Разработка подходов к решению задач многодисциплинарной оптимизации технологических систем

Abstract

В статье описаны формализованные на единой комплексной научно-методологической базе методики многодисциплинарной оптимизации технологических систем. Рассмотрены основные этапы постановки проблем оптимизации в условиях воздействия внешней среды и физических полей различной природы: выбор математических моделей анализа технологических систем; определение параметров проектирования в пространстве поиска; выбор функционалов качества (критериев цели) и ограничений. Основополагающим компонентом анализа мультифизических проблем является построение связанных моделей. При моделировании, наиболее полно приближенном к реальным условиям работы технологических систем, была предпринята попытка интегрировать различные по физической природе процессы к единой унифицированной схеме с использованием повторяющихся и отлаженных этапов. Применяемые методы оптимизации можно классифицировать следующим образом: прямые; первого порядка; стохастические; второго порядка; линейного и нелинейного программирования. Описаны подходы к созданию программного обеспечения многодисциплинарной оптимизации технологических систем. Схема обмена данными между математическими моделями и программой многокритериальной оптимизации может варьироваться. Приведены примеры реализованных инжиниринговых разработок физико-механических процессов при изготовлении кольца подшипника и отливки патрубка.

The rapid development of CAD/CAM/CAE/CIM/PLM systems is a worldwide trend. The research includes a brief summary of main scientific results of multidisciplinary optimization of technological systems. This article describes the formalized on a single integrated scientific and methodological basis of a technique of optimization of technological systems. A survey of current multidisciplinary optimization concepts and methods is presented. The research of the problem consists of the basic stages: selection of the analysis of mathematical models of processes; determining design parameters of the search space; choice of functional quality (objective criteria) and restrictions. In formulating and solving the problems of optimum design of technological systems used two key approaches: discrete and continuum. The basic component analyses of multiphysics problems are to build related models. Applied optimization techniques can be classified as follows: direct; first order; stochastic; the second order; linear and nonlinear programming. Scheme of data exchange in program between the mathematical models and multi-criteria optimization may vary. Examples of implemented applications of physical and mechanical processes in the manufacture are presented. Mathematical model of construction elements of the technological systems is presented.