Введение
1. Проблемы моделирования и проектирования сложных технологических систем
1.1. Особенности задачи моделирования и проектирования технологических систем с вертикальной организацией технологических процессов 13
1.2. Выбор методов и средств для моделирования и проектирования технологических систем 16
1.3. Анализ возможности применения существующих графических систем для моделирования и проектирования вертикально организованных технологических систем 18
1.3.1 Графические системы Hi-End класса 18
1.3.2. Обзор графических систем Mid-Range и Low-End классов 20
1.4. Обоснование необходимости разработки графической системы моделирования и проектирования технологических систем с вертикальной организацией ТП 28
1.4.1. Требования к организации системы моделирования и проектирования сложных технологических систем 30
1.5. Задача поиска объемно-планировочных решений сложных технологических систем 33
1.6. Обзор методов решения задачи размещения 35
1.7. Основные понятия и особенности генетических алгоритмов 39
Цель работы и задачи исследования 47
2. Формирование графических и математических моделей задачи поиска планировочных решений 48
2.1.Определение этапов проектирования сложных технологических систем и соответствующих наборов графических моделей 48
2.2. Особенности задачи поиска объемно-планировочных решений сложных технологических систем 53
2.3. Классификация требований, предъявляемых при поиске планировочных решений 56
2.4. Декомпозиция процесса поиска объемно-планировочных решений 59
2.5. Построение геометрических моделей элементов задачи размещения 62
2.6. Оптимизационная модель задачи поиска объемно-планировочных решений 67
Выводы 72
3. Математические методы поиска оптимальных объемно-планировочных решений 73
3.1. Адаптация генетического алгоритма для генерации наборов допустимых решений 73
3.1.1. Выбор способа кодирования решений 73
3.1.2. Модифицированный способ формирования начальной популяции 78
3.1.3. Вид целевой функции для оценки найденных решений 82
3.1.4. Генетические операторы мутации, кроссинговера и отбора
3.1.4.1. Модифицированный оператор мутации 84
3.1.4.2. Адаптированный оператор кроссинговера 89
3.1.4.3. Модифицированный оператор отбора У2
3.1.5. Критерии останова работы ГА 93
3.1.6. Вычислительный эксперимент по определению оптимальных значений варьируемых параметров эволюции 96
3.2. Алгоритмы улучшения первоначальных вариантов размещения . 106
3.2.1. Модифицированный генетический алгоритм для построения рядов из однотипных элементов 106
3.2.2. Модифицированный алгоритм парных перестановок 107
3.2.3. Модифицированный алгоритм Хука-Дживса 109
3.3. Алгоритм формирования продольных и поперечных поэтажных разрезов 115
3.4. Оценка и выбор оптимальных проектных решений 117
Выводы 121
4. Графическая система технологического моделирования и проектирования 122
4.1. Принципы разработки графической системы 122
4.2. Состав графической системы технологического моделирования и проектирования 123
4.2.1 Базовое графическое ядро 124
4.2.2. Наборы графических баз данных 125
4.2.3. Справочно-информационная система 126
4.2.4. Модуль автоматизации расчетов 131
4.3. Модули автоматизации этапов проектирования 134
Выводы 145
5. Программная реализация методов поиска объемно-планировочных решений 146
5.1. Программный модуль «Автоматизированная система размещения разногабаритных компонентов на базе генетических алгоритмов» 146
5.2. Модуль автоматизированного построения разрезов производственных помещений 154
5.3. Рекомендации по использованию программных средств при проектировании перерабатывающих предприятий 154
5.4. Пример решения задачи размещения технологического оборудования 157
Выводы 158
Заключение 160
Условные обозначения 161
Список литературы 162
Приложения 174
