SlideShare une entreprise Scribd logo
1  sur  73
«В мире не происходит ничего, в чем бы не был виден смыл
                               какого-нибудь максимума или минимума»
                                                          Леонард Эйлер




Опыт применения инструментария
многокритериальной оптимизации
 для повышения эффективности
  сложных технических систем



                    Сигма Технология
                     Юрий Бабий
                     babiy@iosotech.com
                     www.iosotech.com
www.iosotech.com

            Задачи проектирования

•Создание конкурентоспособных
образцов продукции техники

•Достижение максимально возможной
эффективности объекта

• Снижение общей стоимости
проектирования и производства
www.iosotech.com

                     Этапы проектирования с
              использованием процедур оптимизации
                               САЕ
                                        Построение          САЕ
                Построение
                                         расчетной
                 объекта                                Автоматическое
                                          области
                                                     построение расчетной
                                                             сетки




                   Инструментарий оптимизации

                      Уточнение
                  параметров объекта
Оптимальные




                                                      Задание граничных
                                       Анализ
  проекты




                                     результатов       условий и расчет



                          Условия задачи,
                       Критерии, ограничения
www.iosotech.com

Пример схем многодисциплинарных расчетов




                           С применением обобщенных,
   С применением CAD/CAE
                           регрессионных и др. моделей
www.iosotech.com
                        Схема оптимизационных
                     многодисциплинарных расчетов
                                                   Параметры геометрии, режимы и пр.
              Xi – значения
                   параметров



                         • Диапазоны параметров    Геометрия - CAD
                         Постановка задачи – ТЗ;
многокритериальной
  Инструментарий

   оптимизация .




                         • Ограничения
                         • Критерии,




                                                         AutoGrid




                                                      Аэродинамический               Прочностной
                                                                                                      Акустика
                                                        расчет - CFD                   расчет
                              Оптимальные
                                проекты




                                                                                                                 Модель расчета
                                                                                                                       …
                                                                    Модель расчета
                                                                          …




          Yi, Qi – значения критериев
                   и ограничений
                                                         Xарактеристики системы
www.iosotech.com

    Основные особенности моделирования
        сложных технических систем

Моделирование    сложных     технических  систем
связано с решением задач большой размерности,
сложной топологии, многоэкстремальностью целевой
функции, наличием областей невычисляемости и
большим количеством ограничений.



                                                   Большая время счета




Наличие невычисляемости      Сложная топология,    Большая размерность
                             наличие ограничений
www.iosotech.com



    Основные особенности IOSO оптимизации
 высокая эффективность решения многокритериальных (до 20 критериев)
многопараметрических (до 100 переменных, 100 ограничений) задач оптимизации;
 простота использования адаптивных процедур IOSO оптимизации и отсутствие
необходимости их настройки - не требует от пользователей знаний в данной
предметной области;
 низкие временные затраты на поиск
решения (не высокое количество обращений);




                                             Впемя
 устойчивость к сложной топологии
целевой функции (невычисляемости,
недифференцируемости);

 возможность распараллеливания
процедур оптимизации, позволяющая
значительно сокращать время решения
«тяжелых» задач;
 удаленный доступ к вычислительным
ресурсам
                                                           Количество переменных
www.iosotech.com


Особенности технологии оптимизации IOSO
Основные особенности технологии в сравнении со стандартными схемами алгоритмов оптимизации.
В основе ІОЅО технологии лежат следующие компоненты:

 построение на каждой итерации функции аппроксимации сложной структуры с использованием
  эволюционной (самоорганизующейся) процедуры для ее последующей оптимизации. Т.о.,
  оптимизационньіе алгоритмьі работают с функциями аппроксимации (метамоделями), что позволяет
  существенно сокращать количество обращений к мат. моделям и время решения задачи оптимизации.

 уникальная стратегия поиска (moving strategy) для автоматической адаптации структуры и параметров
  алгоритма оптимизации и изменения положения текущей локальной области поиска в направлении
  глобального экстремума. что позволяет достигать его с высокой степенью вероятности.

Таким образом. ІОЅО -устойчивая технология оптимизации, которая позволяет находить результат быстрее
традиционных методов (до 10 раз).



                  Vector of variables                                          Vector of variables



                                                                    Moving                      Mathematical
       Optimization                  Mathematical                                                  model
                                                                    strategy
        algorithm                       model

                  Tradition scheme
                                                                                                  Response
                                                                 Optimization
                                                                                                   surface
                                                                  algorithm
                       Solution                                                                  construction

                                                                                 IOSO scheme



                                                                                     Solution
www.iosotech.com
Простота использования IOSO оптимизации




                   Определение параметров алгоритма
           (IOSO – не требует специальных знаний в теории
           методов оптимизации. Выбор настроек алгоритма
                происходит адаптивно автоматически в
              зависимости от топологии целевой функции)
www.iosotech.com
Простота использования IOSO оптимизации




                      Определение параметров алгоритма
              (IOSO – не требует специальных настроек,
           их выбор происходит адаптивно автоматически в
                зависимости от типологии поверхности
                      отклика решаемой задачи)
www.iosotech.com


  IOSO NS однокритериальный алгоритм
   в сравнении с известными методами

                                                       IOSO Technology algorithms are
                                                      comparable in performance with
                                                          well known highly efficient
                                                      optimization algorithms for smooth
                                                           single extreme functions.




                                                      CONMIN - Method of Feasible Directions
                                                      DONLP - Sequential Quadratic Programming
Test optimization problems                            EP - Exterior Penalty
(Sandgren, Eric. “The Utility of Nonlinear            GRG - Generalized Reduced Gradient Method (Lasdon)
                                                      Hooke - Hooke-Jeeves
Programming Algorithms”, a thesis submitted for the   IOSO - IOSO algorithm
                                                      MMFD - Modified Method of Feasible Directions
Degree of Doctor of Philosophy, Purdue Univercity,    MOST - Mixed Integer
                                                      NLPQL -Sequential Quadratic      Programming
1977)                                                 SAM - Sequential Approximation Method
                                                      SLP - Sequential Linear Programming
www.iosotech.com

IOSO в мире
www.iosotech.com


       Основные области использования

идентификация (верификация) математических моделей на основе
результатов экспериментов


 повышение эффективности технических систем и технологических
процессов за счет оптимального согласования всех параметров, влияющих
на выбранные показатели


оптимизация технологических и бизнес процессов

 определение оптимальных законов управления сложными техническими
системами на различных режимах их работы

                         Кооперация
 ОКБ Сухого,       НПО «Сатурн»,    РФЯЦ-ВНИИЭФ (Саров),
 Авиадвигатель,    ЛМЗ,             АтомЭнергоПроект  и др.
www.iosotech.com
        Структура IOSO software
              Основные функции




Интеграция      Оптимизация      Обработка результатов
www.iosotech.com


                   IOSO – интеграционные возможности




                             Локальная сеть
                                              …




                    Пользователь 1

RАУВ IOSO – агент удаленных вычислений IOSO
www.iosotech.com

            IOSO – интеграционные возможности (вер. 3)
                                          Расчетный проект (вес + прочность)
                                          Расчетный проект (вес + CFD + ЛТХ)
                                          Расчетный проект (ЛТХ + CFD)




                             Локальная сеть
                                                                                       …




                    Пользователь 1                Пользователь 2          Хранение данных       Пользователь N
RАУВ IOSO – агент удаленных вычислений IOSO
www.iosotech.com

        IOSO – интеграционные возможности (вер. 3)
                                                                                           Модель (вес)


                                                                                        Модель (прочность)



                                                                                               CFD расчет
                                                                                         FlowVision Solver


Пользователь 4
                                                                                              Кластер
                                                                                            (Unix/Linux)



                                                                              …
                           Локальная сеть




                 Пользователь 1             Пользователь 2   Пользователь 3
                                                                                     Пользователь N
www.iosotech.com

    IOSO – возможности использования смешанной
             вычислительной среды (вер.3)



Р            X
а                      CFD                            Прочность              CAD
с
ч
             Y
е
т
н            X
ы
е
                     …
                    TCP / IP
             Y      протокол

п
р
о
е            X
к
                                          Частотный               Пользовательские
т                              Акустика                           расчетные модели
                                            анализ
ы            Y
www.iosotech.com
                     Программа IOSO
  Параметрические исследования           Поиск оптимальных решений




Исходные              Результаты                  Наилучшее
 данные                                            решение

                      Графическое и табличное
                       представление данных
www.iosotech.com

                          Пример схемы оптимизационных газодинамических расчетов
                                                                       Xi – значения
                                                                          параметров                              CAD - SW
                                                                                                            Параметризованная
                      • Диапазоны параметров




                                                                                                            геометрия объекта
Постановка задачи ;




                                                                                              Файл
                                                                                           параметров
                                               • Ограничения
                                                 • Критерии,




                                                               Многокритериальная

                                                                                                                           Файл геометрии
                                                                  оптимизация
                                                                    IOSO NM.


                                                                                         команды
                                                                                       управления                     AutoGrid
      Оптимальные
        проекты




                                                                                                                CFD -расчет



                                                                                                         FlowVision        Результаты




                                                                                          Результаты расчета (характеристики системы)
www.iosotech.com

                                                  Пример схемы распараллеленных расчетов
                                                                       Xi – значения
                                                                          параметров                             CAD - SW
                                                                                                           Параметризованная
                                                                                    Параметры
                      • Диапазоны параметров




                                                                                                           геометрия объекта
Постановка задачи ;




                                                                                    геометрии
                                               • Ограничения
                                                 • Критерии,




                                                                                                                                      Файлы
                                                                                                                                      геометрии
                                                               Многокритериальная
                                                                  оптимизация
                                                                    IOSO NM.


                                                                                         команды
                                                                                       управления                 AutoGrid
                                                                                                                   AutoGrid
                                                                                                                     AutoGrid
                                                                                                                      AutoGrid
      Оптимальные




                                                                                                                        AutoGrid
        проекты




                                                                                                                CFD -расчет
                                                                                                                   CFD -расчет
                                                                                                                     CFD -расчет
                                                                                                         FlowVision    CFD -расчет
                                                                                                            FlowVision  CFD -расчет
                                                                                                            FlowVision
                                                                                                               FlowVision
                                                                                                                  FlowVision

                                                                                                                               Результаты


                                                                                          Результаты расчета (характеристики системы)
www.iosotech.com

    Пример реализации решения оптимизационных
            задач гидродинамики в ЛВС
      CAD (не нераспараллеленная)
     (параметризованная геометрия                     FlowVision на каждом РС
            крыла, ЛА и пр.)                          (газодинамический расчет )




Параметры
 геометрии
  профиля,
крыла и пр.   Xin       ()in



                                                  Xin+m           (Q,Y)in+m




                                    Оптимизатор
                                     IOSO PM
www.iosotech.com
    Пример реализации схемы решения
оптимизационных задач на суперкомпьютере
                                         FV Solver (параллельный
                                                  расчет)
                                              (масштабируемый
                                          газодинамический расчет
                                               крыла, ЛА и пр.)



