Критериев оптимизации

В третьем разделе излагаются основы автоматизации производства, управления и технологической подготовки производства с учетом ее эффективности. На основе критериев оптимальности схем компоновок автоматических линий предлагается автоматическое оборудование для агрегатирования и компоновки из унифицированных блоков и модулей. Уделено внимание проектированию гибких производственных систем с широким использованием микропроцессоров и ЭВМ. Рассматриваются принципы построения, структура и технические средства АСУ ТП в производстве РЭА, обеспечивающие высокую надежность системам управления. Приведены оригинальные сведения по организации и использованию технологических систем автоматического проектирования (процессов, оборудования, планировок линий и участков) .

При управлении в интегрированных многоуровневых АСУТП (см. 17.4) одновременно решаются задачи управления качеством и производительностью многооперационного ТП. В этом случае одной из главных задач, которая решается в системе управления второго уровня, является установление требований к выходным переменным каждого технологического объекта управления и критериев оптимальности для каждого из ТОУ.

Оценка рациональности выбранного ТП изготовления РЭА и его технико-экономический анализ. Радиоэлектронную аппаратуру можно изготавливать несколькими способами, из которых при проектировании ТП и реализующей его ТС необходимо выбрать рациональный или рассчитать оптимальный вариант ТП (ТС). В соответствии с ГОСТ ЕСТПП рациональность разработанных ТП должна подтверждаться коэффициентами: применяемости высокоэффективных методов изготовления изделия; типовых ТП и групповых методов обработки (сборки). Указанный подход к выбору рационального варианта ТП (ТС) следует рассматривать лишь как инструмент для получения приблизительной оперативной оценки выбранного ТП (ТС), имеющей значительную (до 30%) погрешность. При расчете оптимального варианта ТП необходимо определить степень его технической прогрессивности и экономической эффективности. В качестве одного из возможных критериев оптимальности используется экономичность (технологическая себестоимость) ТП и производительность реализующей его ТС.

Для решения конкретных проектных задач с использованием теории оптимизации необходимо установить границы подлежащей оптимизации проектной системы, выявить критерии или несколько критериев оптимальности, на основе которых производится сравнение вариантов, выбрать внутренние переменные параметры, построить математическую модель, отражающую связь между переменными параметрами, выбрать метод оптимизации и решить поставленную задачу.

но нескольким критериям оптимальности. Например, целесообразно совместить в одной конструкции минимальные значения массы, стоимости, потребляемой энергии и времени срабатывания. Однако такие, требования часто являются противоречивыми. Так, для снижения времени срабатывания приходится проектировать аппарат со значительным превышением тягового усилия над противодействующим, что связано с увеличением размеров и потребления энергии. Уменьшение объема электромагнитного аппарата может быть достигнуто увеличением (до некоторого предела) индукции в стали магнитопровода. При этом потребуется увеличение МДС обмотки, приводящее к росту стоимости всего аппарата за счет увеличения расхода обмоточного привода. В силу указанных соображений при определении оптимального варианта один из критериев оптимальности следует считать определяющим, а остальные реализовать по мере возможности либо использовать их в виде уравнений ограничений.

Задача может быть решена путем создания точных математических моделей проектируемых систем и использования современных критериев оптимальности. Все это позволит оценить для заданной партии выпуска-

В качестве основных одноцелевых критериев оптимальности могут использоваться следующие:

При условии постоянного напора агрегатов их режимы не зависят друг от друга. Это позволяет использовать в качестве критериев оптимальности условия (6.5) — (6.8). Так как показатели режима для этих критериев будут одинаковы (различие будет лишь в их численной оценке), то рассмотрим один из них, наиболее представительный, с нашей точки зрения, — минимум расхода Qrec(0 (6.8). Тогда задачу 1 можно классифицировать как задачу Лагранжа на условный экстремум в дифференциальном исчислении. Для решения ее необходимо организовать такую целевую функцию Ф, которая бы учитывала ограничения (6.9) и (6.11). Учтем ограничения вида (6.9) введением неопределенных нетривиальных множителей Лагранжа а (6.11) — штрафной функцией Ш, т. е.

на X* достигается в точке Хдоп. Обратно, если все о,->0, то вектор, максимизирующий указанную взвешенную сумму критериев оптимальности (целевых функций) на допустимом множестве, оптимален по Парето.

10.2. Установление критериев оптимальности

10.2. Установление критериев оптимальности............ 229

Анализ целевых функций и ограничений. Противоречивость требований, предъявляемых к СМК, обусловливает постановку задач проектирования оптимальных СМК как экстремальных задач в виде «целевая функция — ограничения». Формулировка критериев оптимизации зависит от требований, предъявляемых к ТП. Проектирование оптимальных ТП с СМК в условиях крупносерийного и массового производства не вызывает затруднений в связи с тем, что эти виды производства, как правило, достаточно стабильны по вероятности выхода годных изделий, и потери от брака настолько малы, что не побуждают к существенным изменениям ТП или СМК.

