Федеральное Агентство
Научных Организаций

Российская Академия Наук

Отделение энергетики, машиностроения
механики и процессов управления

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт машиноведения
им. А.А. Благонравова
Российской академии наук

  • русский
  • english
Подразделение Многокритериальное Проектирование  
Руководитель - проф., д.т.н. Статников Р.Б., e-mail rstatnik@yahoo.com
 
 
 Основная цель исследований – создание алгоритмов, методов и программного обеспечения для решения инженерных задач оптимизации (проектирования, идентификации, улучшения прототипа и многие другие). Задачи существенно многокритериальные. Из-за противоречивости критериев специалист обычно затрудняется корректно сформулировать  ограничения на критерии, в результате решаются некорректно поставленные задачи. Применительно к задачам проектирования это приводит к увеличению сроков и средств на создание инженерных объектов, а зачастую и к непригодным результатам.
Первостепенным по важности для задач рассматриваемого класса является построение т.н. допустимого множества решений, которое определяется ограничениями на критерии, параметры и функциональные зависимости. Отметим также, что при определении адекватности математической модели реальному объекту необходимо определять именно допустимое множество. Вторым по важности является т.н. множество Парето-оптимальных решений. Оно характеризуется тем, что любое из решений, принадлежащих этому множеству, нельзя улучшить по всем критериям одновременно. Специалист выбирает наилучшее решение на этом множестве. Однако, само определение множества Парето зависит от допустимого множества. Определение допустимых решений составляет основу решения задач оптимального проектирования и векторной идентификации. 
 
Фундаментальное направление:
Разработка  методологии многокритериального проектирования машин, механизмов и конструкций, а также векторной идентификации; решение многокритериальных задач с векторами параметров высокой размерности.
Прикладные разработки:
·       Создание пакетов программ (ПП) для построения допустимого и Парето-оптимального множеств.
·       Решение многокритериальных задач с векторами параметров высокой размерности.
 
2.     Основные научные результаты и важнейшие достижения:
·       Разработаны основы построения допустимого множества решений.
·       Создан интерактивный метод Исследования Пространства Параметров (метод ИПП) для постановки и решения задач оптимального проектирования и векторной идентификации. (В англоязычной литературе он называется Parameter Space Investigation method (PSI method)). Метод не имеет аналога.
·       Метод ИПП реализован в виде ПК MOVI (Multicriteria Optimization and Vector Identification). MOVI является уникальным программным продуктом, который позволяет строить допустимое и Парето-оптимальное множества. ПП MOVI сертифицирован.
 
3.     Реализация научных достижений:
       Метод ИПП и ПП MOVI получили широкое распространение в мировой практике проектирования в России, США, Англии, Германии, Египте, Турции и т.д. Отметим применение метода ИПП в практике проектирования и идентификации в автомобиле-, станко-, судо-, авиастроении, для авиационно-космических систем и т.д. 
       Метод ИПП реализован в многочисленных сферах науки, производства, технологий:  в многокритериальной оптимизация сотовых сетей, конфигурации энергоэффективных сенсорных сетей фармации, петрофизике, нелинейной адаптивной оптике, строительной механике, атомной энергетике, задачах стратегического маркетинга, методике анализа риска и неопределенности и др.
       Метод ИПП и ПК MOVI в образовательном процессе: Высшая Школа Экономики, МГТУ им. Баумана, МАМИ (Россия); в США в Naval Postgraduate School.
 
·       Цикл работ по: оптимизации кинематической схемы трансмиссии полноприводного легкового автомобиля; расчету и оптимизации кинематических характеристик механизмов подвесок колес; выбору допустимого расположения сидений, педалей, панели приборов и пола в салоне;исследованию значений оценок комфорта, размещения водителя и пассажиров, ОАО «АВТОВАЗ»;
·       Направление стратегического развития предприятий автомобильной отрасли и механизмов поиска оптимальных проектных решений для предприятий автомобильной отрасли, МГМУ «МАМИ»;
·       Поиск оптимальных параметров регуляторов для линейных систем управления, МИРЭА;
·       Автоматизация и управление проектированием и производством композиционных баллонов, изготовленных методом намотки, МГТУ им. Н.Е. Баумана.
Международное сотрудничество:
·       Цикл работ NASA по L1 адаптивному контролю летательных систем, (University of Illinois at Urbana-Champaign, Naval Postgraduate School, Monterey, University of Connecticut, NASA Langley Research Center (США).
·       Проектирование ортотропных конструкций мостовых сооружений при различных условиях нагружения (мост через Суэцкий канал в Египте), Mansoura University, Faculty of Engineering, Structural Engineering Department ( Egypt).
 
