Книга по морфологичекому анализу и синтезу (другие публикации см. -->)
Цитирование: Раков Д.Л. Структурный анализ и синтез новых технических систем на базе морфологического подхода. ISBN 978-5-397-02604-8, URSS,
2011, 160 с.
Книга в издательстве
Аннотация
В книге рассмотрены современные методы структурного анализа и синтеза новых технических решений и систем на базе морфологического подхода. Приводится краткий обзор применяемых методик.
Книга содержит разработанную автором методологию структурного синтеза технических систем, включающую методы и алгоритмы декомпозиции, упорядочения, генерации, кластеризации и анализа вариантов морфологического множества решений, а также описание программно - методологического комплекса “Okkam” и применение подхода для решения «обратных» задач структурного синтеза для повышения эффективности проектно-поисковых исследований. Приводятся примеры анализа и синтеза авиационно-космических, машиностроительных и акустических систем.
Для широкого круга специалистов, научных работников, преподава-телей и студентов, специализирующихся в области создания новых сис-тем.
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор Козляков В.В.
доктор технических наук, профессор Синев А.В.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие………………………………………………………5
Используемые сокращения………………………………………….. 6
Введение……………………………………………………………… 7
Глава 1. Структурный анализ и синтез новых технических систем на этапе формирования их облика ....................................
15
1.1. Общая характеристика методов проектирования, структурный анализ и синтез технических систем……15
1.2. Особенности задач структурного синтеза сложных технических систем……………………………………………22
1.3. Соотношение системного анализа, структурного и парамет-рического синтеза………………………………26…
1.4. Трансформационные и морфологические методы…………….. 29
1.4.1. Трансформационные методы структурного синтеза………... 30
1.5. Морфологические методы структурного синтеза.
Общая характеристика морфологического подхода и его разно-видностей…………………32.
1.5.1. Процедура морфологического анализа………………………. 33
1.5.2. Морфологические методы…………………………………….. 35
1.5.3. Области применения морфологических методов…………… 41
1.5.4. Преимущества и недостатки морфологических методов…… 44
1.6. Задача структурного синтеза технических систем……………. 46
Глава 2. Методология структурного анализа и синтеза новых технических систем на базе морфологического подхода…….. 54
2.1. Методология структурного анализа и синтеза технических систем…………………………………………………………………. 54
2.1.1. Связи между структурой и моделью ТС……………………... 82
2.2. Обратные задачи структурного анализа и синтеза 83
2.3. Области применения разработанного подхода………………… 86
Глава 3. Применение структурного анализа и синтеза для формирования облика новых систем…………………..................
88
3.1. Структурный анализ и синтез способов управления подъем-ной силой аэростатических систем………………………….
88
3.2. Структурный анализ и синтез перспективных звукоизоли-рующих систем на основе 4S-эффекта………………….
109
3.3. Структурный анализ и синтез морфологического множества спускаемых аппаратов………………………………………………..
121
3.4. Структурный анализ и синтез ТС для переработки пенопо-лиуретанов…………………………………………………….
140
3.5. Структурный анализ и синтез ТС при анализе патентоспо-собности технических решений………………………...
144
Заключение…………………………………………………………... 148
Список использованных источников…………………………….. 149
ПРЕДИСЛОВИЕ
Большое число факторов конструктивного, технологического, экс-плуатационного, экономического и экологического характера, влияющих на процесс создания новой техники, предопределили необходимость ис-пользования системного анализа и синтеза при проектировании техниче-ских систем (ТС). Актуальность применения системного анализа и синте-за в сфере создания и освоения новых машин обусловлена научно-техническим прогрессом, появлением и внедрением новых технических решений (ТР), материалов и технологий, все возрастающими потоками информации. Вышесказанное увеличивает число возможных реализаций ТР, как отдельных узлов и устройств, так и ТС в целом. Также резко воз-росли требования к максимальному сокращению времени, затрачиваемого на весь процесс создания ТС.
Сказанное обуславливает важность решения задач, связанных с созда-нием новых подходов в области разработки методов структурного анализа и синтеза ТС на этапе технических предложений, позволяющих генериро-вать новые технические решения, а также с большой степенью достовер-ности оценить их технический уровень, новизну и провести сравнение между собой и существующими системами.
Специфика задач структурного синтеза составляет дискретность пе-ременных и наличие условно-логических ограничений. К этому необхо-димо добавить необходимость работы с несколькими противоречивыми критериями. Суть проектного поиска состоит в целенаправленном изме-нении значений признаков для достижения таких вариантов, которые об-ладают лучшими показателями, чем исходные. Само понятие "лучшее" в проектных задачах является неопределенным и расплывчатым, поскольку ряд критериев вообще не имеет количественного выражения, а точно оце-ниваемые критерии противоречат друг другу.
Для решения задач структурного синтеза используются морфологиче-ские методы, базирующиеся на комбинаторном подходе. Морфологиче-ский анализ появившийся в 40-ых годах 20 столетия в трудах Цвикки Ф. получает все большее распространение. Так, согласно Келеру (2001) более 26% немецких предприятий применяют морфологические методы при поиске новых ТР. Общество немецких инженеров разработало два свода правил для инженеров VDI 2221 “Методы создания и конструирования ТС и продуктов” и VDI 2222 “Методы конструирования: методическое разви-тие технических принципов“, в которых рекомендуется использование морфологических подходов для поиска новых ТР.
...............................
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основании исследований, проведенных в работе, можно сформулировать следующие выводы:
Разработан и реализован подход морфологического синтеза технических систем, который позволяет на этапе технического предложения проводить поиск новых технических решений, формировать кластеры вариантов, используя понятие меры сходства, генерировать множество предоптимальных вариантов, выбирать из альтернатив наиболее рациональные и сравнивать их. Он основан на положениях системного, кластерного анализа и морфологического подхода. Решена задача снижения размерности морфологического множества ТР путем оценки и кластеризации вариантов, что позволило снизить трудозатраты при поиске новых ТС. Проведен сравнительный анализ основных положений рассматриваемого подхода и ряда существующих методов. Его использование позволяет также создавать системы, обладающие способностью гибко реагировать на изменяющиеся внешние условия при наименьших затратах.
Разработан подход для решения обратных задач – по заданному опорному варианту осуществляется поиск более эффективных технических решений.
Предложенные подходы являются универсальными и на примерах показаны их применения для формирования облика новых ТС. В качестве примеров рассматриваются:
- стратосферные платформы (транспортные рабочие машины и энергетические машины);
- адаптивные спускаемые аппараты (транспортные рабочие машины);
- активные системы звукоизолирующей способности (информационные и технологические рабочие машины);
- машины для сверхтонкого измельчения пенополиуретанов (технологические машины);
- применение подхода для патентных исследований.
|
