Оптимизация проекта - это методология инженерного проектирования, использующая математическую формулировку задачи проектирования для поддержки выбора оптимального проекта среди множества альтернатив. Оптимизация дизайна включает следующие этапы: [1]
- Переменные : описать варианты дизайна.
- Цель: выбранная функциональная комбинация переменных (для максимизации или минимизации)
- Ограничения: комбинация переменных, выраженных как равенства или неравенства, которые должны соблюдаться для любой приемлемой альтернативы конструкции.
- Осуществимость: значения для набора переменных, которые удовлетворяют всем ограничениям и минимизируют / максимизируют цель.
Проблема оптимизации дизайна
Формально-математическая ( стандартная форма ) постановка задачи оптимизации проекта [2]
где
- вектор из n переменных проектирования с действительными значениями
- является целевой функцией
- находятся ограничения равенства
- находятся ограничения неравенства
- это ограничение набора, которое включает дополнительные ограничения на помимо тех, которые подразумеваются ограничениями равенства и неравенства.
Сформулированная выше формулировка задачи - это соглашение, называемое отрицательной нулевой формой , поскольку все функции ограничений выражаются как равенства и отрицательные неравенства с нулем в правой части. Это соглашение используется для того, чтобы численные алгоритмы, разработанные для решения задач оптимизации проектирования, могли принимать стандартное выражение математической задачи.
Мы можем ввести вектор-функции
переписать приведенное выше утверждение в компактное выражение
Мы называем набор или система ( функциональных ) ограничений имножество ограничений .
Заявление
Оптимизация проекта применяет методы математической оптимизации к формулировкам задач проектирования и иногда используется как синоним инженерной оптимизации . Когда целевая функция f является вектором, а не скаляром , проблема становится многокритериальной оптимизационной . Если задача оптимизации проекта имеет более одного математического решения, методы глобальной оптимизации используются для определения глобального оптимума.
Контрольный список оптимизации [1]
- Выявление проблемы
- Первоначальная постановка проблемы
- Модели анализа
- Модель оптимального дизайна
- Преобразование модели
- Локальные итерационные методы
- Глобальная проверка
- Заключительный обзор
Подробное и строгое описание этапов и практических приложений с примерами можно найти в книге « Принципы оптимального дизайна» .
Практические задачи оптимизации дизайна обычно решаются численно, и многие программы оптимизации существуют в академической и коммерческой формах. [3] Существует несколько отраслевых приложений оптимизации дизайна, которые ставят свои собственные специфические проблемы при формулировании и решении возникающих проблем; они включают, оптимизацию формы , оптимизации крыла формы , оптимизацию топологии , оптимизацию архитектурного проектирования , оптимизации энергопотребления . Несколько книг, статей и журнальных публикаций перечислены ниже для справки.
Журналы
- Журнал инженерии для промышленности
- Журнал механического проектирования
- Журнал "Механизмы, передачи и автоматизация в проектировании"
- Наука о дизайне
- Инженерная оптимизация
- Журнал инженерного проектирования
- Системы автоматизированного проектирования
- Журнал теории оптимизации и приложений
- Структурная и междисциплинарная оптимизация
- Журнал управления инновационными продуктами
- Международный журнал исследований в области маркетинга
Смотрите также
- Вики-сайт проектных решений (DDWiki) : создан Лабораторией дизайнерских решений в Университете Карнеги-Меллона в 2006 году в качестве центрального ресурса для обмена информацией и инструментами для анализа и поддержки принятия решений.
Рекомендации
- ^ a b Papalambros, Panos Y .; Уайльд, Дуглас Дж. (31 января 2017 г.). Принципы оптимального проектирования: моделирование и вычисления . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9781316867457.
- ^ Бойд, Стивен; Бойд, Стивен П .; Калифорния), Стивен (Бойд из Стэнфордского университета; Ванденберге, Ливен; Анхелес), Ливен (Калифорнийский университет Ванденберге, Лос-Анджелес (2004-03-08). Выпуклая оптимизация (PDF) . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521833783.
- ^ Мессак, Ахилле (19 марта 2015 г.). Оптимизация на практике с MATLAB®: для студентов-инженеров и специалистов . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9781316381373.
дальнейшее чтение
- Резерфорд, Арис, ([2016], © 1961). Оптимальная конструкция химических реакторов: исследование по динамическому программированию . Сент-Луис: Academic Press / Elsevier Science. ISBN 9781483221434 . OCLC 952932441
- Jerome., Bracken, ([1968]). Избранные приложения нелинейного программирования . Маккормик, Гарт П., Нью-Йорк: Wiley. ISBN 0471094404 . OCLC 174465
- Л., Фокс, Ричард ([1971]). Методы оптимизации инженерного проектирования . Ридинг, Массачусетс,: Паб Аддисон-Уэсли. Co. ISBN 0201020785 . OCLC 150744
- Джонсон, Рэй К. Синтез механического проектирования с приложениями оптимизации. Нью-Йорк: Van Nostrand Reinhold Co, 1971.
- 1905-, Зинер, Кларенс, ([1971]). Инженерное проектирование с помощью геометрического программирования . Нью-Йорк: Wiley-Interscience. ISBN 0471982008 . OCLC 197022
- Х., Микл, Марлин ([1972]). Оптимизация в системной инженерии . Sze, TW, 1921-2017 ,. Скрэнтон: Образовательные издательства Intext. ISBN 0700224076 . OCLC 340906.