5.     Дальнейшие исследования. С учетом накопленного многолетнего и уникального опыта решения многокритериальных задач ведутся работы по созданию универсальной версии MOVI. При этом учитываются новейшие требования к постановке и решению инженерных задач оптимизации. Пакеты программ будут рассчитаны на специалистов, кто ставит и решает многокритериальные задачи оптимального проектирования и на применение пакетов в  образовательных целях.
 
Работы по выбору оптимальных параметров машин, механизмов и конструкций возникли по инициативе И.И.Артоболевского в начале 70-х годов прошлого столетия. См., например, Артоболевский И.И., Сергеев В.И., Соболь И.М., Статников Р.Б. и др. Об использовании ЭВМ для постановки задач оптимального проектирования. Докл. АН СССР, 1977, 233,  № 4, с. 567 - 570. Работа выполнялась в ИМАШ совместно с Институтом Прикладной Математики им. Келдыша и получила одобрение на Отделении РАН. До 2006г существовала лаборатория «Теория и методы оптимального проектирования», руководитель, проф., д.т.н. Статников Р.Б.
 
Руководитель подразделения - проф., д.т.н. Статников Р.Б., e-mai - rstatnik@yahoo.com  
Учитывая широкий диапазон исследований, в работах постоянно принимают участие специалисты России и других стран. Отметим Соболя И.М. (Институт Прикладной Математики им. Келдыша), Пьянкова К.С. и Исянова А.М. (ЦИАМ им. Баранова), Гаврюшина С.С. (МГТУ им. Баумана), Черныха В.В. и Макеева О.М. (ОАО «АВТОВАЗ), Янушкевича И. (Фармстандарт), E. Xargay, N. Hovakimyan V. Dobrokhodov, Kaminer , C. Caok, I., M. Gregory, (Naval Postgraduate School, University of Illinois at Urbana-Champaign,University of Connecticut,NASA Langley Research Center, США), Peltsverger B. (Georgia Southwestern State University), YakimenkoO., Bordetsky A ((Naval Postgraduate School, США), AliAnilKivanc, CansuAksu (Турция), Mohamed E. Elmadawy и Mohamed A., El Zareef, (Mansoura University, Египет), M.H. Dang (Вьетнам).
 
 
1. R.B. Statnikov and A. R. Statnikov. The Parameter Space Investigation Method Toolkit, Boston/London:Artech House, 2011.
2. Statnikov R.B. and Matusov J.B. Multicriteria Analysis in Engineering. Dordrecht/ Boston / London:  Kluwer Academic Publishers, 2002.
3. Statnikov R.B. Multicriteria Design. Optimization and Identification. Dordrecht/ Boston / London:  Kluwer Academic Publishers, 1999.
4. Statnikov R.B. and Matusov J.B. Multicriteria Optimization and Engineering. NewYork: Chapman & Hall, 1995.
5. И.М. Соболь и Р.Б. Статников.Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Дрофа, 2-е издание, 2006. (Допущено Минобр РФ в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений).
6. Соболь И.М, Статников Р.Б. Наилучшие решения - где их искать. М.:Знание,1982.
 
Публикации:
 
