авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Разработка методов структурирования и выбора вариантов в задачах автоматизированного конструирования радиоэлектронной аппаратуры

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КОШЕЛЕВ Александр Михайлович

РАЗРАБОТКА

МЕТОДОВ СТРУКТУРИРОВАНИЯ И ВЫБОРА ВАРИАНТОВ

В ЗАДАЧАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук по специальностям

05.12.04 – «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения» и
05.13.12 – «Системы автоматизации проектирования»

Москва – 2009

Работа выполнена на кафедре Радиоприёмных устройств

Московского энергетического института (Технического университета)

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор КАНДЫРИН Юрий Владимирович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ГУБОНИН Николай Сергеевич кандидат технических наук, профессор НЕСМЕЛОВ Владимир Семенович
Ведущая организация: ОАО Головной Центр сервисного обслуживания и ремонта концерна ПВО «Алмаз Антей» «Гранит» (г. Москва)

Защита состоится 18 июня 2009г. в 15.30 в аудитории А-402 на заседании диссертационного совета Д 212.157.05 при Московском энергетическом институте (Техническом университете) по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 17.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, присылать по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д.14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан «18» мая 2009г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.05

кандидат технических наук, доцент Т.И. КУРОЧКИНА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

Разработка инновационных технологий конструирования радиоэлектронных средств (РЭС), а также способов обеспечения надежности и ремонтопригодности являются важнейшими задачами, позволяющими создавать конкурентоспособные изделия, обеспечивающие должный уровень обороноспособности страны и народного хозяйства.

Особое место среди задач конструирования и обеспечения надежности РЭС занимают задачи выбора оптимальных элементов и компонентов конструкций по совокупности показателей качества (ПК). Сегодня разработчикам доступны тысячи однотипных изделий одного функционального назначения и, несмотря на введение ограничительных нормалей, выбор оптимальных компонентов часто приходится осуществлять по десяткам характеристик, что делает проблему трудно разрешимой без привлечения средств и методов САПР. Таким образом, задачи выбора при конструировании РЭС особенно актуализируются. Важными являются также проблемы обеспечения оптимальных замен при ремонтах радиоаппаратуры (выбор аналога по прототипу) и назначения оптимальной очередности ремонтов РЭС. Их решение требует создания теоретических основ, методов и инструментальных средств, способных обеспечить максимальную надежность и эффективность процесса разработки РЭС.





Широкое использование и развитие систем автоматизированного проектирования позволяет в значительной степени снять противоречия между ростом сложности РЭС, временными ограничениями и необходимостью получения наиболее рациональных решений посредством совершенствования процедур их разработки.

Существенный вклад в решение проблем структурирования и многокритериального выбора альтернатив внесли такие признанные учёные как: Ю.М. Барышников, Т. М. Виноградская, Л.С. Гуткин, Н.С. Губонин, В.А. Горбатов, П.С. Краснощеков, Н.Н. Моисеев, О.А. Молодцов, И.П. Норенков, Д.И. Батищев, В.А. Камаев, И.М. Макаров, В.Д. Ногин, В.В. Подиновский, С.И. Травкин, В.В. Топорков, В.В. Федоров, В.Н. Якимец, А. Джоффрион, Л. Заде, Р. Кини, Д. Нейман, Б. Роу, Х. Райфа, Т. Саати, T. Хемминг и многие др.

Существующие методы решения задач выбора и структурирования альтернатив при проектировании РЭС обычно предполагают использование априорных, апостериорных и адаптивных критериев. При этом предполагается, что окончательный выбор осуществляет лицо, принимающее решение (ЛПР). Для реализации методов структурирования и выбора вариантов из исходных множеств целесообразно использовать неметрические безусловные, последовательно применяемые условные или комбинированные критерии предпочтения в зависимости от полноты имеющейся информации. В силу отсутствия доступного инвариантного методического и программного обеспечения возникает проблема создания методологии и разработки эффективного инженерного инструмента многоцелевого сравнения вариантов, установления порядка альтернатив на множестве критериев при выборе оптимальных (в принятом смысле) решений.

