива из строки s и столбца ^образовывала комбинацию с альтернативой из строки р и столбца р, в пределах рассматриваемого класса технических объектов, и 0 если нет.

Степень элементной новизны, численно характеризующая новые для представленного в морфологической матрице класса объектов функцио-натьные подсистемы, образующие целостные устройства определяется по формуле

dc(Xi) = 1- Zes,sj . (6)

s=!

где s, - номер столбца в морфологической матрицы в строке s, альтернатива из которого вошла в i- ое техническое решение, es - переменная,

принимающая значение 1, если альтернатива из строки s и столбца Sj использовалась в п; делах рассматриваемого класса технических объектов, и О если нет.

В данной главе приводится описание метода анализа иерархии с различным числом альтернатив под критериями, ориентированного на организацию процедуры обоснованного выбора рационального варианта решения из заданного множества альтернативных. Он предусматривает разработку системы оценки множества альтернативных вариантов те .ическлх решений по показателям качества, которая имеет иерархическую структуру. В методе принятия решений можно выделить следующие основные стадии: 1 - определение множества показателей качества , характеризующих исследуемое множество технических объектов и построение схемы, отражающей структуру системы оценки технических решений; 2- проведение оценки альтернатив по показателям качества, с которыми они непосредственно связаны, и оценка весомости показателей на всех уровнях иерархии методом экспертных оценок на основании парного сравнения объектов. Результаты такого оценивания представляются в виде матриц экспертных оценок. 3- осуществляется вычисление вектора приоритетов альтернатив для всех показателей на каждом уровне иерархии. Вектор приоритетов альтернатив относительно нечеткой цели выбора позволяет выбрать подмножество рациональных вариантов per .¡ний из множества возможных.

Дана характеристика методики разработки информационно - поисковой системы по конструкциям виброзащитных систем. Она определяет принципы разработки программно - информационного обеспечения процесса поиска и хранения информации о технических решениях, которые нашли практическую реализацию и используются в промышленности и на

транспорте, а также тех устройств, описание которых существует только на уровне изобретений.

Задача поиска рациональных технических решений предусматривает наряду с необходимым для дальнейших исследований текстовых и графических описаний технических систем, наличие информации, отражающей их систематизированное представление в информационно-поисковой системе, служащей основой для поиска требуемых решений. Такое описание осуществляется по конструктивным и функциональным признакам, отражающим основные структурные свойства и потребительские качества технических систем, хранящихся в базе данных и на основании которых строятся запросы к автоматизированно' системе. Использование данной системы для реальных проектных задач в режиме диалога предусматривает нали». :е сетевой модели предметной области , отражающей логические отношения между конструктивными и функциональными признаками, описывающими объекты д тного класса. Принципиальная модель поиска ' описаний технических решений может быть отражена формулой

(7)

где 5/ - множество значений признаков поискового предписания; -множество значений признаков ; -го сравниваемого поискового образа технической системы ( множества , могут быть образованы функциональными, конструктивными или одновременно функциональными и конструктивными признаками ); а-коэффициент, устанавливающий число совпадений признаков запроса и поискового образа (0 £ а < 1 ), ш - указатель числа элементов множества.

В третьей главе предст влено описание технологии концептуа^ного проектирования виброзащитных систем, принципиальная модель комплекса автоматизированных средсть, а также рассмотрены алгоритмы и программно - информационное обеспечение автоматизированных систем, составляющих данный комплекс.

Разработанный вариант технологии концептуального проектирования представляет собой модель проектного процесса, которая о ^ажает принципиальный состав процедур, логику их реализации и информационные массивы, обеспечивающие получение результирующего описания рационального технического решения. Ее схема представлена на рис. 1.

В соответствии с данной технологией, предполагается реализация следующих процедур. В первую очередь осуществляется постановка задачи синтеза рациональной конструкции виброзащитной системы (процедура П1). В рамках данной процедуры, проектировщик проводит анализ проблемной ситуации, на основе которого вырабатывается комплекс общих требований к проектируемому устройству. Он, также, в общем виде опре-

деляет устройстве которое используется для аналогичных задач и может выступать в качестве прототипа. Уточненное описание прототипа формируется в процессе реализации процедуры П2 на основе разработанной модели описания класса виброзащитных систем по конструктивно - функциональным признакам, представленной в информационно - поисковой системе.

