Удно как сложная техническая система

Изложенные выше общие принципы системного подхода могут быть применены при создании таких сложных технических систем, как суда, корабли, комплексы боевых и технических средств.

Для этого разрабатываются математические модели (ВЭМ – военно-экономические модели) судов (кораблей), состоящие из следующих блоков (рис. 0.2):

— технического, или блока существования (этот блок может быть также назван "инженерным");

—оперативно-тактического, или блока оценки боевой эффективности корабля;

— экономического, или блока расчёта затрат ресурсов различного вида.

В техническом блоке отыскиваются водоизмещение, главные размерения и ряд других тактико-технических характеристик корабля, определяемых в зависимости от конкретных значений варьируемых тактико-технических элементов (ТТЭ) и параметров технических решений (ПТР), с учётом достижений науки, техники и производственных возможностей промышленности. В этом блоке корабль представляется состоящим из вещественных подсистем и элементов: корпуса, оружия, радиоэлектронного вооружения, энергетической установки и других технических систем, что и отражено в его названии. В нём производится формирование альтернативных вариантов корабля, подлежащих сравнению. По своему существу задача технического блока совпадает с главной задачей "традиционной" теории чисто инженерного проектирования корабля — задачей определения совокупности ТТЭ и ПТР, которая бы удовлетворяла требованиям, предъявляемым к кораблестроительным свойствам и составу оружия и вооружения корабля. С точки зрения постановки оптимизационной задачи в техническом блоке формулируются ограничения технического и производственного характера, которым должен удовлетворять создаваемый корабль.

В оперативно-тактическом блоке рассчитываются показатели боевой эффективности корабля с учётом характеристик внешней среды, в которой решаются стоящие перед кораблем задачи: географических условий, ТТХ вероятного противника, характеристик сил взаимодействия и обеспечения, а также способов боевого использования и обеспечения корабля. В этом блоке корабль представляется состоящим из совокупности свойств, которые рассматриваются как элементы, определяющие качество корабля, как боевой единицы. Получаемые показатели боевой эффективности используются затем для формирования критериев военно-экономической эффективности.

0.2. Военно-экономическая модель корабля

Теоретической базой для оценки боевой эффективности проектируемого корабля является такая прикладная наука, как исследование операций, в основе которой лежат математическое моделирование функционирования изучаемой системы и оптимизация параметров, от которых это функционирование зависит. В свою очередь, теория исследования операций использует методы теории вероятностей, теории случайных процессов, математической статистики, математического программирования и т.п.

В экономическом блоке рассчитываются стоимости разработки проекта, постройки и эксплуатации корабля с учётом факторов, влияющих на эти составляющие затрат. Стоимостные показатели также участвуют в формировании критериев военно-экономической эффективности.

При решении задачи оптимизации основных ТТХ корабля ВЭМ за один проход позволяет технически сформировать один из альтернативных вариантов и оценить его боевую и военно-экономическую эффективность. Потенциальное количество альтернативных вариантов определяется номенклатурой и принятыми диапазонами значений варьируемых (оптимизируемых) ТТХ. При этом номенклатура этих ТТХ определяется постановкой задачи на проведение исследовательского проектирования, а границы диапазонов варьирования назначаются с учётом научно-технических возможностей обеспечения соответствующих значений варьируемых ТТЭ и ПТР.

Задача поиска оптимального варианта корабля непосредственно решается в блоке оптимизации, который вместе с ВЭМ образует общую блок-схему исследовательского проектирования.

Заключение

Рассмотрены вопросы системного подхода к проектированию судна (корабля). Особое внимание уделено основным определениям и принципам системного подхода. В качестве примера изложен вопрос о структуре и содержании ВЭМ корабля, которая служит основой формирования курса по теории проектирования кораблей.

Литература

1. Бубнов И.Г. Об одном методе определения главных размеров проектируемого судна//Ежегодник Союза Морских Инженеров. – Т.1. – Петроград, 1916.

2. НогидЛ. М. Из истории развития теории проектирования судов // Тр. ЛКИ.— Вып. XIV.- 1955.

3. Ногид Л. М.Проектирование судов. Meтодика определения элементов проектируемого судна.— Л.: Судостроение, 1964.

4. Пашин В. М. Критерии эффективности в оптимизационных задачах, решаемых при проектировании отдельных подсистем судна // Вопросы судостроения. Серия «Проектирование судов».- Вып. 2.- 1972.

5. Sejd J. J.Marginal Cost a Tool in Designing to Cost. Naval Engineers Journal, XII.— Vol. 86.- N 6.- 1974.

6. Gracham C.The Impact of Sudsystems of Naval Ship Design. Naval Engineers Journal, XII.- Vol. 87.- N 6.- 1975.

7. Пашин В. М. Критерии для согласованной оптимизации подсистем судна.— Л.: Судостроение, 1976.

8. Пашин В. М., Поляков Ю. Н.Вероятностная оценка экономической эффективности су-
дов.— Л.: Судостроение, 1976.

9. Пашин В. М. Оптимизация судов.— Л.: Судостроение, 1983.

10. Пашин В. М. Системные принцип проектирования — практическая значимость и главные проблемы // Судостроение № 11. — 1987.

11. Okada Т., Neki I.Optimization of ship struc­tural design by genetic algorithms // J. Soc Nav.
Archit Jpn.- 1992.

12. Пашин В. М.Проектные аспекты компьютеризации творческого процесса при проектировании судов // Матер. междунар. конф. — 1994.

13. Kyu-Yeul Lee, Kying-Ho Lee (1996) Know­ledge-Based Optimum Conceptual Ship Design; Ship Technology Research.— Vol. 43.- 1996.

14. Guogiang Zhou(1999) A practical Discrete Optimization Approach for Ship Structures Based on Genetic Algorithms; Ship Technology Research.— Vol. 46.- 1999.

15. Kyu-Yeul Lee, Myung-IL Roh.A Hybrid Optimization Method for Multidiscriplinary Ship
Design (2000); Ship Technology Research.— Vol. 47.- 2000.

16. Mitsuru Kitamua, Hisashi Nobukawa and Fengxiang Yang(2000). Application of a genetic
algorithm to the optimal structural design of a ship's engine room taking dynamic constraints into conside­ration. Marine Science and Technology. — 2000.

17. Philippe Rago.A module-oriented optimiza­tion tool.— 2001.

18. Tan K. G., Sen P. The application of a decomposition and reuse approach in marine design. — 2001.

19. Makoto Arai, Taito Shimizu. Optimization of the design of ship structures using response surface methodology. — 2001.