                                             НРС Кластер
                                              СКИФ МГУ
                                             "Чебышев“
                                              1250/5000
                                              CPU/ядер




                              Xin+m   (Q,Y)in+m




             FlowVision
               Препост
             процессов


                Оптимизатор
                 IOSO PM
www.iosotech.com
     Реализация решения задач оптимизации в задачах
           гидродинамики на суперкомпьютере
                                       Xin                    Параметры
    Многокритериальная                                         геометрии            CAD
   оптимизация IOSO PM                                          профиля,
                                                              крыла и пр.
                                                                                  (SW,…)
(распараллеленный расчет,                                                   (не нераспараллеленная
                   N до 32)                                                         расчет)
                                                                              (параметризованная
                                                                               геометрия объекта)
                                              Стек
                                             данных
                                 Yin




                                             Flow Vision
                                         (Auto Grid + CFD)
                                                                                                       Геометрия
Оптимальный                       ( газодинамический расчет
(наилучший)                       объекта, масштабируемый
   проект                                до 128 узлов )



        Результаты
        газодинами
          ческого
          расчета.


                               НРС Кластер
                                 Загрузка до
                              1028 4-х ядерных
                                                                                             Очередь
                                процессоров                                                  заданий
www.iosotech.com

  Пример схемы распараллеленной оптимизации
                                                              X1                              X2                                                Xn
                                                                          FV
                                                                          Х1
                                                                                                       FV
                                                                                                       Х2
                                                                                                                       ...                                  FV
                                                                                                                                                            Хn
                                      Xi – значения
                                                                                      Q1,Y1                        Q2,Y2                                              Qn,Yn
                                         параметров

                                       Диапозоны параметров
   Многокритериальная оптимизация –




                                           Ограничения
                                             Критерии,




                                                                                                                       .....
                                                              СPU 1                           СPU 5                                             СPU N

                                                                                                                                                          СPU
                                                                      СPU 2                        СPU 6                                                  N+1

                                                                                                                                                                СPU
              IOSO PM.




                                                                              СPU 3                        СPU 7                                                N+2

                                                                                                                                                                      СPU
                                                                                      СPU J                    СPU K
                                          Оптимальные




                                                                                                                                                                      N+M
                                            проекты




                                                                Yi, Qi – значения критериев
                                                                            и ограничений




                                                                                                                           Повышение скорости
                                                   Зависимость роста скорости вычислений для
                                                          многопроцессорных систем

                                                                        К=1
                                                                        IOSO PM + трад. ММ
начало
                                                                        IOSO PM + паралл.ММ                                       1                  20     Количество процессоров
www.iosotech.com

          Определение оптимальных параметров
           трехзвенного крыла в 3D постановке
                 Цель:
    Определение параметров крыла,
обеспечивающих максимальное значения
    коэффициента подъѐмной силы и
аэродинамического качество профиля для
        заданного режима полета




            Переменными оптимизации:
 положения предкрылка и закрылка относительно
                                                           Распределение давления по поверхности модели
                    профиля крыла.:
             - угол отклонения предкрылка δS,
      - горизонтальное смещение предкрылка xS,
       - вертикальное смещение предкрылка yS,
               - угол отклонения закрылка δF,
        - горизонтальное смещение закрылка xF,
          -вертикальное смещение закрылка yF




                                                 Параметры оптимизации 3-звенного крыла
www.iosotech.com

       Определение оптимальных параметров
        трехзвенного крыла в 3D постановке

       1




                            2
                                                                   Парето-множество решений
                                                                1 – максимум аэродинамического
                                                                            качества,
                                                                   2 – максимальное значение
                                                                   аэродинамического качества
                                                3                при коэф. подъемной силы 1.65,
                                                            3 – максимум коэффициента подъемной
                                                                              силы.




1 – максимум аэродинамического качества,   2 – максимальное значение аэродинамического качества
                                                      при коэф. подъемной силы 1.65,
www.iosotech.com

      Определение оптимального режима
       охлаждения заготовки в газостате
 В камере газостата находится стальная заготовка.
   Начальная температура среды (азот) и детали
                составляет 1200°С.
В камеру через трубки подается азот с более низкой
                   температурой.
Необходимо охладить стальную деталь со скоростью
                  0,8 – 1,1°С/мин.
При этом перепад температуры в детали не должен
             превышать больше 3°С.
Длительность рабочего цикла остывания заготовки –

    Исходное                  Оптимальное
 положение сопел            положение сопел




                                      Слайд № 30
www.iosotech.com


         Основные области использования

идентификация (верификация) математических моделей на основе
результатов экспериментов


 повышение эффективности технических систем и технологических
процессов за счет оптимального согласования всех параметров, влияющих
на выбранные показатели


оптимизация технологических и бизнес процессов

 определение оптимальных законов управления сложными техническими
системами на различных режимах их работы

                       Кооперация
 ОКБ Сухого,     НПО «Сатурн»,     «Климов»,      Airbus,
 ЛМЗ,            Авиадвигатель,    АтомЭнергопроект и др.
www.iosotech.com

        Верификация математических моделей на основе
                 результатов экспериментов.
                  Критерий: минимизация разности результатов расчета ММ
                                   и экспериментальных данных.


Идентифицируемые параметры: коэффициенты незнания Кi , влияющие на точность
                                         результатов расчета.


                IOSO NM                                                      Xi – pежимы, исходные условия


                                      Ki – значения          Мат.Модель
 Оптимальные                          коэффициентов           объекта                        Данные
  значения Кi                                                                             экспериментов


       Оптимизатор


 Диапозоны изменения Кi
    Критерии : ∆ - min,
                                       Ypi, – расчетные значения
                                                  параметров
                 Модуль вычисления
                                                                          Ypi, – экспериментальные
                                                                                значения параметров
www.iosotech.com


         Основные области использования

идентификация (верификация) математических моделей на основе
результатов экспериментов


 повышение эффективности технических систем и технологических
процессов за счет оптимального согласования всех параметров, влияющих
на выбранные показатели


оптимизация технологических и бизнес процессов

 определение оптимальных законов управления сложными техническими
системами на различных режимах их работы

                       Кооперация
 ОКБ Сухого,     НПО «Сатурн»,     «Климов»,      Airbus,
 ЛМЗ,            Авиадвигатель,    АтомЭнергопроект и др.
www.iosotech.com

Определение оптимальных параметров конструкции
   портала для обеспечения заданной жесткости
                      Задача:
                      Определить параметры сечений металлических
                      балок и жёсткость виброизоляторов, при которых
                      для заданной акселерограммы и нагружениях
                      значения огибающих спектров ускорений по 3-м
                      осям в точках опирания балок не превышали
                      заданного значения.
                      Варьируемые параметры:
                      Сечение металлических балок
                          1,5 м a 2,5 м
                          2,0 м b 3,0 м
                          0,02 м t 0,03 м
                          a, b – ширина и высота сечения
                          t – толщина профиля
                      Жѐсткость виброизоляторов 210 т/м    k   1680 т/м

                      Нагрузки:
                      mк = 300 т – масса крана
                      mг = 200 т – масса груза, действует только в
                      вертикальном направлении с коэффициентом 0,3
                      mт = 16 т – масса тележки
www.iosotech.com

Оптимизация конструкции металлической башни
   при помощи инструментов ANSYS и IOSO
          Целевая функция : 2 критерия : минимизация массы с ограничением до 4 т.,
          минимизация отклонения мачты,
          5 ограничений: выходных параметров для удовлетворения условий
          прочности и устойчивости.
          Постоянные характеристики:
          • Высота конструкции H = 20 м
          • Высота секции H1 = 2 м (всего 10 секций)
          • Вес оборудования P = 100 кг
          • Наветренная площадь оборудования A = 3 м²
          • Ветровой район – I,
          • Тип местности – B

          Варьируемые параметры:
          4 параметра геометрии:
          - ширина секции,
          - количество делений секции по
             высоте,
          - номер сечения стоек
          - номер сечения раскосов и
             распорок.
www.iosotech.com

Оптимизация конструкции металлической башни
   при помощи инструментов ANSYS и IOSO




    Перемещения конструкции при      Перемещения конструкции при
    фронтальной ветровой нагрузке   диагональной ветровой нагрузке.



                                    Оптимальный вариант:
                                    башня с шириной основания 1.15м,
                                    уголком 125х8 для стоек, 45х3 для
                                    раскосов и распорок и с секцией с
                                    одним делением по высоте.
                                    Масса конструкции 1800кг.
www.iosotech.com

Оптимизация геометрии багажника автомобиля

                                                            Постановка задачи
                                                           2D task statement CFD
    Используемое программное обеспечение       Критерии:
                                               - минимизация аэродинамического
                                               сопротивления
                                               - максимизация объема багажника
Параметризованная                              Варьируемые переменные
                            Cеткопостроитель
    геометрия                                  - Параметры геометрии-
                               ICEM CFD
       CAD
  (Pro/Engineer)
                              CFD решатель
                               ANSYS CFX




                   Оптимизация
                    IOSO NM
www.iosotech.com

Оптимизация геометрии багажника автомобиля
                                                                       Fx = 9.63
                  Парето множество решений                             S = 77135




                                                                       Fx = 5.36
                                                                       S = 75967




                                Fx = 3.85
                Fx = 2.28
                                S = 71470
                S = 51650




                             Fx = 3.1
                                                     Постановка задачи
                                                 Определение геометрии для
                            S = 61432
                                                        обеспечения:
                                             - минимального аэродинамического
Количество итераций - 200                    сопротивления
                                             - максимального объема багажника
www.iosotech.com
           Оптимизация радиатора охлаждения
                      процессора
                                                        Постановка задачи
  Используемое программное обеспечение              CFD + тепломассоперенос

                                              Критерии:
                                              - минимизация макс. T микропроцессора
Параметризованная                             - минимизация размеров радиатора
                           Cеткопостроитель
    геометрия
                              ICEM CFD
                                              20 параметров геометрии радиатора
   Pro/Engineer
                              CFD решатель
                               ANSYS CFX




                  Оптимизация
                    IOSO NM
www.iosotech.com
           Оптимизация радиатора охлаждения
                     процессора
                                      Парето множество решений




       V=2265
       T=340 К




                                                                 V=11850
                                                                 T=301 К
       V=3075
       T=327 К




Количество итераций - 200                          V=8080
                            V=4550
                                                   T=308 К
                            T=313 К
www.iosotech.com

                      Распределение жидкости

                                                      Постановка задачи
  Используемое программное обеспечение
                                           Определение диаметров выходных труб для
                                           обеспечения равномерного расхода жидкости
                                           через них
Параметризованная       Cеткопостроитель
    геометрия              ICEM CFD        Варьируемые переменные: диаметры каналов
    СATIA V5
                                           Критерий: минимизация разности расходов
                                           жидкости


                              CFD
                             Fluent




               Оптимизация
                  IOSO
www.iosotech.com
               Оптимизация диска ГТД
     с целью уменьшения массы при сохранении
     заданного уровня максимальных напряжений
                                      Rlop+zamok                   const




                                r7
                                                                    t5




                                                        rconst
                                                   r6
   Целевая функция:
минимизация массы диска

       Критерий:                                                           толщина 5




                                     r5
      масса диска                                                            .……
                                                                    t4       …….
 Параметры управления:                                                       …….
радиусы и толщины обода,
                                r4
                                                                    t3     толщина 1
 полотна и ступицы диска




                                                        r3
                                                                    t2
     Ограничения:
                           r2