В качестве примера можно привести общие требования, выработанные в результате анализа задачи создания устройства защиты человека оператора локомотива: 1 - проектируемая система должна отфильтровывать вибрацию начиная с 1.5 Гц, то есть обладать низкой собственной частотой колебаний; 2 - она, также должна обладать свойством автоматического регулирования грузоподъемности. Для их реализации представляется целесообразным разработать пневматическую виброзащитную систему, состоящую из основной, дополнительной рабочей камеры, дросселя и демпфера.

Для поиска технических устройств, в наибольшей степени соответствующих определенным в процессе реализации процедуры П1 требованиям и которые могут служить прототипами для синтезируемых рациональных вариантов, целе.ообразно обращение к информационно - поисковой системе (процедура П2). Это предполагает построение поискового предписания КРдипс. которое включает конструктивно - функциональные признаки описывающие представленные в базе данных виброзащитные системы.

В соответствии с заданным поисковым предписанием, информационно - поисковой системой выдаются текстовые (Т), графические (О) описания найденных устройств, а также их поисковый образ ¿15' дипс , содержащий более полное, по сравнению с поисковым предписанием, конструктивно - функциональное описание найденных объектов. В том случае, если не ставится задача поиска новых технических решений, после реализации процедур П1 и ГО может быть сразу осуществлен переход к процедуре оценки н выбора рациональных вариантов конструкций по технико - экономическим показателям (процедура П5). Иначе, проектировщик может осуществить морфологический синтез новых конструкций в соответствии с критериями , основанными на мере включения (процедура ПЗ) или мере сходства с прототипами (процедура П4). В качестве прототипов могут быть использованы современные высокоэффективные устройства.

Выбор процедуры, предусматривающей морфологический синтез новых технических решений, осуществляется проектировщиком на основе анализа проблемной ситуации, тенденций развития исследуемого класса технических систем, а также его представлении о рациональной конструктивно - функциональной организации синтезируемого решения. При этом, не исключается возможность реализации в рамках одного проектного цикла процедуры ПЗ и П-1. Для моделирования морфологического множества возможных решений формируется описание функциональных подсистем,

составляющих целостные виброзащитные устройства, по конструктивно -функциональным признакам - КР„С . Помимо этого, на данной стадии подготавливается информация о комбинационной и элементной новизне функциональных подсистем и их сочетаний КкС, для представленной морфологической модели анализируемого класса объектов.

Подготовка этих информационных множеств, предполагает использование описаний существующих систем (Т,0, КБ' дипс), представленных в базе данных информационно - поисковой системы.

В результате реализации процедуры морфологического синтеза формируется информационное множество ]мс которое включает данные о номерах синтезированных техничес х решений, составляющих их функциональных подсистемах, представленных з морфологической матрице. Также, множество содержит значения степеней комбинационной и элементной новизны, оригинальности или сходства с прототипами, соответствующие полученным реш чиям.

Для оценки синтезированных технических решений по показателям качества (процедура П5) требуется разработка системы оценки Р, в соответствии с принципами метода анализа иерархии с различным числом альтернатив под критериями. В результате выполнения данной процедуры, формируется информация о приоритет проанализированных альтернатив 1„р и множество их оценок , которые были расчитаны в процесге ее выполнения.

Конструкторская доработка полученного в результате реализации процедур П1...П5 описания технического решения и формирование необходимой документации (процедура П6) выполняется 'а основе описания его по конструктивно - функциональным признакам (КТИС) и результатов экспертного анализа его потребительских качеств (Р'). Наряду с лим, представляется целесообразным использование информации об аналогах полученного решения (Т, в, КР'аипс), что предусматривает обращение к информационно - поисковой системе.

В качестве примера, приведем несколько конструктивно функциональных признаков, входящих в описание пневматической ветрозащитной системы с частотно - зависимым сопротивлением (рис. 3): виброизоляция, автоматическое изменение энергоемкости упругого элемента, восприятие нагрузок в вертикальной и горизонтальной плоскости, демпфер в процессе работы осуществляет вращательное движение, демпфер управляется с использованием внешнего источника энергии.

В процессе реализации процедуры П6 формируется графическое изображение полученного устройства, описание его конструктивной реализации и характеристика функционирования данной технической системы.

