Оптимизации требований стандартов

ОПТИМИЗАЦИЯ ТРЕБОВАНИЙ СТАНДАРТОВ

  Сущность  оптимизации требований стандартов

  Основное  положения. Задачу оптимизации  требований стан¬дартов обычно связывают с оптимизацией объектов стандартизации, и для ее реализации применяют методы оптимизации параметров объ¬ектов стандартизации (ПОС). Важность проведения оптимизации для народного хозяйства определили целесообразность выделения ее мето¬дов в отдельную систему — систему оптимизации параметров объек¬тов стандартизации (СОПОС).

  Эффективность системы обеспечивается на основе функционирования СОПОС Госстандарта и СОПОС отраслей (предприятий  и объединений). СОПОС  Госстандарта призвана:

  служить научно-методической и учебной базой  для разработки и  обеспечения функционирования отраслевых СОПОС;

  обеспечивать  выполнение НИР, проверку и корректировку  разраба-тываемых институтами Госстандарта методических и нормативно-тех-нических документов по оптимизации ПОС;

  осуществлять  экспертизу отдельных  отраслевых документов по оп-тимизации.

  В состав СОПОС Госстандарта входят:

  методическая  база СОПОС Госстандарта по оптимизации произ-водственных и технологических процессов; ч методическая база СОПОС Госстандарта по машиностроению; автоматизированная система обоснования требований ^стандартов на базе сопоставительного анализа данных фонда стандартов.

   Методическая база СОПОС Госстандарта содержит межотраслевые пособия, стандарты, методические указания, инструкции, алгоритмы и программы.

  СОПОС отраслей, объединений  и предприятий  создается с целью  улучшения качества объектов стандартизации на основе повышения  научно-технического уровня стандартов и  технических условий  за счет приближения  значений параметров стандартизуемых  объектов к опти-мальным. При этом должны обеспечиваться принципы комплексности и опережаемости стандартизации.

  СОПОС отраслей, объединений  и предприятий  должны включать: рабочие  методики, алгоритмы, программы и банки  входных дан¬ных для оптимизации конкретных объектов;

  экспериментальные установки, ЭВМ (машинное время) для опти¬мизации параметров объектов.

  СОПОС осуществляет научно-методическое, организационно-мето- дическое и материально-техническое обеспечение работ по оптимиза- ции ПОС.

  Научно-методическое обеспечение системы  заключается в  разра¬ботке методов оптимизации, их унификации и совершенствовании (об¬новлении), а также разработке комплекса унифицированных норматив¬но-технических и методических документов.

  Организационно-методическое обеспечение системы  включает рас-пределение функций по разработке, обновлению и функционированию СОПОС между исполнителями, установление ее связи с системами уп¬равления качеством, с различными АСУ.

  Материально-техническое  обеспечение базируется на использова¬нии ЭВМ и технических устройств (стендов, приборов) для испытаний продукции. При этом работы по экспериментальной оптимизации мо¬гут проводиться на предприятиях, разрабатывающих и производящих продукцию, а также на испытательных станциях и полигонах.

  Продолжительность разработки, качество и эффективность  функ-ционирования СОПОС зависят от системы подготовки и повышения квалификации специалистов. Подготовка специалистов по разработке СОПОС ведется по следующим профилям:

  для экспериментальных  методов оптимизации; для разработки математических моделей СОПОС; для  оптимизации ПОС на основе рабочих моделей. Величины, количественно характеризующие свойства объекта стан¬дартизации, называются параметрами объекта стандартизации. Пара-метры характеризуют физические, химические, технические, эргономи¬ческие, эстетические и другие свойства объекта. В методических и нормативно-технических документах, в чертежах и технических опи¬саниях при помощи параметров выражают количественные требования (нормы), формируют показатели качества продукции. Оптимизация ПОС заключается в установлении таких значений этих параметров

  и такого их изменения  во времени, при которых  достигается макси¬мально возможная в определенных условиях эффективность. Значения ПОС, которым соответствует максимально возможная эффективность, называют оптимальными; аналогично оптимальным называют уровень требований стандартов.