В процессе поиска оптимального варианта учитываются тринадцать функциональных ограничений. Критериев оптимизации предусмотрено 37. Для блока статики: минимум суммарных затрат; минимальные стоимость и длина двигателя; минимальный расход меди; максимальные допустимая номинальная мощность, КПД и КПД при частичной нагрузке; максимальные коэффициент мощности и коэффициент мощности при частичной нагрузке; минимальный первичный ток; максимальное значение кратности максимального момента; минимальное значение кратности пусковой мощности; максимальное значение кратности пускового момента; минимум скорости нарастания температуры; минимум превышения температуры обмотки статора.

2. Указать количественно оптимальное значение каждого из приведенных в табл. 1.2 и 1.3 показателей для различных предприятий в настоящее время не представляется возможным из-за трудностей применения критериев оптимизации к системному объекту. Однако создание информационной базы данных по электрическому хозяйству предприятий в рамках отрасли позволяет уста-. новить диапазон изменения показателей и выявить индивидуальные особенности технологии и электроснабжения, присущие данному предприятию, и оказывать управляющее воздействие на них при оценке функционирования и планировании развития. Наличие статистических данных по электрическим показателям предприятий в условиях эксплуатации позволяет осуществить оптимальное распределение лимитов на электроэнергию между предприятиями отрасли, вести разработку научно обоснованных удельных норм расхода электроэнергии и заданий по снижению электроемкости для различных видов продукции и др.

выделить электрическое хозяйство предприятий как техническую систему нового типа, изучив особенности его построения, функционирования и развития для выбора критериев оптимизации;

информационной базы, содержащей данные по электрическим показателям действующих, строящихся и проектируемых отечественных и зарубежных объектов; во-вторых, разработка математических моделей, позволяющих выбрать аналог, опираясь на «похожесть» (считая, что объекты относятся к одному виду); в-третьих, согласование критериев оптимизации (в какой-то степени они созданы для подстанций, но уже сравнение электрической части одного цеха с другими — пока нерешенная задача).

Для реле направления мощности защит от междуфазных к. з. очень важным показателем является мощность срабатывания реле SCp (или минимальное напряжение срабатывания ^ср.мин). Чем меньше Scp и ?/ср.мин, тем короче будет мертвая зона реле при близких к месту установки УРЗ трехфазных к. з., когда оно не срабатывает из-за малого остаточного напряжения на шинах подстанции. Значение SCp зависит от потребляемой реле мощности. Поэтому здесь возможно применение критериев оптимизации

Запоминание критериев оптимизации

Применение рассмотренных алгоритмов для размещения элементов и трассировки позволяет решать задачу автоматизации проектирования топологии БИС с учетом различных критериев оптимизации.

В качестве критериев оптимизации при решении этой задачи, как правило, используются минимизация площади кристалла, минимизация суммарной длины соединений между микроэлементами, а также минимизация числа пересечений этих соединений и числа слоев коммутации. Обычно модель задачи размещения включает в себя коммутационное поле кристалла, где задан набор фиксированных позиций, которые в первом приближении можно рассматривать как геометрические точки на ограниченной плоскости ( 5.6), а также схему соединений микроэлементов БИС, отображаемую, например, взвешенным графом скомпонованной БИС, у которого вершинами служат подграфы Gi (i = 1,2, .., ..., Л^к), а дугами — связи между ними, либо графом, в качестве которого используется один из подграфов Gt. Ниже для определенности "будем рассматривать граф соединений микроэлементов, соответствующий скомпонованной БИС, причем веса его дуг представим в виде элементов Гц матрицы соединений R порядка NK X NK.

Разделение процесса конструирования БИС на задачи компоновки, размещения и трассировки, вызванное сложностью их совместного решения, требует четкого согласования обособленных критериев оптимизации, которые используются при компоновке, размещении и трассировке. В частности, критерии качества компоновки и размещения должны максимально учитывать особенности задачи трассировки.

Если критерием оптимизации при компоновке и размещении является минимизация суммы длин всех соединительных цепей микросхемы, то в этом критерии отсутствует информация о таких важных топологических требованиях, как топологическая простота трассируемых цепей и равномерность распределения этих цепей по каналам коммутационного поля. Поэтому актуальной проблемой является разработка методов решения комбинированных конструкторских задач БИС (например, задач типа компоновка —размещение или размещение — трассировка) при использовании нескольких упорядоченных относительно друг друга критериев оптимизации.