                                                        r1
     радиальные и                                                   t1
касательные напряжения
www.iosotech.com
                     Оптимизация диска ГТД
              с целью уменьшения массы. Результаты
        Достигнуто снижение массы
                 на 7.7%
        Напряжения не превысили
               заданные –
                90 кг/мм2

 начальный                   оптимальный




масса =12,64 кг               масса =11,67 кг
σ r = 89,35   кг/мм2          σ r = 89,60 кг/мм2
σ t = 82,96 кг/мм2            σ t = 89,90 кг/мм2
www.iosotech.com

Оптимизация с учетом прочности и аэродинамики (3D)
                                  (CFD + прочность)

Цель: повышение эффективности
      (КПД) и минимизация
 максимальных напряжений р.л.
             ступени
   Варьируемые переменные:
        геометрия лопатки
Ограничения: степень повышения
   давления и расход воздуха.
Расчетный код: СFD – FineDesign
       Прочность - ANSYS




                                                          www.iosotech.com
www.iosotech.com

  Определение оптимальной геометрии лопатки
      с учетом кпд, прочности и акустики
Задача: определение геометрии лопатки ГТД для
обеспечения максимального кпд и минимального уровня
максимальных напряжений
                                                       f1
Ограничения: расход воздуха, давления, частоты
собственных колебаний


                                                      f2




                                                      f3




                                                      f4
Оптимизация геометрии ОК ступени с целью
                  повышения КПД компрессора
Постановка задачи:
Критерий: увеличение максимального КПД на
частоте вращения 87%
Ограничения : степень повышения давления, расход
воздуха, угол выхода потока на частотах вращения
87% и 100%.
Модель: 3D CFD код NUMECA , расчет 5 точек на
различных частотах вращения 87% и 100% (15 часов)




     Параметризация геометрии
     Размерность задачи – 62 переменные
     РК1(5x4)+НА1(3x3)+РК2(3x4)+НА2(3x3)+РК3(3x4)=62
Оптимизация геометрии ОК ступени с целью
 повышения КПД компрессора. Результаты
www.iosotech.com

Оптимизация 1-й ступени в системе 5-ти ступенчатого
   компрессора (3D) с целью повышения его КПД
            для двух режимов работы

                                                          Результат:

                                                         Повышение
                                                            КПД:

                                                         - 1.5% (100%);
                                                          - 1.8% ( 87%)



                      Вычислительные ресурсы:
                      12 компьютеров в локальной сети.
                      Время 1 расчета: 21 час.
                      Количество итераций: 340
                      Потребное время при обычных расчетах
                       21х340 = 7 140 час. (297 дней)
                      Время расчета на 12 проц. кластере: 27 дней
www.iosotech.com

  Многодисциплинарная оптимизация геометрии
  каналов охлаждения лопатки турбины с учетом
           прочности и термоэластики
Распараллеливание на 12     Исходная    Оптимальная
процессов для расчета
прочности и термоэластики
www.iosotech.com

Оптимизация режимов работы энергоблоков ТЭЦ
   Минимизация расхода топлива для заданных величин Z за счет поиска
   оптимальных значений режимов - N и Q (перераспределения нагрузок)
Заданные мощности
Z1=N1+N2
Z2=N3+N4+N5+N6
Z3=N7
Z4=Q1+Q2+Q3+Q4
Z5=Q5+Q6+Q7

Энергетические
характеристики
Y1 = f(N1, N2, Q1, Q2)
Y2 = f(N3, Q3)
Y3 = f(N4, Q4)
Y4 = f(N5, Q5)
Y5 = f(N6, Q6)
Y6 = f(N7, Q7)




Варьируемые переменные (14):
N1…N7, Q1…Q7                                  Критерий:
Ограничения (29):                     min Y = Y1+Y2+Y3+Y4+Y5+Y6
N=f(Q), Z
www.iosotech.com

Оптимизация режимов работы энергоблоков ТЭЦ

   • Исто




                История поиска решения
www.iosotech.com

        Минимизация прибылей при литье

                  Задача
- Минимизация объема каверн (максимизация
                плотности)
     - Минимизация объема прибылей
www.iosotech.com

Минимизация прибылей при литье.
          Результаты
 Начальная                 Оптимальная



             Минимизация
               объема
              прибылей




                ~ 37%
www.iosotech.com


             Использование возможностей
             оптимизации IOSO позволяет:
 высокая эффективность алгоритмов:
    повышать эффективность объекта оптимизации и получать
   уникальные технические решения, за счет решения задач большой
   размерности;
    уменьшить затраты на исследование и сроки их выполнения;

 адаптивные алгоритмы, не требующих процедур выбора
методов оптимизации и ввода их параметров:
   • привлекать к решению задач оптимизации специалистов, не
   владеющих специальными знаниями в этой области;

 распараллеливание процедуры оптимизации:
   • значительно сокращать общее время решения сложных задач;
   • максимально использовать вычислительные ресурсы.

 интеграционные возможности:
   • Быстро и просто создать эффективную расчетную систему на
В результате идентификации по экспериментам с «новым» вентилятором
      смешанной вычислительной сети предприятия
обеспечена средняя погрешность расчета менее 2% .
www.iosotech.com




Кластерные вычислительные системы в сочетании с программным
обеспечением для распараллеленной оптимизации IOSO PM                 и
масштабируемым    пакетом     газодинамического    расчета   FlowVision
обеспечивают мощное решение которое легко развертывать и применять как
высокоэффективный инструмент инженерного анализа и моделирования

                          Это сочетание дает возможность:
• быстро решать практические задачи оптимизации при использовании “сложных” 3D
моделей объектов и систем в области газовой и гидродинамики, теплопереноса в
Промышленности, Инженерии, Науке и других областях деятельности
• максимально использовать вычислительные возможности многопроцессорных систем и
локальных компьютерных сетей
• снижать время решения задач пропорционально количеству используемых
параллельных процессов
• Эффективно использовать трудно распараллеливаемые приложения и расчетные
модели
• решать сложные практические задачи, постановка которых до настоящего времени
считалась невозможной
« В мире не происходит ничего, в чем бы не был виден смыл
                   какого-нибудь максимума или минимума»
                                             Леонард Эйлер




Программа IOSO


             www.iosotech.com
www.iosotech.com
        Структура IOSO software
              Основные функции




Интеграция      Оптимизация      Обработка результатов
Интеграция                         www.iosotech.com


              Настройка проекта
       Выбор и настройка параметров
запуска расчетных моделей, как на локальном,
         так и удаленном компьютере
         локальной сети предприятия
   (Позволяет обеспечить решение распределенных
  многодисциплинарных задач, сократить общее время
  их решения и упростить взаимодействия отделов).
Интеграция           www.iosotech.com




                Создание проекта
                 оптимизации из
             интерфейса FlowVision
               Вызов IOSO и передача
             настроек запуска, входных и
               расчетных параметров
Интеграция   www.iosotech.com




  Создание проекта из
   интерфейса IOSO
Вызов из проекта FlowVision
   входных и расчетных
       параметров
Интеграция             www.iosotech.com




             Интеграция с SolidWorks
               из интерфейса IOSO
             Вызов из проекта SolidWorкs
              входных (Design Table) и
             расчетных (Customer Table)
                     параметров
Интеграция                 www.iosotech.com



         Настройка проекта
      Формирование входных и
       выходных параметров




        IOSO интегрируется со всеми
     мат. моделями, имеющими входные
    и выходные файлы в текстовом виде,
         в том числе с коммерческим
      инженерным ПО, таким как ANSYS,
     PATRAN, FineDesign, СFX, TaskFlow,
   DeForm и пр. и позволяет пользователю
  создавать многодисциплинарные проекты
Интеграция   www.iosotech.com




     Настройка проекта
   Добавление входных и
выходных параметров из Excel
Интеграция                    www.iosotech.com



                                           Настройка проекта
                                       Схема взаимосвязи моделей
                                           и передачи данных




Количество используемых
 моделей не ограничено
www.iosotech.com




  Графическое
 представление
     данных




Исходные              Результаты
 данные
Интеграция                 www.iosotech.com




          Задание
     параллельных ветвей
           расчета
Оптимизация               www.iosotech.com




       Постановка задачи
    Формирование диапазонов
      входных переменных
Оптимизация                 www.iosotech.com




          Постановка задачи
             Определение
        критериев оптимизации,
      ограничений и их значения
Оптимизация                       www.iosotech.com




            Постановка задачи
       Определение начальных точек
      если они известны или имеются
                в протоколе.
   (Процедура выбора начальных точек из протокола
      для их использования в расчетах позволяет
       сократить общее время решения задачи)
Оптимизация                        www.iosotech.com




    Определение параметров алгоритма
(IOSO – метод оптимизации на основе самоорганизации
          не требует специальных настроек,
   их выбор происходит адаптивно автоматически в
        зависимости от типологии поверхности
              отклика решаемой задачи)
Оптимизация                      www.iosotech.com




                     Параметры алгоритма
                     Не требуется глубоких знаний
                    теории и методов оптимизации




            Постановка задачи
              Определение
        синтетических переменных.
         (используются арифметические
         и тригонометрические функции)
Оптимизация                     www.iosotech.com




            Статус
Информация о ходе решения задачи
         (времени счета моделей,
   их статуса, количестве итераций и пр.
Оптимизация                         www.iosotech.com




            Статус
Информация о ходе решения задачи
         (времени счета моделей,
   их статуса, количестве итераций и пр.
Обработка результатов          www.iosotech.com




                       Результаты
                Формирование результатов
                 расчета в графическом и
                     табличном виде
« В мире не происходит ничего, в чем бы не был виден смыл
                                       какого-нибудь максимума или минимума»
                                                                 Леонард Эйлер




Спасибо за внимание
Юрий Бабий
babiy@iosotech.com

                               Сигма Технология
                               www.iosotech.com

Contenu connexe

Tendances

О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании
О.Савин -- Modelica в архитектурном моделированииО.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании
О.Савин -- Modelica в архитектурном моделированииAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- процессы, проекты, кейсы, практики и прочие описания деятельности
А.Левенчук -- процессы, проекты, кейсы, практики и прочие описания деятельностиА.Левенчук -- процессы, проекты, кейсы, практики и прочие описания деятельности
А.Левенчук -- процессы, проекты, кейсы, практики и прочие описания деятельностиAnatoly Levenchuk
 
Тренды в инженерии требований и управлении требованиями
Тренды в инженерии требований и управлении требованиямиТренды в инженерии требований и управлении требованиями
Тренды в инженерии требований и управлении требованиямиAnatoly Levenchuk
 
Моделеориентированность в инженерии
Моделеориентированность в инженерииМоделеориентированность в инженерии
Моделеориентированность в инженерииAnatoly Levenchuk
 
Илья Бурдин - Рассказ о NIST CPS Framework
Илья Бурдин - Рассказ о NIST CPS FrameworkИлья Бурдин - Рассказ о NIST CPS Framework
Илья Бурдин - Рассказ о NIST CPS FrameworkAlexander Shamanin
 
