Обеспечение экономической и функциональной эффективности разрабатываемого объекта

Ожидаемый экономический эффект от использования методов композиционного проектирования может быть оценен на основе общих положений теории организации сложных систем. Для этого затраты материальных ресурсов на получение информации, необходимой для принятия обоснованных решений, следует рассматривать как ее стоимость, а ожидаемый экономический эффект от использования этой информации в процессе проектирования создаваемой системы - как полезность информации.

Использование методов композиционного проектирования должно позволить в значительной мере повысить эффективность разработок сложных продукции или систем, а также процессов, гак как в этом случае осуществляется направленное формирование системы с такой нространственно-структурно-параметрической организацией, которая являлась бы наилучшей но принятым критериальным показателям при располагаемой общей базе данных. Следовательно, при композиционном проектировании потенциальный ущерб от недоиспользования реальных возможностей по достижению оптимальной пространственно-структурно-параметрической организованности разрабатываемой сложной продукции или системы стремится к нулю.

Для практической реализации методов композиционного проектирования требуются:

  • • определение и формальное описание общих принципов пространственно-структурно-параметрической организации сложных продукции или систем рассматриваемого класса;
  • • обобщение коллективного опыта и знаний специалистов различных областей техники и организаций в общей базе данных относительно способов возможной технической реализации функциональных операций, процессов, выполнение которых необходимо для обеспечения функционирования продукции или систем рассматриваемого класса;
  • • описание свойств элементов, узлов, продукции, процессов различной физической природы с помощью единого формального аппарата и организация общей базы данных;
  • • создание автоматизированных методов композиции, обеспечивающих направленное формирование оптимальной в заданном смысле пространственно-структурно-параметрической организации проектируемой сложной продукции или системы, а также процессов на основе располагаемой общей базы данных.

Как уже отмечалось, целью оптимальной композиции является направленное формирование системы заданного назначения с высокой степенью организованности при учете суммарного эффекта. Сопоставление возможных вариантов организации этой системы осуществляется по критериям различимости.

За критерии различимости принимаются, как правило, показатели эффективности. В общем случае под эффективностью понимается мера соотношения результатов достижения поставленной цели с требуемыми затратами. Результативность использования физических процессов в рассматриваемой системе с точки зрения достижения поставленной цели оценивается показателями функциональной эффективности, а необходимые затраты - показателями экономической эффективности.

Показатели функциональной эффективности создаваемой продукции или системы либо процесса раскрывают меру достижения наилучшего (в смысле технического и технологического совершенства) решения, целесообразность которого нодгверждаегся экономическими оценками. Как известно, в основе реализации любых функций технических продукции или систем лежат физические процессы. Поэтому оптимизация проектируемых технических продуктов или систем возможна только при условии установления взаимосвязей физических эффектов и процессов, используемых в создаваемой продукции или системе, с показателями экономической и функциональной эффективности этой продукции или системы.

Взаимосвязи физических процессов с показателями экономии- ческой эффективности системы могут быть отражены в наиболее строгой форме с использованием таких физических категорий, как масса, объем, мощность, работа, время. Могут также использоваться и стоимостные категории, обладающие высокой универсальностью, но эти показатели не позволяют, как правило, достаточно строго установить их взаимосвязь с реализуемыми в разрабатываемой продукции или системе физическими нроцесссами.

Взаимосвязь технических решений с показателями функциональной эффективности разрабатываемой продукции или системы либо процессов в общем случае выражается в категориях отклонения значений физических величин, характеризующих реализуемые в данной продукции или системе физические процессы, от установленных нормативов. Допустимые отклонения регламентируются, как правило, нормативными документами по стандартизации или техническими регламентами.

Таким образом, для обеспечения оптимального композиционного проектирования сложных продукции или систем должна быть установлена взаимосвязь пространственно-структурно-нараметри- ческой организации этих продукции или систем с показателями их экономической и функциональной эффективности. Как уже отмечалось, оптимальное проектирование предполагает представление принятых критериальных показателей элементов, узлов, агрегатов разрабатываемой сложной продукции или системы либо процессов в категориях ожидаемого их влияния на соответствующие показатели эффективности продукции или системы в целом. Применительно к показателям экономической эффективности указанное отображение может быть представлено в виде следующей зависимости (уравнения связи):

где AKf,(s) - ожидаемое приращение g -го показателя экономической эффективности проектируемой продукции или системы при введении в ее структуру элемента, узла (агрегата) s &Sa, ?eEi;;

K-fsk ~ коэффициент приведения, характеризующий взаимосвязь между соответствующими экономическими показателями элемента, узла (агрегата) s е Sa и системы в целом; ff - нелинейная функция; Afky - коэффициент, характеризующий взаимосвязь между к -й составляющей рассматриваемого показателя экономической эффективности элемента, узла (агрегата) s е Sa и численными значениями варьируемых параметров Pskyv е P(s) этого элемента; ask - показатель степенной зависимости; Ns - число взаимосвязей между соответствующими показателями элемента, узла (агрегата) s е Sa и продукцией или системой в целом; NSk - число составляющих рассматриваемого показателя экономической эффективности элемента s е Su; NSky - число варьируемых параметров элемента, узла (агрегата) .у е Sa; vv(, Wj - потоки энергии,

информации, вещества на входе и выходе рассматриваемой продукции или системы.

