ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ПРЫГАЮЩИХ ЛЯГУШЕК ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ТРЕХУРОВНЕВЫХ ПЛАНОВ МНОГОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Анотація

Планирование эксперимента позволяет решить задачу получения математической модели при минимальных стоимостных и временных затратах. На стоимость реализации эксперимента существенное влияние оказывает порядок чередования уровней изменения факторов. Таким образом, требуется найти порядок реализации опытов, обеспечивающий минимальную стоимость (время) проведения многофакторного эксперимента. Эта задача становится особенно актуальной при исследовании длительных и дорогостоящих процессов. Целью данной статьи является дальнейшее развитие методологии оптимального по стоимостным (временным) затратам планирования эксперимента, которая включает в себя комплекс методов оптимизации планов эксперимента и программно-аппаратные средства для их реализации. Объект исследования: процессы оптимизации по стоимостным затратам трехуровневых планов многофакторных экспериментов. Предмет исследования: метод оптимизации по стоимостным и временным затратам планов экспериментов, основанный на применении метода прыгающих лягушек. Экспериментальные методы исследования широко применяют для оптимизации производственных процессов. Одной из главных целей эксперимента является получение максимального количества информации о влиянии исследуемых факторов на производственный процесс. Далее строится математическая модель исследуемого объекта. При этом получить эти модели необходимо при минимальных стоимостных и временных затратах. Планирование эксперимента позволяет получать математические модели при минимальных стоимостных и временных затратах. Для этого были разработаны метод и программное обеспечение для оптимизации трехуровневых планов с использованием метода прыгающих лягушек. Трехуровневые планы используют при построении математических моделей исследуемых объектов и систем. Проведен анализ известных методов синтеза оптимальных по стоимостным и временным затратам трехуровневых планов. Работоспособность алгоритма проверялась при исследовании шероховатости поверхности кремния при процессах глубокого плазмохимического травления элементов МЭМС. Показана его эффективность в сравнении со следующими методами: роя частиц, табу-поиска, ветвей и границ. С помощью разработанного метода и программного обеспечения для оптимизации трехуровневых планов с использованием метода прыгающих лягушек можно достичь высоких результатов выигрышей по сравнению с начальным планом эксперимента, оптимальных или близких к оптимальным результатов в сравнении с методами роя частиц, табу-поиска, ветвей и границ, а также высокого быстродействия решения задачи оптимизации в сравнении с разработанными ранее методами оптимизации трехуровневых планов эксперимента.