А.Иванов -- Системная инженерия SmartGrid
А.Иванов -- Системная инженерия SmartGridА.Иванов -- Системная инженерия SmartGrid
А.Иванов -- Системная инженерия SmartGridAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- декомпозиция системы
А.Левенчук -- декомпозиция системыА.Левенчук -- декомпозиция системы
А.Левенчук -- декомпозиция системыAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- Essence в варианте для системной инженерии
А.Левенчук -- Essence в варианте для системной инженерииА.Левенчук -- Essence в варианте для системной инженерии
А.Левенчук -- Essence в варианте для системной инженерииAnatoly Levenchuk
 
А.Ефремов -- встречи Русского отделения INCOSE
А.Ефремов -- встречи Русского отделения INCOSEА.Ефремов -- встречи Русского отделения INCOSE
А.Ефремов -- встречи Русского отделения INCOSEAnatoly Levenchuk
 
В.Батоврин -- Основания системной инженерии
В.Батоврин -- Основания системной инженерииВ.Батоврин -- Основания системной инженерии
В.Батоврин -- Основания системной инженерииAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- Будущее проектирования
А.Левенчук -- Будущее проектированияА.Левенчук -- Будущее проектирования
А.Левенчук -- Будущее проектированияAnatoly Levenchuk
 
Семантические информационные модели и ISO 15926
Семантические информационные модели и ISO 15926Семантические информационные модели и ISO 15926
Семантические информационные модели и ISO 15926Anatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- Понятие системы в системной инженерии
А.Левенчук -- Понятие системы в системной инженерииА.Левенчук -- Понятие системы в системной инженерии
А.Левенчук -- Понятие системы в системной инженерииAnatoly Levenchuk
 
Системная инженерия как технология мышления
Системная инженерия как технология мышленияСистемная инженерия как технология мышления
Системная инженерия как технология мышленияAnatoly Levenchuk
 
Системный подход в стандартах
Системный подход в стандартахСистемный подход в стандартах
Системный подход в стандартахAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- SysArchi
А.Левенчук -- SysArchiА.Левенчук -- SysArchi
А.Левенчук -- SysArchiAnatoly Levenchuk
 
Алексей Иванов -- мультиагентные архитектуры в электроэнергетике
Алексей Иванов -- мультиагентные архитектуры в электроэнергетикеАлексей Иванов -- мультиагентные архитектуры в электроэнергетике
Алексей Иванов -- мультиагентные архитектуры в электроэнергетикеAnatoly Levenchuk
 
Вячеслав Мизгулин - Результаты работы на INCOSE WS 2017
Вячеслав Мизгулин - Результаты работы на INCOSE WS 2017Вячеслав Мизгулин - Результаты работы на INCOSE WS 2017
Вячеслав Мизгулин - Результаты работы на INCOSE WS 2017Alexander Shamanin
 
Что такое системная инженерия
Что такое системная инженерияЧто такое системная инженерия
Что такое системная инженерияAnatoly Levenchuk
 
К стратегической сессии по будущему интернета
К стратегической сессии по будущему интернетаК стратегической сессии по будущему интернета
К стратегической сессии по будущему интернетаAnatoly Levenchuk
 

Tendances (20)

О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании
О.Савин -- Modelica в архитектурном моделированииО.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании
О.Савин -- Modelica в архитектурном моделировании
 
А.Левенчук -- процессы, проекты, кейсы, практики и прочие описания деятельности
А.Левенчук -- процессы, проекты, кейсы, практики и прочие описания деятельностиА.Левенчук -- процессы, проекты, кейсы, практики и прочие описания деятельности
А.Левенчук -- процессы, проекты, кейсы, практики и прочие описания деятельности
 
Тренды в инженерии требований и управлении требованиями
Тренды в инженерии требований и управлении требованиямиТренды в инженерии требований и управлении требованиями
Тренды в инженерии требований и управлении требованиями
 
Моделеориентированность в инженерии
Моделеориентированность в инженерииМоделеориентированность в инженерии
Моделеориентированность в инженерии
 
Илья Бурдин - Рассказ о NIST CPS Framework
Илья Бурдин - Рассказ о NIST CPS FrameworkИлья Бурдин - Рассказ о NIST CPS Framework
Илья Бурдин - Рассказ о NIST CPS Framework
 
А.Иванов -- Системная инженерия SmartGrid
А.Иванов -- Системная инженерия SmartGridА.Иванов -- Системная инженерия SmartGrid
А.Иванов -- Системная инженерия SmartGrid
 
А.Левенчук -- декомпозиция системы
А.Левенчук -- декомпозиция системыА.Левенчук -- декомпозиция системы
А.Левенчук -- декомпозиция системы
 
А.Левенчук -- Essence в варианте для системной инженерии
А.Левенчук -- Essence в варианте для системной инженерииА.Левенчук -- Essence в варианте для системной инженерии
А.Левенчук -- Essence в варианте для системной инженерии
 
А.Ефремов -- встречи Русского отделения INCOSE
А.Ефремов -- встречи Русского отделения INCOSEА.Ефремов -- встречи Русского отделения INCOSE
А.Ефремов -- встречи Русского отделения INCOSE
 
В.Батоврин -- Основания системной инженерии
В.Батоврин -- Основания системной инженерииВ.Батоврин -- Основания системной инженерии
В.Батоврин -- Основания системной инженерии
 
А.Левенчук -- Будущее проектирования
А.Левенчук -- Будущее проектированияА.Левенчук -- Будущее проектирования
А.Левенчук -- Будущее проектирования
 
Семантические информационные модели и ISO 15926
Семантические информационные модели и ISO 15926Семантические информационные модели и ISO 15926
Семантические информационные модели и ISO 15926
 
А.Левенчук -- Понятие системы в системной инженерии
А.Левенчук -- Понятие системы в системной инженерииА.Левенчук -- Понятие системы в системной инженерии
А.Левенчук -- Понятие системы в системной инженерии
 
Системная инженерия как технология мышления
Системная инженерия как технология мышленияСистемная инженерия как технология мышления
Системная инженерия как технология мышления
 
Системный подход в стандартах
Системный подход в стандартахСистемный подход в стандартах
Системный подход в стандартах
 
А.Левенчук -- SysArchi
А.Левенчук -- SysArchiА.Левенчук -- SysArchi
А.Левенчук -- SysArchi
 
Алексей Иванов -- мультиагентные архитектуры в электроэнергетике
Алексей Иванов -- мультиагентные архитектуры в электроэнергетикеАлексей Иванов -- мультиагентные архитектуры в электроэнергетике
Алексей Иванов -- мультиагентные архитектуры в электроэнергетике
 
Вячеслав Мизгулин - Результаты работы на INCOSE WS 2017
Вячеслав Мизгулин - Результаты работы на INCOSE WS 2017Вячеслав Мизгулин - Результаты работы на INCOSE WS 2017
Вячеслав Мизгулин - Результаты работы на INCOSE WS 2017
 
Что такое системная инженерия
Что такое системная инженерияЧто такое системная инженерия
Что такое системная инженерия
 
К стратегической сессии по будущему интернета
К стратегической сессии по будущему интернетаК стратегической сессии по будущему интернета
К стратегической сессии по будущему интернета
 

En vedette

Сергей Кравченко -- порождающее проектирование
Сергей Кравченко -- порождающее проектированиеСергей Кравченко -- порождающее проектирование
Сергей Кравченко -- порождающее проектированиеAnatoly Levenchuk
 
Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (1/2)
Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (1/2)Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (1/2)
Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (1/2)Anatoly Levenchuk
 
Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (2/2)
Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (2/2)Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (2/2)
Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (2/2)Anatoly Levenchuk
 
Essence syseng omg_20jun13_v4.1
Essence syseng omg_20jun13_v4.1Essence syseng omg_20jun13_v4.1
Essence syseng omg_20jun13_v4.1Andrey Bayda
 
Алексей Корнилов -- фото к докладу "Робототехника как мультидисциплина"
Алексей Корнилов -- фото к докладу "Робототехника как мультидисциплина"Алексей Корнилов -- фото к докладу "Робототехника как мультидисциплина"
Алексей Корнилов -- фото к докладу "Робототехника как мультидисциплина"Anatoly Levenchuk
 
А.Арендарчук -- концептуальные схемы ресурсоснабжения
А.Арендарчук -- концептуальные схемы ресурсоснабженияА.Арендарчук -- концептуальные схемы ресурсоснабжения
А.Арендарчук -- концептуальные схемы ресурсоснабженияAnatoly Levenchuk
 
О.Савин -- оптимизация архитектуры
О.Савин -- оптимизация архитектурыО.Савин -- оптимизация архитектуры
О.Савин -- оптимизация архитектурыAnatoly Levenchuk
 
Richard Crisp -- predictable development for the IoT
Richard Crisp -- predictable development for the IoTRichard Crisp -- predictable development for the IoT
Richard Crisp -- predictable development for the IoTAnatoly Levenchuk
 
М.Бухарин -- DSM в архитектурном проектировании
М.Бухарин -- DSM в архитектурном проектированииМ.Бухарин -- DSM в архитектурном проектировании
М.Бухарин -- DSM в архитектурном проектированииAnatoly Levenchuk
 
Ali Mousavi -- Event modeling
Ali Mousavi -- Event modeling Ali Mousavi -- Event modeling
Ali Mousavi -- Event modeling Anatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- основные альфы системной инженерии в Essence
А.Левенчук -- основные альфы системной инженерии в EssenceА.Левенчук -- основные альфы системной инженерии в Essence
А.Левенчук -- основные альфы системной инженерии в EssenceAnatoly Levenchuk
 
М.Гайворонский -- опыт разработки САУ двигателя
М.Гайворонский -- опыт разработки САУ двигателяМ.Гайворонский -- опыт разработки САУ двигателя
М.Гайворонский -- опыт разработки САУ двигателяAnatoly Levenchuk
 
Tim Weilkiens - Systems engineering: consulting services, masters curriculum ...
Tim Weilkiens - Systems engineering: consulting services, masters curriculum ...Tim Weilkiens - Systems engineering: consulting services, masters curriculum ...
Tim Weilkiens - Systems engineering: consulting services, masters curriculum ...Alexander Shamanin
 
А.Левенчук -- плохая модульность
А.Левенчук -- плохая модульностьА.Левенчук -- плохая модульность
А.Левенчук -- плохая модульностьAnatoly Levenchuk
 
A.Levenchuk -- Machine learning engineering
A.Levenchuk -- Machine learning engineeringA.Levenchuk -- Machine learning engineering
A.Levenchuk -- Machine learning engineeringAnatoly Levenchuk
 
М.Акоев -- системная динамика и мышление
М.Акоев -- системная динамика и мышлениеМ.Акоев -- системная динамика и мышление
М.Акоев -- системная динамика и мышлениеAnatoly Levenchuk
 
И.Беспальчук -- оценка архитектуры по ATAM
И.Беспальчук -- оценка архитектуры по ATAMИ.Беспальчук -- оценка архитектуры по ATAM
И.Беспальчук -- оценка архитектуры по ATAMAnatoly Levenchuk
 
A.Levenchuk -- visuomotor learning in cyber-phisical systems
A.Levenchuk -- visuomotor learning in cyber-phisical systemsA.Levenchuk -- visuomotor learning in cyber-phisical systems
A.Levenchuk -- visuomotor learning in cyber-phisical systemsAnatoly Levenchuk
 
