При проектировании перед конструктором всегда стоит задача выбора одного варианта из нескольких возможных, т.е. такого, который представляет наибольший интерес. Выбор должен осуществляться по определенным критериям, называемым критериями оптимизации.
Оптимизация может проводиться на различных уровнях, т.е. оптимизации может подвергаться какой-либо параметр - число оборотов барабанной мельницы, соотношение размеров емкостной аппаратуры и др. Может также осуществляться оптимизация на более высоком уровне (оптимальный выбор аппарата), например выбор типа теплообменника, количества и производительности центрифуг. Найболее высоким уровнем оптимизации является оптимизация установки в целом, производства или завода.
Известно, что по величинам, содержащимся в задании на проектирование, нельзя однозначно определить все необходимые размеры и характеристики аппарата. Для того чтобы свести задачу проектирования аппарата к формальному расчету, необходимо к тем величинам, которые названы в проектном задании, добавить ряд других, значения которых в известной мере могут быть выбраны конструктором произвольно. Иногда даже опытному конструктору необходимо сделать 5-6 вариантов расчета, прежде чем удастся отыскать приемлемые соотношения тех величин, которыми он задается: размер труб, тип днища, диаметр аппарата, число оборотов барабана и т.д.
Опыт показывает, что различные комбинации этих величин приводят к существенно неравноценным результатам расчета. В одних случаях получаются эффективные аппараты, в других же - малоэффективные или даже практически непригодные конструкции. Приемлемый вариант почти никогда не удается получить с первой попытки, поэтому конструктор обычно делает прикидку ряда вариантов, отличающихся друг от друга числовыми значениями принимаемых величин.
Этот ряд последовательных приближений к проектному варианту в значительной степени подвержен влиянию опыта, интуиции конструктора и других субъективных факторов. Кроме того, само решение задачи, т.е. выбор варианта, на котором следует остановиться, также во многом носит субъективный характер. Часто оно выражается в терминах «получить хорошие значения скоростей», «получить приемлемые пропорции», «решение конструктивно» и т.п.
Положение можно изменить, если задачу проектирования оборудования формулировать как задачу оптимизации. При этом все достоинства аппарата выражаются посредством единственной величины - критерия оптимальности, по которой отдается предпочтение одним вариантам перед другими. Например, если в качестве критерия оптимальности принята масса аппарата, то это означает, что из двух других вариантов будет отдано предпочтение тому, у которого масса меньше. При проведении оптимизации расчет будет направлен на поиск такого варианта (из числа допустимых), для которого критерий оптимальности имеет экстремальное значение (наибольшее или найменьшее в зависимости от содержания критерия).
Естественно, направленность такого расчета, а также и его результат зависят от того, насколько принятый критерий соответствует цели проектирования и насколько полно он характеризует достоинства аппарата. При этом необходимо учитывать, что даже весьма совершенные критерии оптимальности все-таки полностью или частично игнорируют многие важные показатели качества аппарата, особенно те из них, которые в настоящее время плохо поддаются или вообще не поддаются формализации (например, такие, как уровень унификации, эргономические, патентно-правовые, эстетические и другие показатели). В таком смысле оптимизация представляет собой более или менее грубую модель творческого процесса поиска инженерного решения. В этом заключаются ее слабые стороны.
