ПРИМЕНЕНИЕ  МЕТОДОВ  ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВНИЯ  В  ИНЖЕНЕРНЫХ  ЗАДАЧАХ

 

Аверченков В.И., Мирошников В.В., Шкаберин В.А., Казаков П.В.

(БГТУ,  г. Брянск,  РФ)

 

Решение и анализ вопросов в сфере информационных технологий, связанных с интеллектуальной инженерной деятельностью, особенно в области получения количественно – качественных характеристик при многовариантности исходных и промежуточных данных конструкторско – технологических задач, целесообразно выполнять, используя методы имитационного моделирования. В основе этих методов лежат положения, позволяющие представить решение задачи в виде взаимосвязанных блоков, имитирующих отдельные этапы моделируемого процесса в динамике их взаимодействия. Логическая структура методов имитационного моделирования наиболее удобна для выполнения функционального анализа и последующего описания исследуемого процесса в виде программного обеспечения.

Имеющиеся в технической литературе примеры решения некоторых инженерных задач с помощью имитационного моделирования относятся к областям машиностроения, технологии, управления качеством и основываются в своем большинстве на использовании SADT – методологии. Базовые концепции этой методологии включают: возможность графического представления модели в виде иерархии блок – схем, обеспечивающих компактность информации; максимальную коммуникативность, то есть доступность для понимания широкому кругу специалистов; строгость и точность, которые гарантируют качество модели; пошаговые процедуры, повышающие эффективность процесса разработки модели, ее просмотра и реализации. Указанные особенности SADT – методологии позволяют рассматривать ее как основной метод функционального моделирования, который в свою очередь является одним из этапов процесса имитационного моделирования.

SADT – методология получила развитие в приложении к вопросам автоматизации решения некоторых задач проектирования, например, волнового редуктора, выбора технологического процесса обработки детали, задачам САПР и параметризации, в которых результаты решения на выходе являлись конечными дискретными показателями, удовлетворяющими поставленным начальным условиям. Однако при решении ряда инженерных задач определенный интерес представляют не только выходные результаты в виде отдельных конкретных значений, но и количественно – качественные характеристики для последующего анализа исследуемого процесса при многовариантности определяющих его параметров.

Для возможности практического изучения указанной проблемы разработана схема имитационного моделирования решения инженерных задач, которая не только реализует SADT – методологию и некоторые из существующих методов моделирования, но и позволяет осуществить более общий, комплексный подход как для выбора конкретных показателей технического объекта, так и для анализа его функциональных характеристик.

Схема имитационной модели состоит из блоков, соответствующих этапам процесса решения инженерной задачи: анализа и формирования базы знаний для данной области, моделирования процесса решения, количественно – качественной оценки результатов моделирования. При этом для каждого из блоков формируется в зависимости от функциональной принадлежности реляционное отношение в интегрированной базе данных имитационной модели, полученной на основе базы знаний.

Функциональное взаимодействие блоков и модулей схемы имитационной модели процесса решения инженерной задачи происходит в следующей последовательности:

-       осуществляется анализ конкретной задачи при заданных начальных условиях и параметрах;

-       создается база знаний о методах решения задачи;

-       с помощью специально разработанного программного обеспечения в информационном поле задачи генерируется имитационная модель исследуемого процесса и создается механизм ее функционирования;

-       в блоке моделирования входные данные с помощью принятой имитационной модели преобразуются в выходные параметры, которые затем используются для расчета количественно – качественных характеристик;

-       в зависимости от поставленной задачи выбирается метод оценки и представления результатов решения;

-       производится расчет оценочных показателей и анализ решения задачи с целью определения сходимости результатов имитационного моделирования и реальных условий исследуемого процесса;

-       в зависимости от степени соответствия результатов решения условиям задачи полученные выходные параметры  либо заносятся в базу данных для последующего использования в других имитационных моделях, либо служат исходными для соответствующей корректировки механизма принятой имитационной модели (принцип обратной связи между входными и выходными параметрами).

Для обеспечения функционирования схемы моделирования применяются интегрированные системы баз данных, включающие входные параметры, инженерные справочники, имеющиеся результаты моделирования, необходимые конструктивные элементы и их количественно – качественные характеристики.

Результаты проведенного анализа используются для выполнения поставленной задачи и накопления конкретных инженерных решений в соответствующих базах данных.

Предложенная схема имитационного моделирования процесса решения инженерной задачи носит унифицированный характер, реализована в виде программного обеспечения и может быть рекомендована для использования в
конструкторско – технологической практике на этапе проектирования.