  Максимальная  эффективность в  зависимости от конкретных усло¬вий означает максимальный эффект (результат) при заданных затратах, или заданный эффект при минимальных затратах, или максимальное значение отношения эффекта к затратам, т. е. максимум эффекта, при¬ходящегося на единицу затрат. Под эффектом (результатом) понимает¬ся достижение определенных экономических, технических и социаль¬ных целей. К затратам относятся расход материальных, трудовых и природных ресурсов, а также потери, обусловленные появлением по¬бочных и отрицательных эффектов.

  Возросшие темпы научно-технического прогресса, углубление спе-циализации и кооперирования производства требуют внедрения более совершенных количественных методов оптимизации в отраслях народ¬ного хозяйства. Для оптимизации параметров объектов стандартизации необходимо количественно оценивать: параметры объекта;

  эффект  от производства и  эксплуатации (потребления) объекта; затраты  на разработку, производство и эксплуатацию объекта. На практике используют три формы оценки эффектов и затрат: техническая форма — применяют только технические показатели (КПД, мощность и т. д.), а затраты непосредственно не рассматривают¬ся, так как они остаются постоянными;

  стоимостная форма — применяют  денежные единицы, но допуска¬ется применять и технические показатели, например эффект измеряют в технических или денежных единицах, а затраты — в денежных;

  полезностная форма — при измерении эффекта или затрат приме¬няют условные единицы (баллы, коэффициенты весомости, шкалы по¬лезности, шкалы предложения).

  Оптимизация с помощью количественных методов имеет  конкрет¬ный смысл только для определенной цели и при установленных огра¬ничениях. Цели и ограничения определяют или уточняют путем опти¬мизации других объектов, а также в процессе оптимизации рассматри¬ваемого объекта. Ограничениями являются условия разработки, изго¬товления и эксплуатации продукции, характеризуемые научно-техни¬ческими, производственными и эксплуатационными возможностями, требованиями техники безопасности, охраны природы и т.п.

  Оптимизация параметров объектов стандартизации с  использовани¬ем количественных методов оптимизации в общем случае содержит следующие процедуры: изучение объекта;

  составление или выбор математической модели или разработка, из-готовление (приобретение) и отладка установки;

  получение числовых значений входных  данных и обеспечение  их сопоставимости;

  разработка, отладка или выбор  программ вычислений на ЭВМ; составление  плана вариантов  вычислений или экспериментов; проведение вычислений или экспериментов; анализ результатов  вычислений или экспериментов; корректировка математической модели; формулирование рекомендаций.

  Оптимизация параметров объектов стандартизации успешно  осуще-ствляется только при совместной координированной работе разных специалистов. Для такой координации работ процесс составления ма-тематических моделей разделен на следующие три этапа:

  разработка  схемы структуры  и функционирования объекта стандар-тизации;

  составление математической модели функционирования объекта  стандартизации;

  составление математической модели оптимизации ПОС. В зависимости  от характера преобладающих  процедур методы оп¬тимизации параметров объектов стандартизации подразделяют на тео¬ретические (преобладают вычислительные процедуры), эксперимен¬тальные (преобладают экспериментальные процедуры) и эксперимен¬тально-теоретические (существенную роль играют как вычислитель¬ные, так и экспериментальные процедуры).

  Состав  документов, устанавливающих  методы СО¬ПОС. Они  должны последовательно  обеспечивать наилучшее  сочета-ние между эффектом и затратами, определяемое с позиций обоснован¬ных целей, с учетом действующих ограничений и предстоящих изме¬нений во времени. Этому способствует дифференциация основных требований к СОПОС — к результатам, методам и методологии опти¬мизации.