Как уже отмечалось, решение задачи оптимальной композиции в общем случае предполагает' выбор наилучшего в заданном смысле решения с учетом основных показателей экономической и функциональной эффективности разрабатываемой сложной продукции или системы либо процесса.

При решении задачи оптимальной композиции в ^-мерном критериальном пространстве появляется необходимость в предварительном решении задачи направленного поиска конкурентоспособных вариантов функционально необходимой структурнопараметрической организации проектируемой системы либо разрабатываемого процесса и соответствующей им области. Для этого последовательно решаются задачи оптимальной композиции разрабатываемой продукции или системы либо процесса по каждому критериальному показателю в отдельности и на основе полученных значений этих показателей осуществляется построение искомой области в принятом ^-мерном критериальном пространстве. На последующих этапах композиционного проектирования реализуется процесс структурно-параметрической оптимальной самоорганизации конкурентоспособных вариантов разрабатываемой продукции или системы, а также процессов до момента удовлетворения заданных ограничений на показатели эффективности этой продукции или системы либо процесса и выбор наилучшего решения в соответствии с принятой целевой функцией.

Сформулируем условия конкурентоспособности возможных вариантов структурно-параметрической организации проектируемой сложной продукции или системы. Предположим, что в результате решения задачи оптимальной композиции синтезированы варианты «а», «Ь», «с» структурно-параметрической организации разрабатываемой продукции или системы, оптимальные соответственно по критерию К1, К; и К! (т. еД = 1, 2, 3). Пусть также синтезирован некоторый у -й вариант, критериальные показатели которого удовлетворяют следующим условиям:

* * *

где К1а,Kft,К ' - оптимальные значения принятых минимизируемых критериальных нормированных показателей.

*

Если KjK2Kj < К1аК2К2, то в соответствии с результатами решения задачи оптимальной композиции комплекса Sue, и eU, *

ееЕ, имеем КУ>К и, следовательно, должно соблюдаться условие К]К) < К2аК].

Предположим, что К~ > К~, тогда должно соблюдаться условие К-<КI, т.е. но одному из критериев у -й вариант

структурно-параметрической организации разрабатываемой системы предпочтительнее варианта «а». В предельном случае, когда

*

соблюдается условие К'-К2 К2 = К1а К2 К2, относительная уступка

по критерию К~ для у -го варианта при принятых выше допущениях не должна превышать относительного выигрыша по критериальному показателю К] но сравнению с соответствующими критериальными показателями варианта «а». Следовательно, при соблюдении указанных выше условий у -й вариант проектируемой системы является конкурентоспособным, т.е. принадлежащим к так называемой области эффективных решений.

Нетрудно убедиться, что приведенные выводы справедливы и при сопоставлении критериальных показателей у-го варианта проектируемой системы с критериальными показателями вариантов «Ь»и «с».

Таким образом, условие конкурентоспособности структурно- параметрической организации у-го варианта проектируемой сложной продукции или системы может' быть сформулировано следующим образом:

1) для случая минимизации критериальных показателей:

где Е- множество критериев, учитываемых при определении области эффективных решений;

2) для случая максимизации критериальных показателей:

Следовательно, для выявления конкурентоспособных вариантов разрабатываемой продукции или системы либо процесса необходимо определить границы соответствующей им области эффективных решений в критериальном пространстве. Под эффективным в данном случае понимается решение, при котором численные значения критериальных показателей синтезированного варианта структурно-параметрической организации проектируемой продукции или системы либо процесса не выходят за границы метрического пространства, ограниченного соответствующими значениями показателей наилучших (оптимальных) вариантов но каждому из учитываемых критериев.

Данный этан решения задачи оптимальной композиции сложной продукции или системы либо процесса по своей цели соответствует этапу эвристического поиска проектировщиком некоторого множества рациональных вариантов разрабатываемой продукции или системы либо процесса, которые затем подлежат проектной проработке и сопоставительной оценке. Однако в данном случае выбор таких вариантов осуществляется автоматизированными методами среди всего многообразия возможных структурных организаций создаваемой продукции или системы либо процесса, располагающихся в общей базе данных. Это позволяет' в известном смысле гарантировать, что все возможные рациональные решения содержатся в выделенном подмножестве эффективных решений и действительно оптимальный вариант входит в это подмножество.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >