Войти  |  Регистрация
Авторизация

Типы задач в системе проектирования



Предполагается, что при проектировании конструкций, целесообразно применять системный подход. Для этого рассмотрим некоторые основные понятия из этого системного подхода, соответствующего нашим целям.
Система — это организованное множество элементов (подсистем, частей), набор элементов и связей между ними. Совокупность связей называется структурой. Различают системы закрытые, без взаимосвязи с внешними факторами и открытые, которые зваимосвязаны с внешними факторами.
Вход в системы — это множество связей или перемена внешних факторов, от которых зависят система или ее элементы.
Вывод — множество связей или переменных, с помощью которых система проявляется.
Импульс (стимул, акция) — это состояние вводимых переменных величин в данный момент времени.
Откликом (реакцией) называют состояние выведенных переменных величин, вызванное определенным импульсом.
Поведение — отношение между импульсом и реакцией. Это определенное свойство системы. Если структура системы известна, то поведение однозначно. С известным (требуемым) поведением могут существовать многие структуры, которые обладают необходимыми свойствами. По поведению системы разделяют на системы целевого и бесцелевого поведения. Проектирование как деятельность людей и процесс, проектное бюро как организация людей являются системами целевого поведения, так как все направлено на решение поставленной задачи, например, на разработку качественного проекта. Техническое оборудование, машины, строительный объект как технические системы не являются системами целевого поведения.
Система может иметь общественную, наиболее высокую цель, которой должны подчиняться частные цели элементов; частные цели должны объединяться с целями более высоких уровней.
Системный подход в процессе проектирования конструкций помогает решать следующие задачи:
а) система определена, известны структура и поведение; на вводе отыскиваются параметры, при которых поведение системы с позиций определенного критерия является наиболее эффективным, например, при известном конструктивном решении отыскивается максимальная нагрузка, при которой была бы исчерпана несущая способность конструкции;
б) система определена, известна ее структура, на основе которой должно быть определено поведение (например, если в качестве импульса, действующего на конструкцию, принимается нагрузка, то реакцией являются внешние и внутренние силы, деформации); эта задача решается при определении сечений, элементов и конструкций, предназначенных для восприятия конкретной нагрузки;
в) система существует, но неизвестны ни ее структура, ни поведение. Задача — путем экспериментального или теоретического исследования определить поведение системы, затем ее структуры. К этой группе относится много задач из области проектирования конструкций. Например, при постоянных параметрах предел несущей способности обычно определяют экспериментально, аэродинамический коэффициент объекта (конструкций) определяют в аэродинамической трубе, усталостная прочность определяется при испытаниях на пульсаторе и тд. К этой категории относят испытания нагружением, исследование причин аварий, разрушений, а также определение структуры (например, железобетонной конструкции - прочность бетона, количество и качество арматуры), для которой нет документации, и т.д.;
г) система еще не определена, но должна быть получена такая структура, которая бы с данной вероятностью обладала требуемым поведением, например необходимо запроектировать объект с требуемыми свойствами.
Случаи ”а” и "б" представляют собой проблему типа анализа и имеют однозначное решение. Это оценка сделанного (структура → поведение). Случай ”в” — это так называемая проблема ’’черного ящика”; черный ящик + частичное значение структуры + экспериментальное исследование → поведение → структура. Случай ”г” - проблема типа синтеза, характеризуемая тем, что существует много решений (структур, классов структур), с помощью которых можно получить требуемое поведение; цель достигается различными способами и методами.
При отыскании концепции (общего решения) или при проектировании элементов возникает задача типа синтеза: с одной стороны, имеют представление о решении, поставленных целях и требуемом поведении, с другой стороны — отыскание структур, т.е. совокупностей элементов и связей между ними. Данная задача имеет всевозможные варианты решения. Например, известно, что балка должна выдержать определенную нагрузку, или, другими словами, должна обладать определенными свойствами, которые могут быть достигнуты различными путями: выбором различной формы сечения, высоты, конструктивным решением, способом опирания, применением материалов и т.п. Наиболее часто применяют метод подбора, иногда задают сначала несколько величин и тем самым уменьшают число неизвестных, иногда разрабатывают несколько возможных решений, которые затем анализируют. Тем самым сначала находят решение в первом приближении, которое на следующем этапе можно уточнить, улучшить или оптимизировать с различных точек зрения. Весь процесс проектирования, включая стадию оптимизации, можно выразить с помощью алгоритма.
Принцип оптимизации исходит из взаимосвязи между затраченными средствами и полученными результатами. В математической постановке задачи оптимизации принимают какой-либо критерий в виде целевой функции, а решение, которое дает экстремальное значение целевой функции (минимум или максимум), принимается за оптимальное. Целевая функция, применяемая для нахождения оптимального решения, при логической постановке задачи оптимизации может быть только одна. Две или несколько целевых функций невозможно удовлетворить одновременно, поэтому случайное применение целевой функции в практических задачах оптимизации представляет собой задачу параметризации целевой функции. Это различные параметры (версии) целевой функции, которые претерпевают изменения оптимального значения. На основании полученных результатов можно более точно установить, которая из этих потенциальных целевых функций может быть выбрана в качестве действительной целевой функции. Этот выбор зависит от объективности принимающего решение субъекта, который в силу своих полномочий в этом процессе должен принять решение, целевое назначение которого приемлемо в данных экономических и общественных условиях. Если ни одна из рассматриваемых целевых функций не отвечает необходимым требованиям, можно перейти к новой целевой функции, определяемой квантитативным отношением к двум или большему числу до сих пор применяемых целевых функций (весовое число, точки, совокупность целевых функций). В конце концов выбор оптимального решения происходит с помощью одной целевой функции.
При рассмотрении общего решения (концепции) единого целого высшего уровня, например высотного здания, еще не известны все параметры, их структура и взаимосвязи весьма сложные, и к тому же многие связи открытые, что еще больше усложняет рассмотрение структуры. На этой стадии еще не определены точно условия, влияющие на параметры целевой функции, и поэтому на этой стадии ее сложно сформулировать. При рассмотрении действия в процессе проектирования можно выделить три времени: планирование, это взгляд вперед - в будущее; решение, выбор и определение хода работ - настоящее; оценка, обработка полученных результатов — прошлое. В процессе проектирования эти три операции чередуются и являются собственно проектированием.
Проектирование — это синтез, рассмотрение структуры, которая обладала бы заданным или ожидаемым поведением (свойствами). При этом предполагается, что работа ведется известными элементами. В действительности применяют элементы из различных материалов, разнообразную технологию, поэтому тоже самое, или подобное поведение (свойства), может быть достигнуто с помощью различных элементов и структур, эта задача является многозначной неопределенной, из разных решений выбирают условия, которые ограничат множество возможных решений, поэтому проектирование в своей основе является решающей процедурой, на основании сделанных решений делают постепенный выбор. He существует объективных правил по принятию решения, поэтому при одном и том же задании разные исполнители получают разные решения; эти решения могут отличаться одно от другого как в основных положениях, так и по мелочам. Причиной этого являются индивидуальные особенности, опыт, интуиция, вкус, способность идти на риск, способность к поиску и новаторству; формально эти причины неопределимы. Зарождение идеи невозможно проанализировать; при принятии решений в мозгу протекают процессы типа ”да—нет” на основе информации, полученной проектантом из различных областей науки. Было бы ошибкой смоделировать эти процессы на счетной машине. В творческом процессе необходимо учитывать все объективные положения и не допускать, чтобы под видом творческой индивидуальности скрывалось незнание проблемы или неспособность думать. Работа проектировщика должна включать разработку вариантов и их анализ.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent