Контрольная работа по "Технологии". 70

Оглавление.

1.  Перечислить основные  определения теории систем поддержки  принятия решений. 

2.Определение области  применения СКПИР для проектирования  валов.

3.Описание программного  продукта ANSYS.

4.Перечисление элементов  СКПИР в программном продукте указанном в пункте 3.

5.Список литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  Перечислить основные определения теории систем поддержки принятия решений.

          Реальные ситуации, складывающиеся в общественной жизни любой страны, и, в частности, в экономической сфере, отличаются возрастающей сложностью задач, непрерывным изменением и неполнотой данных об экономической конъюнктуре, высокой динамичностью процессов. В этих условиях интеллектуальные возможности человека могут войти в противоречие с объемом информации, который необходимо осмыслить и переработать в ходе управления разнообразными технологическими и социальными процессами. Вследствие этого возрастает опасность срыва управления.

              Основой управления, как известно, является решение. НТР настолько  повысила уровень энерговооруженности  лиц, принимающих решения (ЛПР), что ошибки от неверно принятых  решений могут привести не  только к экономической катастрофе  для отдельного предпринимателя  или отрасли, но и к глобальной  катастрофе для человечества.

             Действенным способом повышения  эффективности и качества управления  является овладение менеджерами  всех уровней методологией системного  анализа и принятия решений  на основе математических методов.  При этом в роли интеллектуального  помощника человека выступает  компьютер. Чтобы наделить компьютер  “интеллектуальными” способностями,  необходимо реальную экономическую  или управленческую задачу заменить  ее математическим аналогом, а  опыт и интуицию человека - его  моделями предпочтений. Именно эти  вопросы составляют предмет математической  теории принятия решений.

            Математическая теория принятия  решений в сложных ситуациях,  которую часто называют теорией  принятия решений (ТПР), занимается  разработкой общих методов анализа ситуаций принятия решений. При помощи этих методов вся информация о проблеме, включая сведения о предпочтениях ЛПР и его отношении к риску, а также суждения ЛПР о возможных реакциях других субъектов на принятые им решения, используется для получения вывода о том, какой из вариантов решения является наилучшим.

               Методологическую основу ТПР  составляют элементы научной  базы системного подхода. Системный  подход обобщает теоретические  посылки и методы социально-прикладных  и технических наук, а его концепции  и принципы составляют основу  для дальнейшего уточнения и  конкретизации в других науках. Принципы системного подхода  практически реализуются в элементах  научной базы системного анализа.

             Сам системный анализ - это совокупность  конкретных, имеющих практическую  направленность методических подходов, практических методов и алгоритмов, позволяющих реализовать теоретические концепции и главные идеи системного подхода в рамках социально-экономических и технических проблем. Системный подход и системный анализ составляют базу таких научных дисциплин, как теория управления и ее социально-прикладная форма - менеджмент.

             Теория принятия решений ориентируется  на разработку и поиск оптимальных  результатов по достаточно сложным  проблемам, со значительным количеством  связей и зависимостей, ограничений  и вариантов решений. В связи  с этим использование системного  подхода в качестве методологической  базы разрешения подобных проблем  является совершенно необходимым.

            Принципиальная особенность системного  подхода состоит в рассмотрении  объекта управления как сложной  системы с многообразными внутрисистемными  связями между ее отдельными  элементами и внешними связями  с другими системами.

           Достоинством системного подхода  является возможность учета неопределенности  поведения элементов и системы  в целом, а также обеспечение  согласованности множества целей  при принятии решения, в частности,  целей элементов подсистем с  общими целями системы (например, целей заводов и цехов, участков).

           Цель системного анализа заключается  в выяснении реальных целей  принимаемого решения, возможных  вариантов достижения этих целей,  установлении условий появления  проблемы, ограничений и последствий  решения. Логический системный  анализ дополняется математическим  анализом системы. Характерными  признаками системного анализа  являются следующие:

· решения принимаются, как  правило, относительно отдельных элементов  системы, поэтому необходимо учитывать  взаимосвязь элемента с другими  и общую цель системы (т.е. реализовывать  системный подход);

· анализ осуществляется по принципу - от общего к частному, сначала  для всего комплекса проблем, а далее для отдельных составляющих;

· первостепенное значение имеют такие факторы, как время, стоимость, качество работы;

· нередко данные анализа  ориентируют на выбор соответствующего решения;

· по отношению к логическим суждениям системный анализ является вспомогательным элементом;

· системный анализ позволяет  выделить области, где принимаются  логические суждения и определить значение каждого из возможных вариантов  решения;

· широкое использование  компьютеров на всех стадиях анализа  проблемы и процесса принятия соответствующего решения.

При решении практических задач управления, в частности, задач  принятия решений, ЛПР постоянно  использует анализ и синтез, системный  подход и конкретно-формальные методы.

            Функции, выполняемые ЛПР по  организации разработки (принятия) решения, заключаются в следующем:

· управление процессом выработки  решения;

· определение задачи, участие  в ее конкретизации и выборе критериев  оценки эффективности решения;

· окончательный выбор  из имеющихся вариантов решения  и ответственность за него;

· организация реализации разработанного решения исполнителями.

               В разработке сложных решений,  требующих использования системного  анализа, принимают участие специалисты  - системные аналитики (системотехники).

Кратко изложим функции  системных аналитиков и руководителей  в процессе выработки решений.

Системные аналитики:

· выявляют цели, в том  числе посредством количественных методов;

· составляют перечень возможных  целей и представляют его руководителю;

· определяют подходы к  решению проблемы;

· выявляют и оценивают  альтернативы решения проблемы;

· устанавливают причинно-следственные связи между факторами;

· выявляют тенденции изменений  в развитии объектов;

· осуществляют выбор альтернатив  и критериев оценки;

· проводят необходимые расчеты.

Руководитель (ЛПР):

· рассматривает состав целей (уточняет старые и оценивает новые);

· участвует в постановке задачи, выборе способов решения;

· учитывает объективные  и субъективные факторы, влияющие на решение проблем;

· участвует в оценке степени  риска при принятии решения;

· рассматривает данные анализа;

· контролирует своевременность  подготовки решения.

Таким образом, несмотря на определяющую роль ЛПР в процессе выработки решения, в данном процессе часто задействована большая  группа специалистов.

Объектом исследования ТПР  является ситуация принятия решений, или  так называемая проблемная ситуация (ПС).

              Предметом исследования ТПР выступают  общие закономерности выработки  решений в проблемных ситуациях,  а также закономерности, присущие  процессу моделирования основных  элементов проблемной ситуации.

              Основным назначением ТПР является  разработка для практики научно  обоснованных рекомендаций по  организации и технологии построения  процедур подготовки и принятия  решений в сложных ситуациях  с применением современных методов  и средств (в первую очередь,  компьютеров и компьютерных систем).

                 В основе современной ТПР лежит  комплексная концепция принятия  решений, которая требует учета  всех существенных аспектов проблемной  ситуации и рациональной интеграции  как логического мышления и  интуиции человека, так и математических  и технических средств. Согласно  этой концепции принятие решения  - это сознательный выбор из  ряда вариантов (альтернатив). Этот  выбор производит лицо, принимающее  решение. В роли ЛПР выступает  человек или коллектив, обладающие  правами выбора решения и несущие  ответственность за его последствия.

                Суть концепции принятия решений  состоит в том, что вначале  ЛПР (а при необходимости и  специалисты по проблемам принятия  решений) содержательно анализирует  возникшую социальную, экономическую  или др. проблему. В итоге этой  творческой логической деятельности и на основе личной интуиции ЛПР формулирует цель, достижение которой, по его мнению, разрешит проблему. Подробно разобравшись в существе цели и собственных предпочтениях, ЛПР формирует способы достижения цели и, наконец, принимает решение о том, какой из возможных способов, по его мнению, наилучший, то есть осуществляет обоснованный выбор.

                 Для принятия решения на научной  основе широко используются методы  такой прикладной научной дисциплины, как исследование операций. Однако  применение формальных методов  исследования операций может  быть начато только после формулировки  цели. В этом и состоит существенное  различие в предмете исследования  этих двух наук. Теория принятия  решений в качестве объекта  исследования берет проблему  и начинает с формулирования  цели. Промежуточными этапами являются  выбор наилучшего решения и  интерпретация его для практики. ТПР заканчивает применение своего  аппарата только после изучения  степени разрешения стоявшей  перед ЛПР проблемы и фиксации  практического опыта.

                 Применение же аппарата исследования  операций начинается только после  того, как цель задана, и заканчивается  отысканием оптимального решения,  которое максимизирует (или минимизирует) целевую функцию, моделирующую  степень предпочтительности в  смысле достижения цели.

 

2.Определение области применения СКПИР для проектирования валов.

        Система поддержки принятия решений (англ. DecisionSupportSystem, DSS) — компьютерная автоматизированная система, целью которой является помощь людям, принимающим решение в сложных условиях для полного и объективного анализа предметной деятельности. СППР возникли в результате слияния управленческих информационных систем и систем управления базами данных  Это человеко-машинный вычислительный комплекс, ориентированный  на анализ данных и обеспечивающий получение информации, необходимой  для принятия решений в сфере  управления. Такое разнообразие определений  отображает широкий диапазон разных типов систем поддержки принятия решений. Но практически все виды этих компьютерных систем характеризуются четкой структурой, которая содержит три главных компонента, которые составляют основу классической структуры СППР, отличающей ее от других типов информационных систем.

           Системы поддержки принятия решений обслуживают частично структурированные задачи, результаты которых трудно спрогнозировать заранее (имеют более мощный аналитический аппарат с несколькими моделями). Информацию получают из управленческих и операционных информационных систем. Используют эти системы все, кому необходимо принимать решение: менеджеры, специалисты, аналитики. Например, их рекомендации могут пригодиться при принятии решения покупать или взять оборудование в аренду Для анализа  и выработок предложений в  системах используются разные методы. Это могут быть: информационный поиск, интеллектуальный анализ данных, поиск знаний в базах данных, рассуждение на основе прецедентов, имитационное моделирование, эволюционные вычисления и генетические алгоритмы, нейронные сети, ситуационный анализ, когнитивное моделирование и др. Некоторые из этих методов были разработаны в рамках искусственного интеллекта. Если в основе работы систем поддержки принятия решений лежат методы искусственного интеллекта, то говорят об интеллектуальной системе, или ИСППР.  Главной особенностью информационной технологии поддержки принятия решений является качественно новый метод организации  взаимодействия человека и компьютера. Выработка решения, что является основной целью этой технологии, происходит в результате итерационного процесса, изображенного на рисунке, в котором  участвуют:

 

• система поддержки принятия решений в роли вычислительного  звена и объекта управления;

• человек как управляющее  звено, задающее входные данные и  оценивающее полученный результат  вычислений на компьютере.

 

3.Описание программного продукта ANSYS.

 

           Программа ANSYS предлагает широкий спектр возможностей конечно элементного анализа,

начиная от простого линейного  стационарного анализа и заканчивая комплексным

нелинейным анализом переходных процессов. Справочные руководства  набора

документации ANSYS описывают  специфичные для разных инженерных дисциплин методы

решения задач. Несколько  следующих разделов данной главы  охватывают общие для

большинства решаемых задач  этапы.

         Решение типичной для ANSYS задачи включает следующие три этапа:

1. Построение модели.

2. Задание нагрузок и  получение решения. 

3. Обзор результатов. 

1.2. Построение модели.

        На построение конечно элементной модели уходит больше времени, чем на выполнение любой другой части анализа. В начале вы задаете имя решаемой задачи и заголовок анализа. Затем, используя препроцессор PREP7, определяете типы элемента, вещественные константы элемента, свойства материала и геометрию модели.

1.2.1. Задание имени и заголовка анализа.Выполнение этого этапа не является обязательным для проведения анализа.

1.2.1.1. Задание имени. 

Имя анализа идентифицирует, решаемую в ANSYS, задачу. После задания  вами имени 

анализа, это имя становится первой частью имени всех, создаваемых  при проведении

анализа, файлов (расширение является идентификатором файла, например .db).

Использование индивидуального  для каждого анализа имени  позволяет избежать перезаписи

файлов ранее решенных задач.

Если имя анализа не было задано, все файлы получают имя FILE или file, в зависимости от

используемой операционной системы. Вы можете изменть, установленное по умолчанию,

имя анализа следующим  образом:

• Используя опцию задания  имени при запуске ANSYS. Подробную  информацию

смотрите в ANSYS Operations Guide.

• После запуска ANSYS воспользуйтесь одним из нижеприведенных методов:

Команда:

/FILNAME

 

15GUI:

Utility Menu> File> Change Jobname

 

Команда /FILNAME действительна  только на начальном уровне. Она  позволяет изменить

имя анализа даже в том  случае, если вы уже задали имя при  запуске ANSYS. Заданное имя 

применимо только к файлам открытым после использования /FILNAME и соответственно не

применимо к уже открытым файлам. Если вы хотите запустить новые файлы (например,

файл регистрации, Jobname.LOG, или файл ошибок Jobname.ERR) командой /FILNAME,

задайте аргумент Key в /FILNAME равным единице. В противном случае, имя открытых

файлов останется неизменным.

1.2.1.2. Задание заголовка  анализа. 

Команда /TITLE (Utility Menu> File> Change Title), задает заголовок анализа. ANSYS

размещает заголовок в  графическом окне программы. Для  задания подзаголовков 

используйте команду /STITLE. Подзаголовки сопровождают результат вычисления, и не

отображаются в графическом  окне.

1.2.1.3. Установка елиниц измерения.

Программа ANSYS автоматически  не устанавливает систему единиц для вашего анализа.

Исключением является анализ магнитного поля, в котором вы можете использовать любую 

систему единиц до тех пор, пока вы используете единую для всей вводимой информации

систему единиц (системы  единиц вводимых данных не должны быть противоречивы).

Для микро-электро механических систем (MEMS), где размерности порядка микронов,

смотрите коэффициенты пропорциональности в System of Units (система единиц) в ANSYS

Coupled-Field Analysis Guide (Руководство по сопряженному расчету в ANSYS).

Используя команду /UNITS, вы можете установить маркер в базе данных ANSYS,

указывающий на используемую систему единиц. Эта команда не переводит данные из одной

системы в другую; служит в качестве записи для последующего обзора анализа.

• Набор степени свободы (который в свою очередь определяет дисциплину – 

структурный, тепловой, магнитный, электрический, и так далее).

• Находится элемент в  двух или трехмерном пространстве.

Например, BEAM4 имеет шесть  структурных степеней свободы (UX, UY, UZ, ROTX, ROTY,

ROTZ), является линейным  элементом, и может быть смоделирован  в трехмерном 

пространстве. PLANE77 имеет тепловую степень свободы (TEMP), восьми узловой

четырехсторонний элемент, может быть смоделирован только в  двухмерном пространстве.

Вы должны находиться в  общем препроцессоре PREP7 для задания  типов элемента. Для 

задания типа используйте  семейство ET команд (ET, ETCHG, и так далее) или 

эквивалентные маршруты GUI; детальную информацию смотрите в ANSYS Commands

Reference (Справочник по командам ANSYS).

Вы задаете тип элемента по имени и присваиваете типу элемента номер ссылки. Например,

приведенные ниже команды  определяют два типа элемента, BEAM4 и SHELL63, и 

присваивают им номера ссылки 1 и 2 соответственно.

ET,1,BEAM4

ET,2,SHELL63

Таблица номера ссылки типа от имени элемента называется таблицой типа элемента. При

определении текущих элементов, вы указываете на соответствующий номер ссылки типа,

используя команду TYPE (Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Elements> Elem

Attributes).

Многие типы элемента имеют  дополнительные опции, известные как KEYOPT (KEYOPT(1),

KEYOPT(2), и так далее). Например, KEYOPT(9) для BEAM4 позволяет вам задать  расчет 

искомых величин в промежуточных  положениях каждого элемента, и KEYOPT(3) для

SHELL63 позволяет подавить  дополнительные формы смещения. Задать KEYOPTы можно

командами ET или KEYOPT (Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete).

1.2.3. Определение вещественных  констант элемента.

Вещественные константы  элемента являются свойствами, которые  зависят от типа элемента,

например свойства сечения beam элемента. Например, BEAM3 (двумерный beam элемент)

имеет следующие вещественные константы: площадь (AREA), момент инерции (IZZ), высота

(HEIGHT), постоянная отклонения  сдвига (SHEARZ), начальная деформация (ISTRN), и 

дополнительная масса  на единицу длины (ADDMAS).

Не все типы элемента требуют  вещественных констант, и разные элементы одного типа

могут иметь различные  значения вещественных констант. Вы можете задать вещественные

константы при помощи R семейства  команд (R, RMODIF, и так далее) или  выбором 

эквивалентного маршрута GUI; дополнительную информацию смотрите в ANSYS Commands

17Reference (Справочник по  командам ANSYS). Так же как у типов  элемента, каждый набор

вещественных констант имеет  номер ссылки, и таблица номера ссылки от набора

вещественных констант называется таблицей вещественных констант. При  определении 

элементов, вы указываете на соответствующий номер ссылки вещественных констант,

используя команду REAL (Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Elements> Elem

Attributes).

При задании вещественных констант, помните о следующих  правилах:

• При использовании одной  из R команд, вы должны вводить вещественные константы 

в порядке, указанном в  таблице Table 4.n.1 каждого типа элемента в ANSYS Elements

Reference (Справочник элементов ANSYS).

• Для моделей, использующих многочисленные типы элемента, используйте  отдельные 

наборы вещественных констант (то есть разные номера REAL ссылки) для  каждого 

типа элемента. Программа ANSYS выдает предупреждающее сообщение, если

несколько типов элемента ссылаются на один и тот же набор  вещественных констант.

Однако один тип элемента может ссылаться на несколько  наборов вещественных

констант.

• Для проверки введенных  вами значений веществ констант используйте  команды 

RLIST and ELIST, с RKEY = 1 (показан ниже). RLIST выводит список значений

вещественных констант для  всех наборов. Результатом выполнения команды 

ELIST,,,,,1 является легко  читаемый список, в котором представлены для каждого

элемента метки вещественных констант и их значения.

Команда:

ELIST

GUI:

Utility Menu> List> Elements> Attributes + RealConst

Utility Menu> List> Elements> Attributes Only

Utility Menu> List> Elements> Nodes + Attributes

Utility Menu> List> Elements> Nodes + Attr + RealConst

Команда:

RLIST

GUI:

Utility Menu> List> Properties> All Real Constants

Utility Menu> List> Properties> Specified Real Const

• Для линейных и плоских  элементов, требующих задания в  качестве вещественных

констант геометрических парметров (площадь проходного сечения, толщина, диаметр

и так далее), вы можете графически проверить входную информацию, используя 

следующие команды (в указанном  порядке):

/ESHAPE и EPLOT

GUI:

Utility Menu> PlotCtrls> Style> Size and Shape

Utility Menu> Plot> Elements

18ANSYS отображает элементы  как твердые элементы, используя  прямоугольное сечение для

link и shell элементов и круглое сечение для pipe элементов. Пропорции сечения

определяются по значениям  вещественных констант.

1.2.3.1. Создание сечений.

If you are building a model using BEAM44, BEAM188, or BEAM189, you can use the section

commands (SECTYPE, SECDATA, etc.) or their GUI path equivalents to define and use cross

sections in your models. See Beam Analysis and Cross Sections in the ANSYS Structural Analysis

Guide for information on how to use the BeamTool to create cross sections. Если вы строите

модель, используя BEAM44, BEAM188, или BEAM189, можете использовать команды 

сечения (SECTYPE, SECDATA, и так  далее) или эквивалентные маршруты GUI для

определения и использования  поперечных сечений в вашей модели. Информацию по

использованию BeamTool для создания поперечных сечений смотрите в Beam Analysis and

Cross Sections в ANSYS Structural Analysis Guide (Руководство по структурному анализу в

ANSYS).

 

4.Перечисление элементов СКПИР в программном продукте указанном в пункте 3.

 

         Несмотря на то, что программа ANSYS является весьма наукоемким многоцелевым пакетом, её организационная структура и графический интерфейс делают изучение и применение программы очень удобным.С помощью этого интерфейса обеспечивается интерактивный доступ к функциям, командам, документации и справочным материалам программы. Создается своего рода путеводитель, обучающий пользователя шаг за шагом при проведении анализа. Предоставляется полная документация в интерактивном режиме и самая современная система HELP на основе гипертекстового представления.Работая с графическим интерфейсом, пользователь выбирает команды из меню, а параметры вводит с помощью диалоговых окон.Существуют команды, которые не имеют аналогов в меню, тогда они вводятся через командную строку.Начнем рассмотрение графического интерфейса программы с Главного меню (Main Menu), которое предоставляет доступ ко всем основным операциям, связанным с решением задачи, - начиная от создания модели и заканчивая чтением полученных результатов расчета Структуру главного меню можно сравнить с генеалогическим деревом, каждый элемент которого содержит ряд разветвлений, каждое из которых, в свою очередь, содержит еще ряд разветвлений и т.д.Рассмотрим основные пункты главного меню, с помощью которых решаются задачи механики деформируемого твердого тела.

Фильтр Preferences позволяет исключить из Main Menu те пункты, которые не соответствуют теме решаемой задачи.

Preprocessor содержит пункты, необходимые для построения модели, выбора материалов, конечных элементов, построения конечно-элементной сетки и т.д.

Solution - здесь задается тип анализа, прикладываются нагрузки, формируются граничные условия и непосредственно решается задача.

General Postproc позволяет вывести на монитор или на печать результаты расчета в виде эпюр, таблиц.

TimeHist Postpro дает возможность вывода результатов, зависящих от времени или каких-либо других независимых параметров. Эти результаты также могут быть представлены в графической или табличной форме.

Рассмотрим структуру  и возможности препроцессора (Preprocessor). Он содержит следующие основные пункты:

Element Type - позволяет выбрать из библиотеки стандартных конечных элементов тот элемент, свойства которого соответствуют условиям рассматриваемой задачи.

Real Constants - здесь задаются реальные константы выбранного конечного элемента; набор этих констант может быть различным, а иногда (для некоторых элементов) реальные константы вообще не задаются.

Material Props - определяет характеристики материала (модуль упругости, коэффициент Пуассона и т.п.).

Sections - содержит набор стандартных поперечных сечений, а также позволяет пользователю создавать любые необходимые сечения для балочных и оболочечных элементов;   Modeling - служит непосредственно для построения модели;

Meshing - позволяет упорядочить атрибуты разных частей модели, т.е. поставить в соответствие каждой части модели необходимый аппроксимирующий конечный элемент с его реальными константами, характеристиками материала, сечениями и в конечном итоге построить конечно-элементную модель.

Numbering Ctrls - предоставляет возможности для объединения совпадающих узлов, точек, атрибутов модели и обновления их нумерации.

Из препроцессора переходим  в меню Solution, которое содержит:

Analysis Type - задает тип анализа (статический, на устойчивость, свободные колебания и т.д.) и его опции.

Define Loads - предназначается для наложения на модель граничных условий и задания внешней нагрузки.

Solve - осуществляет запуск программы на решение задачи.После сообщения о том, что задача решена, переходят в меню General Postproc, состоящее из:

Read Results - позволяет установить опции для считывания результатов расчета по шагу нагружения, частоте и т.д.

Plоt Results - содержит пункты, следуя которым можно вывести результаты расчета графически (прорисовать деформированную форму конструкции, все компоненты напряженно-деформированного состояния и т.д.).

List Results - позволяет выводить результаты расчета в табличной форме. Element Table - осуществляет вывод результатов по конечным элементам.

       Следующим компонентом графического интерфейса является Меню утилит (Utility Menu), которое позволяет управлять файлами программы, выбирать и нумеровать объекты, изменять их положение и размеры на рабочей плоскости, а также выполнять еще целый ряд вспомогательных операций (рис.2.3).

Меню утилит включает:

File - содержит пункты для работы с файлами, такие как чтение файла, создание нового файла, сохранение, импорт, экспорт файла, выход из программы и др.