В.Мизгулин -- программа магистратуры по системной инженерии
В.Мизгулин -- программа магистратуры по системной инженерииВ.Мизгулин -- программа магистратуры по системной инженерии
В.Мизгулин -- программа магистратуры по системной инженерииAnatoly Levenchuk
 

En vedette (19)

Сергей Кравченко -- порождающее проектирование
Сергей Кравченко -- порождающее проектированиеСергей Кравченко -- порождающее проектирование
Сергей Кравченко -- порождающее проектирование
 
Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (1/2)
Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (1/2)Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (1/2)
Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (1/2)
 
Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (2/2)
Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (2/2)Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (2/2)
Б.Позин -- катастрофоустойчивая банковская система (2/2)
 
Essence syseng omg_20jun13_v4.1
Essence syseng omg_20jun13_v4.1Essence syseng omg_20jun13_v4.1
Essence syseng omg_20jun13_v4.1
 
Алексей Корнилов -- фото к докладу "Робототехника как мультидисциплина"
Алексей Корнилов -- фото к докладу "Робототехника как мультидисциплина"Алексей Корнилов -- фото к докладу "Робототехника как мультидисциплина"
Алексей Корнилов -- фото к докладу "Робототехника как мультидисциплина"
 
А.Арендарчук -- концептуальные схемы ресурсоснабжения
А.Арендарчук -- концептуальные схемы ресурсоснабженияА.Арендарчук -- концептуальные схемы ресурсоснабжения
А.Арендарчук -- концептуальные схемы ресурсоснабжения
 
О.Савин -- оптимизация архитектуры
О.Савин -- оптимизация архитектурыО.Савин -- оптимизация архитектуры
О.Савин -- оптимизация архитектуры
 
Richard Crisp -- predictable development for the IoT
Richard Crisp -- predictable development for the IoTRichard Crisp -- predictable development for the IoT
Richard Crisp -- predictable development for the IoT
 
М.Бухарин -- DSM в архитектурном проектировании
М.Бухарин -- DSM в архитектурном проектированииМ.Бухарин -- DSM в архитектурном проектировании
М.Бухарин -- DSM в архитектурном проектировании
 
Ali Mousavi -- Event modeling
Ali Mousavi -- Event modeling Ali Mousavi -- Event modeling
Ali Mousavi -- Event modeling
 
А.Левенчук -- основные альфы системной инженерии в Essence
А.Левенчук -- основные альфы системной инженерии в EssenceА.Левенчук -- основные альфы системной инженерии в Essence
А.Левенчук -- основные альфы системной инженерии в Essence
 
М.Гайворонский -- опыт разработки САУ двигателя
М.Гайворонский -- опыт разработки САУ двигателяМ.Гайворонский -- опыт разработки САУ двигателя
М.Гайворонский -- опыт разработки САУ двигателя
 
Tim Weilkiens - Systems engineering: consulting services, masters curriculum ...
Tim Weilkiens - Systems engineering: consulting services, masters curriculum ...Tim Weilkiens - Systems engineering: consulting services, masters curriculum ...
Tim Weilkiens - Systems engineering: consulting services, masters curriculum ...
 
А.Левенчук -- плохая модульность
А.Левенчук -- плохая модульностьА.Левенчук -- плохая модульность
А.Левенчук -- плохая модульность
 
A.Levenchuk -- Machine learning engineering
A.Levenchuk -- Machine learning engineeringA.Levenchuk -- Machine learning engineering
A.Levenchuk -- Machine learning engineering
 
М.Акоев -- системная динамика и мышление
М.Акоев -- системная динамика и мышлениеМ.Акоев -- системная динамика и мышление
М.Акоев -- системная динамика и мышление
 
И.Беспальчук -- оценка архитектуры по ATAM
И.Беспальчук -- оценка архитектуры по ATAMИ.Беспальчук -- оценка архитектуры по ATAM
И.Беспальчук -- оценка архитектуры по ATAM
 
A.Levenchuk -- visuomotor learning in cyber-phisical systems
A.Levenchuk -- visuomotor learning in cyber-phisical systemsA.Levenchuk -- visuomotor learning in cyber-phisical systems
A.Levenchuk -- visuomotor learning in cyber-phisical systems
 
В.Мизгулин -- программа магистратуры по системной инженерии
В.Мизгулин -- программа магистратуры по системной инженерииВ.Мизгулин -- программа магистратуры по системной инженерии
В.Мизгулин -- программа магистратуры по системной инженерии
 

Similaire à Юрий Бабин -- многокритериальная оптимизация в инженерных проектах

Модельно-ориентированная инженерия в MATLAB и Simulink
Модельно-ориентированная инженерия в MATLAB и SimulinkМодельно-ориентированная инженерия в MATLAB и Simulink
Модельно-ориентированная инженерия в MATLAB и SimulinkAlexander Efremov
 
АВтоматизированный Расчет Операционных РАзмеров
АВтоматизированный Расчет Операционных РАзмеровАВтоматизированный Расчет Операционных РАзмеров
АВтоматизированный Расчет Операционных РАзмеровkulibin
 
вгу презентация
вгу презентациявгу презентация
вгу презентацияAlexander Efremov
 
решения по стенду 2
решения по стенду 2решения по стенду 2
решения по стенду 2RnD_SM
 
Системная инженерия в России
Системная инженерия в РоссииСистемная инженерия в России
Системная инженерия в РоссииAnatoly Levenchuk
 
Исследование и разработка алгоритмов распознавания номерных знаков
Исследование и разработка алгоритмов распознавания номерных знаковИсследование и разработка алгоритмов распознавания номерных знаков
Исследование и разработка алгоритмов распознавания номерных знаковAnatoly Simkin
 
3 средства автоматизации проектирования корпоративных приложений
3 средства автоматизации проектирования корпоративных приложений3 средства автоматизации проектирования корпоративных приложений
3 средства автоматизации проектирования корпоративных приложенийKewpaN
 
Развертывание алгоритмов на ПЛИС
Развертывание алгоритмов на ПЛИСРазвертывание алгоритмов на ПЛИС
Развертывание алгоритмов на ПЛИСMATLAB
 
Системная инженерия в России и мире
Системная инженерия в России и миреСистемная инженерия в России и мире
Системная инженерия в России и миреAnatoly Levenchuk
 
Анализ парапетров кодеков
Анализ парапетров кодековАнализ парапетров кодеков
Анализ парапетров кодековMSU GML VideoGroup
 
Визуальное моделирование ЕИП машиностроительного предприятия с помощью методо...
Визуальное моделирование ЕИП машиностроительного предприятия с помощью методо...Визуальное моделирование ЕИП машиностроительного предприятия с помощью методо...
Визуальное моделирование ЕИП машиностроительного предприятия с помощью методо...Pavel Safin
 
Архимейт по-русски
Архимейт по-русскиАрхимейт по-русски
Архимейт по-русскиAnatoly Levenchuk
 
5 6 еремина мфти
5 6 еремина мфти5 6 еремина мфти
5 6 еремина мфти4smpir
 
КСУ НКР и программный комплекс larix
КСУ НКР и программный комплекс larixКСУ НКР и программный комплекс larix
КСУ НКР и программный комплекс larixAlexey Zotov
 
Специфика работы бизнес-аналитика в зависимости от типов проектов и методологий
Специфика работы бизнес-аналитика в зависимости от типов проектов и методологийСпецифика работы бизнес-аналитика в зависимости от типов проектов и методологий
Специфика работы бизнес-аналитика в зависимости от типов проектов и методологийSQALab
 
Delta dudkin ekbpromo_kazan
Delta dudkin ekbpromo_kazanDelta dudkin ekbpromo_kazan
Delta dudkin ekbpromo_kazanekbpromo
 

Similaire à Юрий Бабин -- многокритериальная оптимизация в инженерных проектах (20)

Модельно-ориентированная инженерия в MATLAB и Simulink
Модельно-ориентированная инженерия в MATLAB и SimulinkМодельно-ориентированная инженерия в MATLAB и Simulink
Модельно-ориентированная инженерия в MATLAB и Simulink
 
АВтоматизированный Расчет Операционных РАзмеров
АВтоматизированный Расчет Операционных РАзмеровАВтоматизированный Расчет Операционных РАзмеров
АВтоматизированный Расчет Операционных РАзмеров
 
вгу презентация
вгу презентациявгу презентация
вгу презентация
 
решения по стенду 2
решения по стенду 2решения по стенду 2
решения по стенду 2
 
Системная инженерия в России
Системная инженерия в РоссииСистемная инженерия в России
Системная инженерия в России
 
Исследование и разработка алгоритмов распознавания номерных знаков
Исследование и разработка алгоритмов распознавания номерных знаковИсследование и разработка алгоритмов распознавания номерных знаков
Исследование и разработка алгоритмов распознавания номерных знаков
 
3 средства автоматизации проектирования корпоративных приложений
3 средства автоматизации проектирования корпоративных приложений3 средства автоматизации проектирования корпоративных приложений
3 средства автоматизации проектирования корпоративных приложений
 
Развертывание алгоритмов на ПЛИС
Развертывание алгоритмов на ПЛИСРазвертывание алгоритмов на ПЛИС
Развертывание алгоритмов на ПЛИС
 
Gaperton - Software People 2012
Gaperton - Software People 2012Gaperton - Software People 2012
Gaperton - Software People 2012
 
Project zinnatullin
Project zinnatullinProject zinnatullin
Project zinnatullin
 
Системная инженерия в России и мире
Системная инженерия в России и миреСистемная инженерия в России и мире
Системная инженерия в России и мире
 
Анализ парапетров кодеков
Анализ парапетров кодековАнализ парапетров кодеков
Анализ парапетров кодеков
 
NeuroCS
NeuroCSNeuroCS
NeuroCS
 
Визуальное моделирование ЕИП машиностроительного предприятия с помощью методо...
Визуальное моделирование ЕИП машиностроительного предприятия с помощью методо...Визуальное моделирование ЕИП машиностроительного предприятия с помощью методо...
Визуальное моделирование ЕИП машиностроительного предприятия с помощью методо...
 