  Для обеспечения широкого внедрения количественных методов оп-тимизации в СОПОС создан комплекс методических и норматив-но-технических документов, классифицируемых по группам, приведен¬ным ниже:

  Наименование  группы

  Общие положения Теоретические  методы Экспериментальные  методы

  Методы  обеспечения комплексности  стандартизации Методы обеспечения опережаемости стандартизации Методы совместного обеспечения опережаемости и ком-плексности стандартизации

  Методы  получения исходных данных Методы рекомендации по организации работ

  Особенности методов оптимизации  в зависимости  от ее на-

  значения

  Особенности методов оптимизации  отдельных объектов и

  параметров

  Состав  и структура типовых  математических моде¬лей оптимизации ПОС. Исходными для оптимизации ПОС слу¬жат пять групп зависимостей, составляющих или входящих в матема-тическую модель оптимизации.

  Входными  данными для оптимизации  ПОС служат векторные и скалярные функции.

  1. Зависимость эффекта  Э = (Эь ..., Э,) от оптимизируемых пара¬метров Д = (/ = 1, 2, ..., и) и времени введения tB, периода действия стандарта (процесса) Тд, текущего времени t:

  э, =/эдр,,.гд,0;; = і, 2,..., а.

  2. Зависимость затрат 3 = (3\, Зг, • Зв) на исследование, разработ¬ку, производство и эксплуатацию (потребление) объекта стандартиза¬ции от этих же параметров:

  Зк—/эк{Р\, ■•■> Ри, tи, Та, t)\ к— 1, 2, ..., Ъ.

  3. Зависимость цели  производства и  применения объекта  стандар¬тизации Z = (zі, ..., zc) от эффектов, затрат и времени:

  Z,-fd(3u ..., Эа', 3\, ..., Зв); і - 1, 2, ..., с.

  4. Зависимости между  параметрами объекта  стандартизации Е = (Е\, EJ), которые описывают научно-технические возможности (ограничения) при определенном уровне научно-технического про¬гресса:

  Em = fE (Ри Ри, t)-,m=\,2, ..., d.

   ^HI

  5. Ограничения Н  = (Н\, ..., Щ в виде неравенства, описывающие производственные возможности, обеспеченность сырьем, материалами, комплектующими элементами, кадрами, финансовыми средствами, требования техники безопасности:

  Hn<="" p="" style="padding-top: 0px; padding-right: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px; border-top-width: 0px; border-right-width: 0px; border-bottom-width: 0px; border-left-width: 0px; border-style: initial; border-color: initial; margin-top: 0px; margin-right: 0px; margin-bottom: 0px; margin-left: 0px; ">

  Кроме перечисленных, входные  данные могут содержать  зависимо¬сти, описывающие изменения отдельных оптимизирующих параметров во времени, критерии целесообразности выбора математических моде¬лей и другую информацию.

  Из  входных зависимостей целевая функция  принимает вид

  а, 3],..., зв, •/;,. t).

  Остальные зависимости являются ограничениями.

  Задача  оптимизации параметров изделий при использовании  мате-матических моделей заключается в том, чтобы в результате вычисле¬ний найти такие значения параметров изделий Р(п = 1, 2, ...) и такое их изменение во времени, при которых целевая функция Ц достигает

  12

  Рис. 4.1. Типовая структурная  схема оптимизации  параметров изделий: О — словесная постановка задачи для формализации; 1 — получение исходной и входной инфор¬мации: 2 — составление исходных зависимостей; 3 — прогнозирование изменений исходных зави¬симостей; 4 — составление целевой функции и ограничений; 5 — разработка программ и вычис¬ления; 6 — проверка постановки задачи; 7 — коррекция; 8 — установление части оптимизируе¬мых параметров непосредственным прогнозированием; 9 — коррекция результатов вычислений; 10 — задание на оптимизацию: II, 12, 13, 14, 15, 16 — дополнительная информация; 17— опти¬мальные параметры