1.     Roman Statnikov, Josef Matusov, Kirill Pyankov, Alexander Statnikov. Multicriteria Optimization of Cellular Networks. Open Journal of Optimization, 2013, 2,Published Online September 2013 (http://www.scirp.org/journal/ojop). 
2.     Статников Р.Б., Матусов И.Б. Оптимизация в Инженерных Задачах. Анализ и Обобщения. Проблемы машиностроения и надежности машин, №4, 2013. С. 35-39.
3.     Statnikov R., Matusov J., Statnikov.A., Multicriteria Engineering Optimization Problems: Statement, Solution and Applications. Journal of Optimization Theory and Applications, (invited paper), 2012, 155:355 -375. DOI: 10.1007/s10957-012-0083-9.
4.     Платко А.Ю., Красс М.С., Статников Р.Б. Направление стратегического развития предприятий автомобильной отрасли и механизмы поиска оптимальных проектных решений. Автомобильная промышленность, №9, 2012, С. 1-4.
5.     Статников Р.Б., Матусов И.Б., О недопустимых, допустимых и оптимальных решениях в задачах проектирования. Проблемы машиностроения и надежности машин, №4, 2012. С.10 -19.
6.     Статников Р.Б., Матусов И.Б., О решениях задач многокритериальной идентификации и доводки опытных образцов. Проблемы машиностроения и надежности машин, №5, 2012. С.20-29.
7.     Statnikov R.B., Bordetsky A., Matusov J, and Statnikov A. DBS-PSI: A New Paradigm of Database Search. International Journal of Services Sciences, Vol. 4, No. 1, 2011, pp.1-13.
8.     E. Xargay, N. Hovakimyan V. Dobrokhodov, R. B. Statnikov, I. Kaminer , C. Caok, I., M. Gregory.L1 Adaptive Flight Control System: Systematic Design and Verification and Validation of Control Metrics. AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference 2 - 5 August 2010, Toronto, Ontario Canada, p.p.1-34. Proceeding of AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, American Institute of Aeronautics and Astronautics. 2010,  
9.     Statnikov R.B. et al. Software Package MOVI 1.4 for Windows: User’s Manual, Certificate of Registration. Register of Copyrights, United State of America, Registration Number / Date: TXu 1-698-418 / 2010-05-22
10. Statnikov R.B., Bordetsky A., Matusov J., Sobol’ I., Statnikov A. Definition of the Feasible Solution Set in Multicriteria Optimization Problems with Continuous, Discrete, and Mixed Design Variables. Journal of Nonlinear Analysis, vol. 71, #12, e109-e117, 2009.
11. Statnikov R.B., Bordetsky A., Statnikov A. Management of constraints in optimization problems. Journal of Nonlinear Analysis, vol. 71, #12, e967-e971, 2009.
12. Черных В.В., Статников Р.Б., Храпов Д.С., Макеев О.М. Метод исследования пространства параметров в задачах проектирования легковых автомобилей. Проблемы машиностроения и надежности машин, №4, 2009. С. 19-25.
13. Statnikov R.B., Ali Anil K., Bordetsky A., and Statnikov A. Visualization Approaches for the Prototype Improvement Problem. Journal of Multi-Criteria Decision Analysis, 15: 45-61. 2008.
 
Международные конгрессы, конференции, семинары:
 
·       Cansu Aksu, Ramazan Yaman, Kivanc Ali Anil, Roman Statnikov, Gulsen Yaman A CASE STUDY FOR MULTICRITERIA ANALYSIS OF CAPESIZE BULK CARRIER, 26TH EUROPEAN CONFERENCE ON OPERATIONAL RESEARCH, ROME 1-4 JULY, 2013.
·        Презентация "Метод ИПП и ПК MOVI в многокритериальных задачах с векторами параметров высокой размерности и конечно-элементных моделях", Bundeswehr University of Munich,Germany 3 - 6 декабря 2012.
·       Презентация для компании Huawei Technologies “Problem of Capacity and Coverage: Multicriteria Analysis”. Презентация посвящена улучшению работы сетей для мобильных телефонов на основе  метода ИПП и ПК MOVI. 6 июня 2012.
·       Searching for the Best Solutions: The Parameter Space Investigation Method Toolkit, Bundeswehr University of Munich, 21-28 November 2011, Munich, Germany.
·       Доклад "Возможности MOVI software в новой версии 2.0". Школа-семинар Высшей Школы экономики в Ярославле, сентябрь 2011.
·       Доклад «L1 Adaptive Flight Control System: Systematic Design and Verification and Validation of Control Metric»s. AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference 2 - 5 August 2010, Toronto, Ontario Canada.
·       Доклад «Definition of the Feasible Solution Set in Multicriteria Optimization Problems with Continuous, Discrete, and Mixed Design Variables». World Congress of Nonlinear Analysts, Orlando, Florida, USA, 2008.
·    Доклад «Management of Constraints in Optimization Problems». World Congress of Nonlinear Analysts, Orlando, Florida, USA, 2008.
 
8.     Образовательная деятельность:
 
·       На основе метода ИПП и ПК MOVI защищена диссертация Данг Хоанг Минем «Автоматизация и управление проектированием и производством композиционных баллонов, изготовленных методом намотки», МГТУ им. Н.Е. Баумана, 2013.
·       Чтение курса лекций «Многокритериальные задачи: метод ИПП и ПК MOVI». МГТУ им. Н.Е. Баумана, 2012;
·       Чтение курса лекций «Построение допустимых множеств решений». Высшая Школа Экономики (Москва), 2011;
·       Чтение курса лекций «Определение множества Парето в инженерных задачах». Университет "МАМИ" (Москва), 2011;
·       Разработка и чтение он-лайн курса лекций “Multicriteria Analysis in Engineering”. Naval Postgraduate School, Monterey, CA, USA. 2002-2011. Курс является уникальным и основан на работах Р.Б. Статникова;

·       Чтение курса лекций Multicriteria Design and Vector Identification. Pontifical Catholic University of Minas Gerais (PUC-MG), Belo Horizonte, MG, Brazil. June, 2009