Архимейт по-русски
Архимейт по-русскиАрхимейт по-русски
Архимейт по-русски
 
5 6 еремина мфти
5 6 еремина мфти5 6 еремина мфти
5 6 еремина мфти
 
5 6 еремина мфти
5 6 еремина мфти5 6 еремина мфти
5 6 еремина мфти
 
КСУ НКР и программный комплекс larix
КСУ НКР и программный комплекс larixКСУ НКР и программный комплекс larix
КСУ НКР и программный комплекс larix
 
Специфика работы бизнес-аналитика в зависимости от типов проектов и методологий
Специфика работы бизнес-аналитика в зависимости от типов проектов и методологийСпецифика работы бизнес-аналитика в зависимости от типов проектов и методологий
Специфика работы бизнес-аналитика в зависимости от типов проектов и методологий
 
Delta dudkin ekbpromo_kazan
Delta dudkin ekbpromo_kazanDelta dudkin ekbpromo_kazan
Delta dudkin ekbpromo_kazan
 

Plus de Anatoly Levenchuk

Contemporary Systems Engineering (oct 2022)
Contemporary Systems Engineering (oct 2022)Contemporary Systems Engineering (oct 2022)
Contemporary Systems Engineering (oct 2022)Anatoly Levenchuk
 
Open-endedness curriculum at EEM Institute
Open-endedness curriculum at EEM InstituteOpen-endedness curriculum at EEM Institute
Open-endedness curriculum at EEM InstituteAnatoly Levenchuk
 
Праксиология и системное мышление
Праксиология и системное мышлениеПраксиология и системное мышление
Праксиология и системное мышлениеAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- развитие личности
А.Левенчук -- развитие личностиА.Левенчук -- развитие личности
А.Левенчук -- развитие личностиAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- стейкхолдерское мастерство
А.Левенчук -- стейкхолдерское мастерствоА.Левенчук -- стейкхолдерское мастерство
А.Левенчук -- стейкхолдерское мастерствоAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- как выжить в эпоху перемен перемен
А.Левенчук -- как выжить в эпоху перемен переменА.Левенчук -- как выжить в эпоху перемен перемен
А.Левенчук -- как выжить в эпоху перемен переменAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- Практики системной инженерии
А.Левенчук -- Практики системной инженерииА.Левенчук -- Практики системной инженерии
А.Левенчук -- Практики системной инженерииAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- визуальное мышление
А.Левенчук -- визуальное мышлениеА.Левенчук -- визуальное мышление
А.Левенчук -- визуальное мышлениеAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- системное развитие личности
А.Левенчук -- системное развитие личностиА.Левенчук -- системное развитие личности
А.Левенчук -- системное развитие личностиAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- Будущее девелопмента
А.Левенчук -- Будущее девелопментаА.Левенчук -- Будущее девелопмента
А.Левенчук -- Будущее девелопментаAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- Системное мышление в инженерии предприятий
А.Левенчук -- Системное мышление в инженерии предприятийА.Левенчук -- Системное мышление в инженерии предприятий
А.Левенчук -- Системное мышление в инженерии предприятийAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- Системное мышление и управление конфигурацией
А.Левенчук -- Системное мышление и управление конфигурациейА.Левенчук -- Системное мышление и управление конфигурацией
А.Левенчук -- Системное мышление и управление конфигурациейAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- аппаратное ускорение аналитики в BigData
А.Левенчук -- аппаратное ускорение аналитики в BigDataА.Левенчук -- аппаратное ускорение аналитики в BigData
А.Левенчук -- аппаратное ускорение аналитики в BigDataAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- Будущее проектирования
А.Левенчук -- Будущее проектированияА.Левенчук -- Будущее проектирования
А.Левенчук -- Будущее проектированияAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- безлюдные (дез)организации
А.Левенчук -- безлюдные (дез)организацииА.Левенчук -- безлюдные (дез)организации
А.Левенчук -- безлюдные (дез)организацииAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- предпринимательство: кейс NVIDIA
А.Левенчук -- предпринимательство: кейс NVIDIAА.Левенчук -- предпринимательство: кейс NVIDIA
А.Левенчук -- предпринимательство: кейс NVIDIAAnatoly Levenchuk
 
Системное мышление -- непопсовый обзор курса
Системное мышление -- непопсовый обзор курсаСистемное мышление -- непопсовый обзор курса
Системное мышление -- непопсовый обзор курсаAnatoly Levenchuk
 
А.Левенчук -- системный фитнес
А.Левенчук -- системный фитнесА.Левенчук -- системный фитнес
А.Левенчук -- системный фитнесAnatoly Levenchuk
 
Безлюдные организации и их проблемы
Безлюдные организации и их проблемыБезлюдные организации и их проблемы
Безлюдные организации и их проблемыAnatoly Levenchuk
 

Plus de Anatoly Levenchuk (20)

Contemporary Systems Engineering (oct 2022)
Contemporary Systems Engineering (oct 2022)Contemporary Systems Engineering (oct 2022)
Contemporary Systems Engineering (oct 2022)
 
Open-endedness curriculum at EEM Institute
Open-endedness curriculum at EEM InstituteOpen-endedness curriculum at EEM Institute
Open-endedness curriculum at EEM Institute
 
Праксиология и системное мышление
Праксиология и системное мышлениеПраксиология и системное мышление
Праксиология и системное мышление
 
А.Левенчук -- развитие личности
А.Левенчук -- развитие личностиА.Левенчук -- развитие личности
А.Левенчук -- развитие личности
 
А.Левенчук -- стейкхолдерское мастерство
А.Левенчук -- стейкхолдерское мастерствоА.Левенчук -- стейкхолдерское мастерство
А.Левенчук -- стейкхолдерское мастерство
 
А.Левенчук -- как выжить в эпоху перемен перемен
А.Левенчук -- как выжить в эпоху перемен переменА.Левенчук -- как выжить в эпоху перемен перемен
А.Левенчук -- как выжить в эпоху перемен перемен
 
А.Левенчук -- Практики системной инженерии
А.Левенчук -- Практики системной инженерииА.Левенчук -- Практики системной инженерии
А.Левенчук -- Практики системной инженерии
 
А.Левенчук -- визуальное мышление
А.Левенчук -- визуальное мышлениеА.Левенчук -- визуальное мышление
А.Левенчук -- визуальное мышление
 
А.Левенчук -- системное развитие личности
А.Левенчук -- системное развитие личностиА.Левенчук -- системное развитие личности
А.Левенчук -- системное развитие личности
 
А.Левенчук -- Будущее девелопмента
А.Левенчук -- Будущее девелопментаА.Левенчук -- Будущее девелопмента
А.Левенчук -- Будущее девелопмента
 
А.Левенчук -- Системное мышление в инженерии предприятий
А.Левенчук -- Системное мышление в инженерии предприятийА.Левенчук -- Системное мышление в инженерии предприятий
А.Левенчук -- Системное мышление в инженерии предприятий
 
А.Левенчук -- Системное мышление и управление конфигурацией
А.Левенчук -- Системное мышление и управление конфигурациейА.Левенчук -- Системное мышление и управление конфигурацией
А.Левенчук -- Системное мышление и управление конфигурацией
 
А.Левенчук -- аппаратное ускорение аналитики в BigData
А.Левенчук -- аппаратное ускорение аналитики в BigDataА.Левенчук -- аппаратное ускорение аналитики в BigData
А.Левенчук -- аппаратное ускорение аналитики в BigData
 
А.Левенчук -- Будущее проектирования
А.Левенчук -- Будущее проектированияА.Левенчук -- Будущее проектирования
А.Левенчук -- Будущее проектирования
 
Future of Engineering
Future of EngineeringFuture of Engineering
Future of Engineering
 
А.Левенчук -- безлюдные (дез)организации
А.Левенчук -- безлюдные (дез)организацииА.Левенчук -- безлюдные (дез)организации
А.Левенчук -- безлюдные (дез)организации
 
А.Левенчук -- предпринимательство: кейс NVIDIA
А.Левенчук -- предпринимательство: кейс NVIDIAА.Левенчук -- предпринимательство: кейс NVIDIA
А.Левенчук -- предпринимательство: кейс NVIDIA
 
Системное мышление -- непопсовый обзор курса
Системное мышление -- непопсовый обзор курсаСистемное мышление -- непопсовый обзор курса
Системное мышление -- непопсовый обзор курса
 
А.Левенчук -- системный фитнес
А.Левенчук -- системный фитнесА.Левенчук -- системный фитнес
А.Левенчук -- системный фитнес
 
Безлюдные организации и их проблемы
Безлюдные организации и их проблемыБезлюдные организации и их проблемы
Безлюдные организации и их проблемы
 