Принципиальная модель комплекса средств концептуального проектирования представлена на рис. 2. Он включает три автономных автомата-

зировашшх системы: систему принятия решений, систему морфологического синтеза новых конструкций виброзащитных систем, автоматизированную информационно - поисковую систему по конструкциям виброзащитных систем. Организацию их совместного применения для реализации процедур предлагаемой технологии концептухчьного проектирования осуществляет проектировщик.

Автоматизированная информационно - поисковая система включает следующие компоненты: базу данных по конструкциям виброзащигных систем, хранящую их текстовое и графическое описание; базу данных по конструктивно - функциональным признакам, из которых строится поисковое предписание и образ; сетевую модель диалога, отражающую логические связи между конструктивными и функциональными признаками; систему управления АЙПС, осуществляющую управление поиском и модификацией информации; модуль организации интерфейса системы, обеспечивающий эффективное взаимодействие с системой управления АИПС.

Рис. 1. Схема технологии концептуального проектирования виброзащитных систем

Автоматизированная система морфологического синтеза новых конст-р/кций виброзаишгаых систем включает следующие компоненты: подсистему морфологического синтеза технических решений, обеспечивающую генерацию на морфологической матрице описания целостной системы; моль поиска новых ТР на базе меры включения, осуществляющий поиск подмножества решений в соответствии с целевой функцией 3; модуль по-игха новых ТР на базе меры сходства с прототипами, осуществляющий поиск подмножества решений в соответствии с целевой функцией 4;

Рис. 2. Принципиальная модель комплекса средств концептуального проектирования виброзащипшх систем; СПР - система принятия решений; CMC - система морфологического синтеза; АИПС • автоматизированная информационно - поисковая система; ВЗС - виброзащитная система; ТР - техническое решение.

пгдсистему хранения информации о решаемых CMC задачах, предназначенную для организации хранения информации о структурах морфологи-матриц, конструктивно - функциональном описании и параметрах

комбннзционной и элементной новизны содержащихся в них функциональных подсистем, а также синтезированных решениях и соответствующих им значениях критериев по которым производился синтез; подсистему организации графического интерфейс-!, обеспечивающую ввод необходимой информации, представление результатов автоматизированного синтеза технических решений и управление работой всех компонентов автоматизированной системы в режиме диалога.

Автоматизированная система принятия решений состоит из блока расчета приоритетов альтернатив по методу анализа иерархии с различным числом альтернатив под критериями, подсистемы хранения информации о решаемых средствами данной системы задачах н графического интерфейса, позволяющего моделировать в диалоговом режиме систему оценки альтернатив, имеющую иерархическую структуру.

Дана характеристика разработанной алгоритмической модели функционирования автоматизированных систем комплекса, включающей описание структуры данных и операций над ними, ориентированное на непосредственную реализ?'щю программного обеспечения. При описании проекта автоматизированной информационо - поисковой системы, рассмотрены принципы организации данных о предметной области. В принципе, разработанную систему данных, можно рассматривать на уровне двух информационных моделей. Одна из них отражает систему соответствия между текстово - графическими описаниями технических объектов и конструктивно - функциональными признаками, сооставляющими их пг сковый образ. Другая модель отражает систему организации процедуры формирования поискового предписания, имеющую сетевую структуру и элементами которой являются конструктивно - функциональные признаки.

Дано описание функциональной модели программного обеспечения, имеющей иерархическую структуру. Она была разработана в соответствии с алгоритмической моделью функционирования подсистем комплекса и принципиальных требований к математическому обеспечению и языку взаимодействия с программными системами.

Автоматизированная система морфологического синтеза новых конструкций виброзащитных систем реализована на интерактивной системе визуального программирования Delphi.

Автоматизированная информационно - поисковая система реализована на языке Паскаль. Ее база данных содержит 500 текстово - графических описаний виброзащитных систем. Поисковое предписание и образ строится на основе системы, включающей 500 конструктивных и 2000 функциональных признаков.

Автоматизированная система принятия решений реализована на язаке С++ для Windows.

В четвертой глава приводится характеристика процесса применения разработанного комплекса к практической задаче синтеза рациональных конструкций виброзащитных систем. В ней также дается описание двух синтезированных пневматических устройств виброзащиты человека - оператора локомотива и кратко отражаются результаты экспертного сравнения полученных решеиин с современными эффективными системами данного класса. Результаты проведенных экспертных исследований показали следующее.

