11.1. Выбор критериев оптимальности

При разработке оптимального технологического процесса наиболее важным является обоснование цели и оценка эффективности технологических операций или ее отдельных элементов, например режимов резания.

В задачах, которые встречаются в условиях оптимизации ТП, критерии оптимальности могут быть различными, однако все они должны удовлетворять определенным требованиям:

• обладать достаточной полнотой описания объекта;

• иметь определенный физический смысл;

• быть количественными и выражаться однозначно некоторым числом;

• иметь простой математический вид;

• определяться с допустимой точностью.

В зависимости от вида и уровня задач оптимизации (расчет режимов резания, проектирование операции и технологического процесса или оценка работы предприятия в целом) основные исполь­зуемые критерии оптимальности можно подразделить на следующие виды:

1. Экономические:

• минимальная себестоимость;

• наименьшие на­роднохозяйственные приведенные затраты;

• наименьшие приведенные хозрасчетные затраты;

• наибольшая прибыль;

• рентабельность;

• минимальный уровень затрат на производство (минимальные затра­ты на электрическую и другие виды энергии, на основные и вспомо­гательные материалы, на фонд заработной платы и др.).

2. Технико-экономические:

• максимальная производительность;

• наименьшее штучное время;

• основное и вспомогательное время;

• коэффициент полезного действия оборудования;

• надежность работы системы оборудования или отдельных ее элементов;

• станкоемкость изделия;

• стабильность технологического процесса обработки.

3. Технологические:

• точность изготовления изделия,

• показатели качества поверхности изделия

• (шероховатость, волнистость, микро­твердость, остаточные напряжения и др.);

• физико-химические свой­ства изделий;

• стойкость инструмента;

4. Эксплуатационные:

• износостойкость;

• усталостная прочность;

• контактная жесткость и другие показатели долговечности изделий.

5. Прочие: психологические; эстетические; эргономические.

Наибольшее распространение при решении задач оптимизации технологического проектирования получили экономические и техни­ко-экономические критерии оптимальности. Это связано с тем, что в основе разработки любого ТП или решения более частной задачи, например расчета режимов резания, лежат два принципа: техни­ческий и экономический. В соответствии с первым принципом технологический процесс должен гарантировать выполнение всех требований на изготовление изделия. Второй принцип определяет условия, обеспечивающие минимальные затраты труда и наимень­шие издержки производства. Первый принцип наиболее полно отражается минимальной себестоимостью из группы экономических критериев, а второй — максимальной производительностью из груп­пы технико-экономических критериев.

Технологические и эксплуатационные критерии оптимальности используются при обеспечении требуемого качества наиболее ответ­ственных изделий (точности, качества поверхности, физико-хими­ческих свойств и др.), а также эксплуатационных свойств отдельных деталей, определяющих надежность и долговечность машин.

При решении задач оптимизации процессов механической обработки часто возни­кает необходимость одновременного достижения нескольких проти­воречащих друг другу целей. Принимая решения, улучшающие оценки одного критерия, например минимальной себестоимости операции, мы ухудшаем тем самым оценки по другим критериям, например наибольшей производительности и др. В таких случаях возникает задача оценки и сравнения различных проектных ре­шений при так называемом векторном критерии эффективности. С этой целью используют обобщенные критерии, которые явля­ются скалярными функциями частных критериев и учитывают степень достижения всех целей в совокупности, отражая относи­тельную значимость каждого критерия в отдельности.