Технологические процессы лесосечных и лесохозяйственных работ являются потенциально опасными и требуют специальных защитных средств, к которым, в частности, относятся защитные устройства операторов лесных машин [1–5]. Теория катастроф дает возможность описания качественных (скачкообразных) изменений моделируемой системы при плавных изменениях параметров управления.
Процесс проектирования лежит в основе всей инженерной деятельности: с одной стороны, необходимо создавать новые, более эффективные и менее дорогостоящие машины; с другой — разрабатывать методы повышения качества их функционирования и конкурентоспособности [6].
Таким образом, возникает задача оптимизации параметров ROPS путем поиска оптимальных значений переменных управления катастрофы сборки, что, во‑первых, позволит обеспечить соответствие значений характеристик безопасности требованиям действующих стандартов при проектировании, во‑вторых, снизить затраты при изготовлении и эксплуатации конструкции [4].
Постановка задачи оптимального проектирования включает: выбор целевой функции, определение системных ограничений, выбор управляемых переменных (оптимизируемых параметров). Как правило, невозможно обеспечить максимальную надежность и минимальную стоимость изготовления машины или отдельных ее частей [7, 8]. Следовательно, целесообразно выбирать такой показатель эффективности, который бы учитывал как надежность в период эксплуатации, так и стоимость изготовления [9–14].
Монокритериальная задача условной оптимизации может быть сформулирована так: минимизировать суммарные затраты, включающие стоимость изготовления металлоконструкции устройства защиты и потери от простоя лесозаготовительной машины в случае отказа ROPS:
при условиях:
— областные ограничения;
— функциональные ограничения;
CT — общие (суммарные) ожидаемые затраты;
— вектор параметров проектирования;
X* — оптимальное значение вектора параметров проектирования, доставляющее минимальное значение целевой функции;