Юрий Бабин -- многокритериальная оптимизация в инженерных проектах

  • 1. «В мире не происходит ничего, в чем бы не был виден смыл какого-нибудь максимума или минимума» Леонард Эйлер Опыт применения инструментария многокритериальной оптимизации для повышения эффективности сложных технических систем Сигма Технология Юрий Бабий babiy@iosotech.com www.iosotech.com
  • 2. www.iosotech.com Задачи проектирования •Создание конкурентоспособных образцов продукции техники •Достижение максимально возможной эффективности объекта • Снижение общей стоимости проектирования и производства
  • 3. www.iosotech.com Этапы проектирования с использованием процедур оптимизации САЕ Построение САЕ Построение расчетной объекта Автоматическое области построение расчетной сетки Инструментарий оптимизации Уточнение параметров объекта Оптимальные Задание граничных Анализ проекты результатов условий и расчет Условия задачи, Критерии, ограничения
  • 4. www.iosotech.com Пример схем многодисциплинарных расчетов С применением обобщенных, С применением CAD/CAE регрессионных и др. моделей
  • 5. www.iosotech.com Схема оптимизационных многодисциплинарных расчетов Параметры геометрии, режимы и пр. Xi – значения параметров • Диапазоны параметров Геометрия - CAD Постановка задачи – ТЗ; многокритериальной Инструментарий оптимизация . • Ограничения • Критерии, AutoGrid Аэродинамический Прочностной Акустика расчет - CFD расчет Оптимальные проекты Модель расчета … Модель расчета … Yi, Qi – значения критериев и ограничений Xарактеристики системы
  • 6. www.iosotech.com Основные особенности моделирования сложных технических систем Моделирование сложных технических систем связано с решением задач большой размерности, сложной топологии, многоэкстремальностью целевой функции, наличием областей невычисляемости и большим количеством ограничений. Большая время счета Наличие невычисляемости Сложная топология, Большая размерность наличие ограничений
  • 7. www.iosotech.com Основные особенности IOSO оптимизации  высокая эффективность решения многокритериальных (до 20 критериев) многопараметрических (до 100 переменных, 100 ограничений) задач оптимизации;  простота использования адаптивных процедур IOSO оптимизации и отсутствие необходимости их настройки - не требует от пользователей знаний в данной предметной области;  низкие временные затраты на поиск решения (не высокое количество обращений); Впемя  устойчивость к сложной топологии целевой функции (невычисляемости, недифференцируемости);  возможность распараллеливания процедур оптимизации, позволяющая значительно сокращать время решения «тяжелых» задач;  удаленный доступ к вычислительным ресурсам Количество переменных
  • 8. www.iosotech.com Особенности технологии оптимизации IOSO Основные особенности технологии в сравнении со стандартными схемами алгоритмов оптимизации. В основе ІОЅО технологии лежат следующие компоненты:  построение на каждой итерации функции аппроксимации сложной структуры с использованием эволюционной (самоорганизующейся) процедуры для ее последующей оптимизации. Т.о., оптимизационньіе алгоритмьі работают с функциями аппроксимации (метамоделями), что позволяет существенно сокращать количество обращений к мат. моделям и время решения задачи оптимизации.  уникальная стратегия поиска (moving strategy) для автоматической адаптации структуры и параметров алгоритма оптимизации и изменения положения текущей локальной области поиска в направлении глобального экстремума. что позволяет достигать его с высокой степенью вероятности. Таким образом. ІОЅО -устойчивая технология оптимизации, которая позволяет находить результат быстрее традиционных методов (до 10 раз). Vector of variables Vector of variables Moving Mathematical Optimization Mathematical model strategy algorithm model Tradition scheme Response Optimization surface algorithm Solution construction IOSO scheme Solution
  • 9. www.iosotech.com Простота использования IOSO оптимизации Определение параметров алгоритма (IOSO – не требует специальных знаний в теории методов оптимизации. Выбор настроек алгоритма происходит адаптивно автоматически в зависимости от топологии целевой функции)
  • 10. www.iosotech.com Простота использования IOSO оптимизации Определение параметров алгоритма (IOSO – не требует специальных настроек, их выбор происходит адаптивно автоматически в зависимости от типологии поверхности отклика решаемой задачи)
  • 11. www.iosotech.com IOSO NS однокритериальный алгоритм в сравнении с известными методами IOSO Technology algorithms are comparable in performance with well known highly efficient optimization algorithms for smooth single extreme functions. CONMIN - Method of Feasible Directions DONLP - Sequential Quadratic Programming Test optimization problems EP - Exterior Penalty (Sandgren, Eric. “The Utility of Nonlinear GRG - Generalized Reduced Gradient Method (Lasdon) Hooke - Hooke-Jeeves Programming Algorithms”, a thesis submitted for the IOSO - IOSO algorithm MMFD - Modified Method of Feasible Directions Degree of Doctor of Philosophy, Purdue Univercity, MOST - Mixed Integer NLPQL -Sequential Quadratic Programming 1977) SAM - Sequential Approximation Method SLP - Sequential Linear Programming
  • 13. www.iosotech.com Основные области использования идентификация (верификация) математических моделей на основе результатов экспериментов  повышение эффективности технических систем и технологических процессов за счет оптимального согласования всех параметров, влияющих на выбранные показатели оптимизация технологических и бизнес процессов  определение оптимальных законов управления сложными техническими системами на различных режимах их работы Кооперация ОКБ Сухого, НПО «Сатурн», РФЯЦ-ВНИИЭФ (Саров), Авиадвигатель, ЛМЗ, АтомЭнергоПроект и др.
  • 14. www.iosotech.com Структура IOSO software Основные функции Интеграция Оптимизация Обработка результатов
  • 15. www.iosotech.com IOSO – интеграционные возможности Локальная сеть … Пользователь 1 RАУВ IOSO – агент удаленных вычислений IOSO
  • 16. www.iosotech.com IOSO – интеграционные возможности (вер. 3) Расчетный проект (вес + прочность) Расчетный проект (вес + CFD + ЛТХ) Расчетный проект (ЛТХ + CFD) Локальная сеть … Пользователь 1 Пользователь 2 Хранение данных Пользователь N RАУВ IOSO – агент удаленных вычислений IOSO
  • 17. www.iosotech.com IOSO – интеграционные возможности (вер. 3) Модель (вес) Модель (прочность) CFD расчет FlowVision Solver Пользователь 4 Кластер (Unix/Linux) … Локальная сеть Пользователь 1 Пользователь 2 Пользователь 3 Пользователь N
  • 18. www.iosotech.com IOSO – возможности использования смешанной вычислительной среды (вер.3) Р X а CFD Прочность CAD с ч Y е т н X ы е … TCP / IP Y протокол п р о е X к Частотный Пользовательские т Акустика расчетные модели анализ ы Y
  • 19. www.iosotech.com Программа IOSO Параметрические исследования Поиск оптимальных решений Исходные Результаты Наилучшее данные решение Графическое и табличное представление данных
  • 20. www.iosotech.com Пример схемы оптимизационных газодинамических расчетов Xi – значения параметров CAD - SW Параметризованная • Диапазоны параметров геометрия объекта Постановка задачи ; Файл параметров • Ограничения • Критерии, Многокритериальная Файл геометрии оптимизация IOSO NM. команды управления AutoGrid Оптимальные проекты CFD -расчет FlowVision Результаты Результаты расчета (характеристики системы)
  • 21. www.iosotech.com Пример схемы распараллеленных расчетов Xi – значения параметров CAD - SW Параметризованная Параметры • Диапазоны параметров геометрия объекта Постановка задачи ; геометрии • Ограничения • Критерии, Файлы геометрии Многокритериальная оптимизация IOSO NM. команды управления AutoGrid AutoGrid AutoGrid AutoGrid Оптимальные AutoGrid проекты CFD -расчет CFD -расчет CFD -расчет FlowVision CFD -расчет FlowVision CFD -расчет FlowVision FlowVision FlowVision Результаты Результаты расчета (характеристики системы)
  • 22. www.iosotech.com Пример реализации решения оптимизационных задач гидродинамики в ЛВС CAD (не нераспараллеленная) (параметризованная геометрия FlowVision на каждом РС крыла, ЛА и пр.) (газодинамический расчет ) Параметры геометрии профиля, крыла и пр. Xin ()in Xin+m (Q,Y)in+m Оптимизатор IOSO PM
  • 23. www.iosotech.com Пример реализации схемы решения оптимизационных задач на суперкомпьютере FV Solver (параллельный расчет) (масштабируемый газодинамический расчет крыла, ЛА и пр.) НРС Кластер СКИФ МГУ "Чебышев“ 1250/5000 CPU/ядер Xin+m (Q,Y)in+m FlowVision Препост процессов Оптимизатор IOSO PM
  • 24. www.iosotech.com Реализация решения задач оптимизации в задачах гидродинамики на суперкомпьютере Xin Параметры Многокритериальная геометрии CAD оптимизация IOSO PM профиля, крыла и пр. (SW,…) (распараллеленный расчет, (не нераспараллеленная N до 32) расчет) (параметризованная геометрия объекта) Стек данных Yin Flow Vision (Auto Grid + CFD) Геометрия Оптимальный ( газодинамический расчет (наилучший) объекта, масштабируемый проект до 128 узлов ) Результаты газодинами ческого расчета. НРС Кластер Загрузка до 1028 4-х ядерных Очередь процессоров заданий
  • 25. www.iosotech.com Пример схемы распараллеленной оптимизации X1 X2 Xn FV Х1 FV Х2 ... FV Хn Xi – значения Q1,Y1 Q2,Y2 Qn,Yn параметров Диапозоны параметров Многокритериальная оптимизация – Ограничения Критерии, ..... СPU 1 СPU 5 СPU N СPU СPU 2 СPU 6 N+1 СPU IOSO PM. СPU 3 СPU 7 N+2 СPU СPU J СPU K Оптимальные N+M проекты Yi, Qi – значения критериев и ограничений Повышение скорости Зависимость роста скорости вычислений для многопроцессорных систем К=1 IOSO PM + трад. ММ начало IOSO PM + паралл.ММ 1 20 Количество процессоров
  • 26. www.iosotech.com Определение оптимальных параметров трехзвенного крыла в 3D постановке Цель: Определение параметров крыла, обеспечивающих максимальное значения коэффициента подъѐмной силы и аэродинамического качество профиля для заданного режима полета Переменными оптимизации: положения предкрылка и закрылка относительно Распределение давления по поверхности модели профиля крыла.: - угол отклонения предкрылка δS, - горизонтальное смещение предкрылка xS, - вертикальное смещение предкрылка yS, - угол отклонения закрылка δF, - горизонтальное смещение закрылка xF, -вертикальное смещение закрылка yF Параметры оптимизации 3-звенного крыла
  • 27. www.iosotech.com Определение оптимальных параметров трехзвенного крыла в 3D постановке 1 2 Парето-множество решений 1 – максимум аэродинамического качества, 2 – максимальное значение аэродинамического качества 3 при коэф. подъемной силы 1.65, 3 – максимум коэффициента подъемной силы. 1 – максимум аэродинамического качества, 2 – максимальное значение аэродинамического качества при коэф. подъемной силы 1.65,
  • 28. www.iosotech.com Определение оптимального режима охлаждения заготовки в газостате В камере газостата находится стальная заготовка. Начальная температура среды (азот) и детали составляет 1200°С. В камеру через трубки подается азот с более низкой температурой. Необходимо охладить стальную деталь со скоростью 0,8 – 1,1°С/мин. При этом перепад температуры в детали не должен превышать больше 3°С. Длительность рабочего цикла остывания заготовки – Исходное Оптимальное положение сопел положение сопел Слайд № 30
  • 29. www.iosotech.com Основные области использования идентификация (верификация) математических моделей на основе результатов экспериментов  повышение эффективности технических систем и технологических процессов за счет оптимального согласования всех параметров, влияющих на выбранные показатели оптимизация технологических и бизнес процессов  определение оптимальных законов управления сложными техническими системами на различных режимах их работы Кооперация ОКБ Сухого, НПО «Сатурн», «Климов», Airbus, ЛМЗ, Авиадвигатель, АтомЭнергопроект и др.
  • 30. www.iosotech.com Верификация математических моделей на основе результатов экспериментов. Критерий: минимизация разности результатов расчета ММ и экспериментальных данных. Идентифицируемые параметры: коэффициенты незнания Кi , влияющие на точность результатов расчета. IOSO NM Xi – pежимы, исходные условия Ki – значения Мат.Модель Оптимальные коэффициентов объекта Данные значения Кi экспериментов Оптимизатор Диапозоны изменения Кi Критерии : ∆ - min, Ypi, – расчетные значения параметров Модуль вычисления Ypi, – экспериментальные значения параметров
