4.2.Оптимизация

Термин оптимальный означает лучший с точки зрения данных критериев. Оптимизация - процесс поисков оптимального решения или оптимальных условий.

Противоречивые критерии. Настраивая телевизионный приемник вдали от телестанции может оказаться, что оптимум звука и изображения не совпадают: при максимальной четкости изображения звук становится плохим и наоборот. Каждый телезритель будет искать компромисс придерживаясь своего мнения. Может оказаться, что точка выбрана в середине и прием можно будет считать удовлетворительным.

Инженерная практика изобилует такими положениями, когда нужно найти компромисс между противоречивыми критериями. Обычно в противоречие вступают не два, а много критериев.

Сравнительная оценка. Инженер не сумеет достичь компромисса между несколькими критериями, не оценив сравнительной важности каждого из них, что сделать не так легко. Определение сравнительной ценности (сравнительных весов) противоречивых критериев часто называют сравнительной оценкой. Когда телезритель решает, что ему важнее - четкость изображения или качество звучания, он совершает сравнительную оценку. В инженерной работе бывает трудно совершить эту оценку еще и потому, что инженер должен также предвидеть то, как оценят тот или иной критерий потребитель. Сравнительная оценка наиболее сложна при разработке изделий, технических систем и др., связанных с риском для жизни человека. Электрическую дрель можно выполнить с одной и двумя ступенями защиты от поражения электрическим током. Первая будет дешевле, чем вторая, но последняя более безопасная при эксплуатации.

Нахождение оптимума. К сожалению, не существует прямого пути нахождения оптимального решения задачи. В большинстве случаев инженер должен полагаться на несколько методов нахождения оптимума, сочетание которых позволяет ему переходить от одной ситуации к другой. Эти методы формальны и строги. Получение математической зависимости критерия от независимых переменных мощное оружие при нахождении оптимального решения задачи.

3. Процесс проектирования.

4.3.1. Предпочтительная методика решения инженерной задачи.

Процесс решения инженерной задачи в основном состоит из поисков оптимального решения среди тех, которые удовлетворяют условиям.

Первый логический шаг при решении любой задачи - определение этой задачи. Четко надо представлять состояния А и В, ограничения и критерий. Говорят, что правильно определить задачу - это значит почти решить ее. Сказано слишком сильно, но большая доля правды здесь есть. Инженер, решающий задачу, должен вникнуть в суть существующих решений для того, чтобы понять истинную природу задачи. Это требует знания основных характеристик задачи, настойчивости и большего времени, чем мы склонны уделять этой фазе решения. За определением задачи следуют поиски возможных решений. Эта фаза решения задачи требует наведения справок, поисков, исследований и другой деятельности, чтобы сформулировать решения имеющейся задачи, достойной внимания. Третий этап в методике решения инженерных задач - процесс принятия решений. Большинство найденных решений, несомненно, неодинаково, и их нужно оценить для определения предпочтительного решения. Это процесс отбора, основанный на известных критериях, в результате которого находят предпочтительное решение.

Общая схема процесса проектирования.

Предпочтительна следующая последовательность в решении типовой инженерной задачи.

Формулировка задачи. Задачу определяют в общем виде, не вникая в детали; выделяются состояния А и В.

Анализ задачи. Определяются все детали задачи, производятся все необходимые исследования для получения информации о специфических особенностях задачи.

Поиск возможных решений. Часть решений инженер изобретает сам, другие познает, знакомясь с литературой.

Принятие решения. Оценка возможных решений, их сравнение и нахождение наилучшего. Уточнение решения, в результате чего дается полное описание решения со всеми его характеристиками.

Описанный процесс, называется процессом проектирования, почти полностью совпадает с методикой нахождения решения и отличается от нее добавлением процесса уточнения решения (спецификацией), которая необходима, так как при реализации решения инженеру придется работать совместно с людьми, которые утверждают решения, создают устройство, налаживают его и работают с ним.

Опрос инженеров и преподавателей показывает, что применение такого процесса проектирования приносит наилучшие результаты, как с точки зрения качества принимаемого решения, так и цены, которой оно достигнуто.