В диссертационной работе проводятся теоретические исследования и разрабатываются инвариантные компоненты новых методов конструирования и обеспечения надежности РЭС, основанные на дифференцированном подходе к решению задач структурирования и выбора вариантов в зависимости от степени «информированности» ЛПР о приоритетах между ПК. Решаются вопросы проектного выбора элементов конструкций по адаптивным неметрическим критериям в пространствах ПК произвольной размерности, построения очередей на ремонт, установления рациональных замен компонентов при ремонтах РЭС. Предлагаются новые элементы технологии конструирования РЭС, основанные на применении аппарата фактор множеств при выборе оптимальных вариантов.

Задачи, решаемые в диссертации, являются актуальными в связи с развитием инновационных методов проектирования, требующих получения рациональных решений при создании современных конкурентоспособных РЭС, а также при разработке наиболее целесообразных методик организации их ремонта.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью данной работы является разработка теоретических основ, формализованных методов и инструментальных средств решения задач критериального структурирования и автоматизированного выбора электронных элементов, деталей и материалов конструкций РЭС по совокупности показателей качества для постановок произвольной размерности с использованием аппарата фактор множеств в ассоциативных структурах.

ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ В РАБОТЕ

  1. Проведение сравнительного анализа методов многокритериального выбора и структурирования альтернатив в САПР РЭС на основе аналитического обзора литературы. Формулировка основных задач, решаемых в работе.
  2. Исследование свойств неметрических критериальных постановок с целью разработки методов структурирования вариантов по совокупности ПК, привязанные к разной степени информированности ЛПР, включая последовательно применяемые критерии, построенные на оценке самих показателей качества в метакритериях. Разработка методов и алгоритмов построения очередей на ремонт РЭС для ЛПР с различной степенью априорной информированности.
  3. Разработка и исследование формализованного аппарата формирования критериально настроенных структур вариантов, описываемых совокупностью ПК произвольной размерности с использованием фактор множеств окрестностей альтернатив для -, L- и L- критериев.
  4. Теоретическое исследование и разработка методов структурирования с помощью -расслоений и установления частичных и линейных порядков альтернатив в виде транзитивных и нетранзитивных графов на базе использования ассоциативных моделей фактор множеств.
  5. Разработка методики и инструментальных средств установления наиболее оптимальных замен компонентов-прототипов при ремонте РЭС на основе оценки претендентов-аналогов по неметрическим и метрическим критериям с использованием ассоциативных структур фактор множеств.
  6. Разработка алгоритмов и программных систем для реализации предложенных в работе методов.
  7. Апробация и внедрение разработанных методов и программного обеспечения на примерах решения задач выбора оптимальных компонентов и блоков РЭС, оптимального выбора вариантов проектов пассивных микросборок, установления очередей на ремонт, эффективных замен дефектных элементов-прототипов их аналогами при ремонте.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для решения поставленных задач были использованы теория и методология системного анализа, теория выбора и принятия решений, теория графов, теория множеств и теория баз данных, а также аппарат булевой алгебры. Кроме того, применялись положения теории объектно-ориентированного программирования и теоретико-методологические основы построения САПР.

НОВЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

  • Исследованы свойства безусловных и условных критериев выбора альтернатив, а также возможность представления множеств возможных вариантов (МВВ) совокупностью окрестностей, что позволяет формализовано строить частичные и линейные порядки в многомерных пространствах ПК произвольных размерностей с привлечением аппарата фактор множеств.
  • Предложена методика последовательного многокритериального автоматизированного структурирования вариантов компонентов РЭС по совокупности ПК, основанная на неметрической оценке самих показателей качества в пространстве метакритериев, отвечающих целеполаганию ЛПР.
  • Разработаны теория, методология и инструментальные средства для решения многомерных задач структурирования и выбора вариантов в ассоциативных матрицах, описывающих окрестности фактор множества различных порядков на базе неметрических -, L-, и L-критериев. Установлены правила преобразования ассоциативных матриц фактор множеств с сохранением их размерности.
  • Разработаны методы и алгоритмы построения очередей для ремонта РЭС, основанные на многокритериальном структурировании исходного множества объектов. Подход рассчитан на ЛПР, обладающего разной степенью информированности о предпочтениях ПК, и предполагает установление частичного порядка, -расслоений или квазилинейных порядковых структур очерёдности их ремонта. Аппарат установления предпочтений ремонтов объектов РЭС реализован посредством логических операций с окрестностями фактор множеств альтернатив для наиболее значимых ПК.
  • Обоснована и решена задача замен электронных и конструктивных компонентов РЭС при их ремонте на близкие по параметрам аналоги. Разработанный в диссертации аппарат основан на использовании критериальной оценки претендентов для сравнения с прототипом по неметрическим и метрическим (СКО) критериям и использует процедуры пересечения фактор множеств окрестностей альтернатив.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

  • Предложенные и разработанные в диссертации методы, модели и алгоритмы сравнения, выбора и структурирования вариантов позволяют более эффективно решать задачи многокритериального выбора оптимальных компонентов в САПР РЭС.
  • Практическую ценность имеют разработанные в диссертации методы решения задач построения очередей на ремонты РЭС при разной информированности ЛПР, позволяющие адаптивно уточнять решения, а также методы решения задачи выбора оптимальных замен компонентов блоков РЭС при ремонтах.
  • Использование предлагаемых методик, алгоритмов и программ в НИИ и КБ, а также на ремонтных предприятиях, позволит существенно повысить качество проектирования конструкций РЭС, эффективность ремонта и обслуживания.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

  • Способ описания исходных и производных множеств альтернатив с помощью ассоциативных матриц окрестностей фактор множеств вариантов, а также механизмы операций над ними в разных критериальных постановках.
  • Модель представления фактор множеств /R в виде ассоциативных структур вариантов и формализованный аппарат их преобразований для решения задач выбора вариантов и структурирования МВВ с использованием - и L-правил.
  • Исследование свойств и формализованный аппарат реализации - и L-правил в АМ фактор множеств.
  • Механизм поиска решений при -, L- и L- структурировании вариантов в ассоциативных структурах фактор множеств вариантов.
  • Процедуры структурирования и выбора аналога по прототипу с помощью - и L-правил в ассоциативных матрицах фактор множеств, задаваемых диаграммами Хассе.

РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Разработанные в диссертации методы, алгоритмы и программы реализованы в виде методик и инструментальных программных средств. Программы «Выбор» и «Очередь» внедрены в НИР и учебный процесс в МЭИ (ТУ) и в ВолГТУ (г. Волгоград), в ФГУ «ФИРО» в лаборатории информационных технологий и сертификации (г. Москва).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на семи международных конференциях: X, XI, XII, XIII, XIV, XV «Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов» (Москва, МЭИ (ТУ), 2004 2008г.г.), на Международной научно-технической конференции к 100-летию со дня рождения В.А. Котельникова (Москва, МЭИ, 21-23 октября 2008г.).

ПУБЛИКАЦИИ

По теме диссертации было опубликовано 18 печатных работ (11 из них опубликованы без соавторов), в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 15 статей и тезисов в научных журналах РФ и на международных конференциях.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав с выводами, заключения, списка литературы и приложения (Акты о внедрении диссертационной работы). Общий объем диссертации 232 страницы, в том числе 90 рисунков, 81 таблица, список литературы из 96 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна, приводится перечень основных результатов, выносимых на защиту, излагается краткое содержание глав диссертации.

В первой главе представлен обзор традиционных методов решения задач выбора и структурирования альтернатив в САПР РЭС. Проведен анализ и сравнение рассматриваемых методик, сформулированы их основные достоинства и недостатки.

