Задача оптимизации в конструировании

4.7. Оптимизация. Методы оптимизации


4.7.1. Общие сведения. Терминология
Некоторые сведения об оптимизации, которые необходимо учитывать при изучении данного раздела, даны в § 1.13.
Проблема оптимальности является одной из важнейших в области конструирования и производства ЭА, так как решение этой проблемы позволяет повышать эффективность изделий и технологических процессов. Принятие тех или иных решений также не обходится без применения методов оптимизации.
Оптимизация (от лат. Optinum – наилучшее) – это процесс нахождения экстремума функции или выбор наилучшего (оптимального) варианта из множества возможных вариантов (альтернатив).
Какую бы техническую задачу ни решал конструктор или технолог, он всегда стремится получить наилучший или оптимальный ответ. Любая практически реализованная конструкция или любой технологический процесс могут рассматриваться с определенной точки зрения как оптимальные, так как имелись определенные основания для предпочтения их остальным. Однако в принципе выбор оптимального варианта является сложной и трудоемкой задачей, не решенной полностью до сих пор.
Если рассматривать задачи оптимизации в конструировании и технологии, то их можно сформулировать следующим образом.
Задача оптимизации в конструировании состоит в выборе наилучшего в некотором определенном смысле варианта технического решения из большого числа возможных вариантов.
Задача оптимизации в технологии состоит в том, чтобы наилучшим образом построить технологический процесс и определить оптимальные режимы его проведения.
При разработке конструкций ЭА и технологических процессов ее производства решается большое количество задач, из которых вытекает многообразие задач оптимизации.
Так при конструировании ЭА решаются задачи:

• 
  оптимизация параметров;
  
• 
  оптимизация структур по критериям минимальных массы, затрат, габаритам, числу внутренних и внешних связей, суммарной длине соединительных проводников, числу пересечений соединительных проводников, магнитным и электрическим взаимодействиям;
  
• 
  оптимизация конструкции модулей различных уровней по надежности, тепловому режиму, по размещению, по технологичности, по стоимости;
  
• 
  оптимальное резервирование с учетом ограничений по массе, габаритам, стоимости;
  
• 
  оптимизация требований к надежности элементов;
  
• 
  оптимизация количества запасных элементов;
  
• 
  оптимизация последовательности проверок ЭА при ограниченном времени восстановления и другие.
  

При разработке производственных процессов изготовления ЭА решаются задачи:

• 
  оптимизация структуры производственного процесса и его отдельных звеньев;
  
• 
  оптимизация использования при производстве данного изделия технологических процессов и производств;
  
• 
  оптимизация затрат труда, средств и времени на изготовление изделия;
  
• 
  оптимизация номенклатуры технологических документов, применяемых в качестве директивных;
  
• 
  оптимизация типовых, групповых и пр. технологических процессов;
  
• 
  оптимизация раскроя материалов и другие.
  

Прежде чем приступить к изучению математических методов оптимизации, необходимо ознакомиться с рядом понятий.