  • 31. www.iosotech.com Основные области использования идентификация (верификация) математических моделей на основе результатов экспериментов  повышение эффективности технических систем и технологических процессов за счет оптимального согласования всех параметров, влияющих на выбранные показатели оптимизация технологических и бизнес процессов  определение оптимальных законов управления сложными техническими системами на различных режимах их работы Кооперация ОКБ Сухого, НПО «Сатурн», «Климов», Airbus, ЛМЗ, Авиадвигатель, АтомЭнергопроект и др.
  • 32. www.iosotech.com Определение оптимальных параметров конструкции портала для обеспечения заданной жесткости Задача: Определить параметры сечений металлических балок и жёсткость виброизоляторов, при которых для заданной акселерограммы и нагружениях значения огибающих спектров ускорений по 3-м осям в точках опирания балок не превышали заданного значения. Варьируемые параметры: Сечение металлических балок 1,5 м a 2,5 м 2,0 м b 3,0 м 0,02 м t 0,03 м a, b – ширина и высота сечения t – толщина профиля Жѐсткость виброизоляторов 210 т/м k 1680 т/м Нагрузки: mк = 300 т – масса крана mг = 200 т – масса груза, действует только в вертикальном направлении с коэффициентом 0,3 mт = 16 т – масса тележки
  • 33. www.iosotech.com Оптимизация конструкции металлической башни при помощи инструментов ANSYS и IOSO Целевая функция : 2 критерия : минимизация массы с ограничением до 4 т., минимизация отклонения мачты, 5 ограничений: выходных параметров для удовлетворения условий прочности и устойчивости. Постоянные характеристики: • Высота конструкции H = 20 м • Высота секции H1 = 2 м (всего 10 секций) • Вес оборудования P = 100 кг • Наветренная площадь оборудования A = 3 м² • Ветровой район – I, • Тип местности – B Варьируемые параметры: 4 параметра геометрии: - ширина секции, - количество делений секции по высоте, - номер сечения стоек - номер сечения раскосов и распорок.
  • 34. www.iosotech.com Оптимизация конструкции металлической башни при помощи инструментов ANSYS и IOSO Перемещения конструкции при Перемещения конструкции при фронтальной ветровой нагрузке диагональной ветровой нагрузке. Оптимальный вариант: башня с шириной основания 1.15м, уголком 125х8 для стоек, 45х3 для раскосов и распорок и с секцией с одним делением по высоте. Масса конструкции 1800кг.
  • 35. www.iosotech.com Оптимизация геометрии багажника автомобиля Постановка задачи 2D task statement CFD Используемое программное обеспечение Критерии: - минимизация аэродинамического сопротивления - максимизация объема багажника Параметризованная Варьируемые переменные Cеткопостроитель геометрия - Параметры геометрии- ICEM CFD CAD (Pro/Engineer) CFD решатель ANSYS CFX Оптимизация IOSO NM
  • 36. www.iosotech.com Оптимизация геометрии багажника автомобиля Fx = 9.63 Парето множество решений S = 77135 Fx = 5.36 S = 75967 Fx = 3.85 Fx = 2.28 S = 71470 S = 51650 Fx = 3.1 Постановка задачи Определение геометрии для S = 61432 обеспечения: - минимального аэродинамического Количество итераций - 200 сопротивления - максимального объема багажника
  • 37. www.iosotech.com Оптимизация радиатора охлаждения процессора Постановка задачи Используемое программное обеспечение CFD + тепломассоперенос Критерии: - минимизация макс. T микропроцессора Параметризованная - минимизация размеров радиатора Cеткопостроитель геометрия ICEM CFD 20 параметров геометрии радиатора Pro/Engineer CFD решатель ANSYS CFX Оптимизация IOSO NM
  • 38. www.iosotech.com Оптимизация радиатора охлаждения процессора Парето множество решений V=2265 T=340 К V=11850 T=301 К V=3075 T=327 К Количество итераций - 200 V=8080 V=4550 T=308 К T=313 К
  • 39. www.iosotech.com Распределение жидкости Постановка задачи Используемое программное обеспечение Определение диаметров выходных труб для обеспечения равномерного расхода жидкости через них Параметризованная Cеткопостроитель геометрия ICEM CFD Варьируемые переменные: диаметры каналов СATIA V5 Критерий: минимизация разности расходов жидкости CFD Fluent Оптимизация IOSO
  • 40. www.iosotech.com Оптимизация диска ГТД с целью уменьшения массы при сохранении заданного уровня максимальных напряжений Rlop+zamok const r7 t5 rconst r6 Целевая функция: минимизация массы диска Критерий: толщина 5 r5 масса диска .…… t4 ……. Параметры управления: ……. радиусы и толщины обода, r4 t3 толщина 1 полотна и ступицы диска r3 t2 Ограничения: r2 r1 радиальные и t1 касательные напряжения
  • 41. www.iosotech.com Оптимизация диска ГТД с целью уменьшения массы. Результаты Достигнуто снижение массы на 7.7% Напряжения не превысили заданные – 90 кг/мм2 начальный оптимальный масса =12,64 кг масса =11,67 кг σ r = 89,35 кг/мм2 σ r = 89,60 кг/мм2 σ t = 82,96 кг/мм2 σ t = 89,90 кг/мм2
  • 42. www.iosotech.com Оптимизация с учетом прочности и аэродинамики (3D) (CFD + прочность) Цель: повышение эффективности (КПД) и минимизация максимальных напряжений р.л. ступени Варьируемые переменные: геометрия лопатки Ограничения: степень повышения давления и расход воздуха. Расчетный код: СFD – FineDesign Прочность - ANSYS www.iosotech.com
  • 43. www.iosotech.com Определение оптимальной геометрии лопатки с учетом кпд, прочности и акустики Задача: определение геометрии лопатки ГТД для обеспечения максимального кпд и минимального уровня максимальных напряжений f1 Ограничения: расход воздуха, давления, частоты собственных колебаний f2 f3 f4
  • 44. Оптимизация геометрии ОК ступени с целью повышения КПД компрессора Постановка задачи: Критерий: увеличение максимального КПД на частоте вращения 87% Ограничения : степень повышения давления, расход воздуха, угол выхода потока на частотах вращения 87% и 100%. Модель: 3D CFD код NUMECA , расчет 5 точек на различных частотах вращения 87% и 100% (15 часов) Параметризация геометрии Размерность задачи – 62 переменные РК1(5x4)+НА1(3x3)+РК2(3x4)+НА2(3x3)+РК3(3x4)=62
  • 45. Оптимизация геометрии ОК ступени с целью повышения КПД компрессора. Результаты
  • 46. www.iosotech.com Оптимизация 1-й ступени в системе 5-ти ступенчатого компрессора (3D) с целью повышения его КПД для двух режимов работы Результат: Повышение КПД: - 1.5% (100%); - 1.8% ( 87%) Вычислительные ресурсы: 12 компьютеров в локальной сети. Время 1 расчета: 21 час. Количество итераций: 340 Потребное время при обычных расчетах 21х340 = 7 140 час. (297 дней) Время расчета на 12 проц. кластере: 27 дней
  • 47. www.iosotech.com Многодисциплинарная оптимизация геометрии каналов охлаждения лопатки турбины с учетом прочности и термоэластики Распараллеливание на 12 Исходная Оптимальная процессов для расчета прочности и термоэластики
  • 48. www.iosotech.com Оптимизация режимов работы энергоблоков ТЭЦ Минимизация расхода топлива для заданных величин Z за счет поиска оптимальных значений режимов - N и Q (перераспределения нагрузок) Заданные мощности Z1=N1+N2 Z2=N3+N4+N5+N6 Z3=N7 Z4=Q1+Q2+Q3+Q4 Z5=Q5+Q6+Q7 Энергетические характеристики Y1 = f(N1, N2, Q1, Q2) Y2 = f(N3, Q3) Y3 = f(N4, Q4) Y4 = f(N5, Q5) Y5 = f(N6, Q6) Y6 = f(N7, Q7) Варьируемые переменные (14): N1…N7, Q1…Q7 Критерий: Ограничения (29): min Y = Y1+Y2+Y3+Y4+Y5+Y6 N=f(Q), Z
  • 49. www.iosotech.com Оптимизация режимов работы энергоблоков ТЭЦ • Исто История поиска решения
  • 50. www.iosotech.com Минимизация прибылей при литье Задача - Минимизация объема каверн (максимизация плотности) - Минимизация объема прибылей
  • 51. www.iosotech.com Минимизация прибылей при литье. Результаты Начальная Оптимальная Минимизация объема прибылей ~ 37%
  • 52. www.iosotech.com Использование возможностей оптимизации IOSO позволяет:  высокая эффективность алгоритмов:  повышать эффективность объекта оптимизации и получать уникальные технические решения, за счет решения задач большой размерности;  уменьшить затраты на исследование и сроки их выполнения;  адаптивные алгоритмы, не требующих процедур выбора методов оптимизации и ввода их параметров: • привлекать к решению задач оптимизации специалистов, не владеющих специальными знаниями в этой области;  распараллеливание процедуры оптимизации: • значительно сокращать общее время решения сложных задач; • максимально использовать вычислительные ресурсы.  интеграционные возможности: • Быстро и просто создать эффективную расчетную систему на В результате идентификации по экспериментам с «новым» вентилятором смешанной вычислительной сети предприятия обеспечена средняя погрешность расчета менее 2% .
  • 53. www.iosotech.com Кластерные вычислительные системы в сочетании с программным обеспечением для распараллеленной оптимизации IOSO PM и масштабируемым пакетом газодинамического расчета FlowVision обеспечивают мощное решение которое легко развертывать и применять как высокоэффективный инструмент инженерного анализа и моделирования Это сочетание дает возможность: • быстро решать практические задачи оптимизации при использовании “сложных” 3D моделей объектов и систем в области газовой и гидродинамики, теплопереноса в Промышленности, Инженерии, Науке и других областях деятельности • максимально использовать вычислительные возможности многопроцессорных систем и локальных компьютерных сетей • снижать время решения задач пропорционально количеству используемых параллельных процессов • Эффективно использовать трудно распараллеливаемые приложения и расчетные модели • решать сложные практические задачи, постановка которых до настоящего времени считалась невозможной
  • 54. « В мире не происходит ничего, в чем бы не был виден смыл какого-нибудь максимума или минимума» Леонард Эйлер Программа IOSO www.iosotech.com
  • 55. www.iosotech.com Структура IOSO software Основные функции Интеграция Оптимизация Обработка результатов
  • 56. Интеграция www.iosotech.com Настройка проекта Выбор и настройка параметров запуска расчетных моделей, как на локальном, так и удаленном компьютере локальной сети предприятия (Позволяет обеспечить решение распределенных многодисциплинарных задач, сократить общее время их решения и упростить взаимодействия отделов).
  • 57. Интеграция www.iosotech.com Создание проекта оптимизации из интерфейса FlowVision Вызов IOSO и передача настроек запуска, входных и расчетных параметров
  • 58. Интеграция www.iosotech.com Создание проекта из интерфейса IOSO Вызов из проекта FlowVision входных и расчетных параметров
  • 59. Интеграция www.iosotech.com Интеграция с SolidWorks из интерфейса IOSO Вызов из проекта SolidWorкs входных (Design Table) и расчетных (Customer Table) параметров
  • 60. Интеграция www.iosotech.com Настройка проекта Формирование входных и выходных параметров IOSO интегрируется со всеми мат. моделями, имеющими входные и выходные файлы в текстовом виде, в том числе с коммерческим инженерным ПО, таким как ANSYS, PATRAN, FineDesign, СFX, TaskFlow, DeForm и пр. и позволяет пользователю создавать многодисциплинарные проекты
  • 61. Интеграция www.iosotech.com Настройка проекта Добавление входных и выходных параметров из Excel
  • 62. Интеграция www.iosotech.com Настройка проекта Схема взаимосвязи моделей и передачи данных Количество используемых моделей не ограничено
  • 63. www.iosotech.com Графическое представление данных Исходные Результаты данные
  • 64. Интеграция www.iosotech.com Задание параллельных ветвей расчета
  • 65. Оптимизация www.iosotech.com Постановка задачи Формирование диапазонов входных переменных
  • 66. Оптимизация www.iosotech.com Постановка задачи Определение критериев оптимизации, ограничений и их значения
  • 67. Оптимизация www.iosotech.com Постановка задачи Определение начальных точек если они известны или имеются в протоколе. (Процедура выбора начальных точек из протокола для их использования в расчетах позволяет сократить общее время решения задачи)
  • 68. Оптимизация www.iosotech.com Определение параметров алгоритма (IOSO – метод оптимизации на основе самоорганизации не требует специальных настроек, их выбор происходит адаптивно автоматически в зависимости от типологии поверхности отклика решаемой задачи)
  • 69. Оптимизация www.iosotech.com Параметры алгоритма Не требуется глубоких знаний теории и методов оптимизации Постановка задачи Определение синтетических переменных. (используются арифметические и тригонометрические функции)
  • 70. Оптимизация www.iosotech.com Статус Информация о ходе решения задачи (времени счета моделей, их статуса, количестве итераций и пр.
  • 71. Оптимизация www.iosotech.com Статус Информация о ходе решения задачи (времени счета моделей, их статуса, количестве итераций и пр.
  • 72. Обработка результатов www.iosotech.com Результаты Формирование результатов расчета в графическом и табличном виде
  • 73. « В мире не происходит ничего, в чем бы не был виден смыл какого-нибудь максимума или минимума» Леонард Эйлер Спасибо за внимание Юрий Бабий babiy@iosotech.com Сигма Технология www.iosotech.com