Синтезированная с использование: комплекса средств концептуального проектирования пневматическая виброзащитная система с частотно -зависимым сопротивлением обеспечив;.. г коэффициент передачи на резонансе в 1,2 -1, 3 раза ниже, чем у ближайшего аналога; комплекс затрат на изготовление прогнозируется ниже в 1,2 - 1,5 раз, в сравнении с близкими по конструктивной реализации системами.

Синтезированная пневматическая виброзащитная система комбинированного типа представлена на рис. 3. Она содержит основную рабочую камеру рукавного типа 1, дополнительную камеру, выполненную из виброизоляционного мат^шала с ферромагнетиком, дросселя 3, состс :щего из резиновой трубки с ферромагнитным наполнителем. Для регулирования жесткостных характеристик дополнительной камеры и дросселя используются электромагнитные катушки 4. Для перекрытия дросселя 3 при резонансных колебаниях и демпфирования энергии используется гидравлический демпфер 5. Данное устройство должно обеспечить коэффициент передачи на резонансе в 1Д - 1,5 раза ниже, чем у ближайшего аналога.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 1. Предложены критерии основанные па мере включения и сходства конструктивно - функциональных признаков, для определения степени

Рис. 3

оригинальности вариантой морфологического множества технических решений и их сходства с задаваемыми прототипами

2. Предложены критерии элементной и комбинационной новизны,.определяющие соответственно новизну для рассматриваемого класса объектов функциональных подсистем составляющих целостное устройство и сочетаний подсистем.

3. Разработана методика поиска новых конструкций виброзащитных систем на основе метода морфологического синтеза и методов кластерного анализа

4. Разработан вариант технологии концептуального проектирования виброзащитных систем, предполагающей реализацию новых процедур морфологического синтеза новых консфукций.

5. Разработан комплекс средств автоматизации концептуального проектирования виброзащитных систем, включающий автоматизированные системы морфологического синтеза новых конструкций, принятия решений и информационно - поисковую систему по конструкциям виброзащитных систем.

6. Разработанный комплекс прошел апробацию на практических проектных задачах, в результате чего были синтезированы виброзащитные системы, превосходящие по своим технико - экономическим характеристикам современные аналоги.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ.

1. Андрейчиков A.B., Андрейчикова ОН., Декатов Д.Е., Лиханов О.В. Информационная технология выявления закономерностей строения и развития новых конкурентноспособных изделий и технологий в системе управления качеством продукции. // Компьютерные технологии в высшем образовании. Тезисы докладов Всероссийской научно - методической конференции, С.-Петербург, 1994, с. 4-5.

2. Andreichikov A.V., Andreich ikova O.N., Lihanov O.V., Kolesnikov A. V., Dekatov D.E., Djaber F.F. The "{CONSTRUCTOR" Interactiv System for Designing New Inventions in Technique. International Conference INFORMATION TECHNOLOGY IN DESIGN EWITD'94 PROCEEDINGS, S.-Peterburg, 1994, p.208-211.

3. Андрейчиков A.B, Декатов Д.Е. Математические модели синтеза оригинальных и типовых механизмов.// Известия вузов, Машиностроение.-, Кя 7, 1995, с.3-5.

4. Андрейчикова О.Н., Андрейчиков A.B., Бахмудов Р.М.-Р, Верченко A.B., Декатов. Д.Е. Концепция интеллектуальной системы принятия решений. // Инновационное проектирование в образовании, технике и техноло-

' . гаи. Тезисы докладов международной научно - практической конференции, Волгоград, 1995, с. 86-87.

5. Андрейчикова О.Н., Андрейчиков A.B., Бахмудов Р.М.-Р, Верченко A.B., Декатов Д.Е. Интеллектуальная система принятия решений. Ч Новые информационные технологии в региональной инфраструктуре. Тезисы докладов Второй Международной научно - технической конференции, Астрахань, 1995, с. 39-40.

6. Андрейчиков A.B., Декатов Д.Е. Интеллектуальные системы синтеза принципиально новых технических ре: ений. // Инновационное проектирование в образовании, технике и технологии. Мезквуз. сб. научных трудов международной научно - методической конференции.- Волгоград, 1996, с. 1-5.