Существует большое число подходов к решению задач сравнения, выбора и структурирования альтернатив. В работах Т. Хемминга, В. Спендли, Н. Нелдера и Р. Мида предлагалось решать задачи МКВ по обобщенному критерию с помощью процедуры поиска по деформируемому многограннику. Структуризация процедур выбора, рассмотренная у Д. Монгольфье, а позже у О.И. Ларичева представляют собой гибридный подход, основанный на эвристиках и одновременном исследовании множества альтернатив (метод ограничений). Группа методов «Электра I, II, III», предложенные Б. Роу используют для сравнения вариантов бинарное отношение более сильное, чем Парето, связанное с введением функции согласия и индекса несогласия, но имеют недостатки в правилах назначения весов и в возможности появления циклов при высоких порогах индекса несогласия. Методы В.В. Подиновского (имеющие потенциально большую силу, чем отношение Парето) обладают тем преимуществом, что качественная информация о важности критериев, получаемая от ЛПР, не преобразуется в метрическую, а задается совокупностью предпочтений. Однако у этого метода, использующего перестановки координат, возможны коллизии, когда операция транзитивного замыкания в порядковом отношении П для некоторых других исходных отношений, кроме Парето, нетранзитивна. Сложности также возникают и из-за возможной неоднородности шкал при оценке экспертами разностей значений ПК у меняющихся местами осей координат.

На основании проведенного обзора поставлены цель и задачи диссертационной работы. В частности, предлагается разработать адаптивный подход к решению многокритериальных задач по последовательно принимаемым критериям, оценка которых происходит в надсистемных ПК для РЭС, реализовать решение задач структурирования и выбора вариантов в неметрических постановках произвольной размерности ПК пересечением фактор множеств окрестностей альтернатив в ассоциативных структурах данных. В этой связи, формулируется задача построения правил упорядочивания вариантов на с помощью сочетания различных неметрических критериев.

Во второй главе разработан подход к структурированию альтернатив при использовании неметрических критериев. Описаны способы решения задач при различных степенях информированности ЛПР (слабой, средней и достаточно высокой). Приводится подход к построению последовательно применяемых критериев, основанный на оценке показателей качества в надсистемных критериях. Рассмотрены пути решения задач для произвольного числа ПК с применением аппарата фактор множеств. Доказаны основные теоремы получения фактор множеств более высоких размерностей пересечением фактор множеств более низких размерностей. Приведены практические примеры выбора транзисторов и критериального структурирования видеокамер для их сравнительной оценки по последовательно применяемым критериям.

В случае слабой информированности ЛПР может задать только совокупность ПК. В этом случае для сравнения вариантов предлагается применять
-критерий, каждый слой s может быть получен путем удаления предыдущего s-1 слоя и повторного решения задачи выбора на оставшемся множестве по индукции. Однако данное решение не является оптимальным, т.к. достаточно трудоемкая операция бинарных сравнений повторяется многократно. В работе предлагается решение, позволяющее произвести операцию поиска один раз, а дальше осуществлять манипуляции с уже полученными данными. Решение заключается в искусственном «ухудшении» альтернатив удаляемого слоя. Структуры вариантов, полученные с применением предлагаемого аппарата фактор множеств, позволяют решать эту задачу более эффективно.

Далее в работе рассмотрена задача структурирования при средней информированности ЛПР. Под средней информированностью понимается тот факт, что эксперт может задать координаты ПК вариантов в некоторых метапоказателях {К1, К2} и потом использовать эту информацию для построения последовательно применяемых критериев, с помощью которых формируется частичный порядок альтернатив в АМ окрестностей фактор множеств, что значительно упрощает процесс решения.

Особенность предлагаемого подхода состоит в том, что каждый следующий кри­терий из линейного списка 1(/{k2, k3})L1(/ k1)2(/{k4, k5}) снимает неразличимость вариантов на , уточняя приоритеты альтернатив в ранее полученных решениях. Однако, при этом не изменяется базовый порядок приоритетов объектов, сформированный по ранее примененным критериям, начиная с первой критериальной постановки: 1(/{k2, k3}).



Pages:   || 2 | 3 |
 



Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.