- Оптимизация и дизайн; [документы]. Авриэль, М., Райкерт, М., Уайльд, Дуглас Дж., Научный комитет НАТО, Католический университет Левена (1970-). Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-Холл. [1973]. ISBN 0136380158 . OCLC 618414.
- Дж., Уайльд, Дуглас (1978). Оптимальный в мировом масштабе дизайн . Нью-Йорк: Вили. ISBN 0471038989 . OCLC 3707693.
- Дж., Хауг, Эдвард (1979). Применены оптимальные конструкции: механические и конструкционные системы . Арора, Джасбир С.,. Нью-Йорк: Вили. ISBN 047104170X . OCLC 4775674.
- Ури., Кирш, (1981). Оптимальный структурный дизайн: концепции, методы и приложения . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0070348448 . OCLC 6735289.
- Ури., Кирш, (1993). Структурная оптимизация: основы и приложения . Берлин: Springer-Verlag. ISBN 3540559191 . OCLC 27676129.
- Структурная оптимизация: последние разработки и приложения . Лев, Овадия Э., Американское общество инженеров-строителей. Структурное подразделение Американского общества инженеров-строителей. Структурное подразделение. Комитет по электронным вычислениям. Комитет по оптимизации. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: ASCE. 1981 г. ISBN 0872622819 . OCLC 8182361.
- Основы структурной оптимизации: единый подход . Моррис, А. Дж. Чичестер [Западный Сассекс]: Wiley. 1982 г. ISBN 0471102008 . OCLC 8031383.
- Н., Сиддалл, Джеймс (1982). Оптимальное инженерное проектирование: принципы и приложения . Нью-Йорк: М. Деккер. ISBN 0824716337 . OCLC 8389250.
- 1944-, Равиндран, А., (2006). Инженерная оптимизация: методы и приложения . Реклайтис, GV, 1942-, Ragsdell, KM (2-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья. ISBN 0471558141 . OCLC 61463772.
- Н. ,, Vanderplaats, Garret (1984). Методы численной оптимизации инженерного проектирования: с приложениями . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0070669643 . OCLC 9785595.
- Т., Хафтка, Рафаэль (1990). Элементы структурной оптимизации . Gürdal, Zafer., Kamat, Manohar P. (Второе издание ред.). Дордрехт: Springer, Нидерланды. ISBN 9789401578622 . OCLC 851381183.
- С., Арора, Джасбир (2011). Введение в оптимальный дизайн (3-е изд.). Бостон, Массачусетс: Academic Press. ISBN 9780123813756 . OCLC 760173076.
- S. ,, Жанна, Уильям. Проектирование жидкостных тепловых систем (издание SI; изд. Четвертое). Стэмфорд, Коннектикут. ISBN 9781285859651 . OCLC 881509017.
- Структурная оптимизация: статус и перспективы . Камат, Манохар П. Вашингтон, округ Колумбия: Американский институт аэронавтики и астронавтики. 1993 г. ISBN 156347056X . OCLC 27918651.
- Математическое программирование для промышленных инженеров . Авриэль, М., Голани, Б. Нью-Йорк: Марсель Деккер. 1996 г. ISBN 0824796209 . OCLC 34474279.
- Hans., Eschenauer, (1997). Прикладная строительная механика: основы упругости, несущие конструкции, оптимизация конструкции: включая упражнения . Olhoff, Niels., Schnell, W. Berlin: Springer. ISBN 3540612327 . OCLC 35184040.
- 1956-, Белегунду, Ашок Д., (2011). Концепции оптимизации и приложения в машиностроении . Чандрупатла, Тирупати Р., 1944- (2-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. ISBN 9781139037808 . OCLC 746750296.
- Okechi., Onwubiko, Chinyere (2000). Введение в оптимизацию инженерного проектирования . Река Аппер Сэдл, штат Нью-Джерси: Прентис-Холл. ISBN 0201476738 . OCLC 41368373.
- Оптимизация в действии: Материалы конференции по оптимизации в действии проводится в Университете Бристоля в январе 1975 года . Диксон, LCW (Лоуренс Чарльз Уорд), 1935-, Институт математики и ее приложений. Лондон: Academic Press. 1976 г. ISBN 0122185501 . OCLC 2715969.
- П., Уильямс, Х. (2013). Построение моделей в математическом программировании (5-е изд.). Чичестер, Западный Сассекс: Wiley. ISBN 9781118506189 . OCLC 810039791.
- Интегрированный дизайн многомасштабных, многофункциональных материалов и продуктов . Макдауэлл, Дэвид Л., 1956-. Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. 2010 г. ISBN 9781856176620 . OCLC 610001448.
- М. ,, Деде, Эрджан. Мультифизическое моделирование: приложения и оптимизация электромеханических систем . Ли, Чжеук, Номура, Цуёши. Лондон. ISBN 9781447156406 . OCLC 881071474.
- 1962- Лю, GP (Го Пин), (2001). Многокритериальная оптимизация и контроль . Ян, Цзянь-Бо, 1961-, Уидборн, Дж. Ф. (Джеймс Феррис), 1960-. Болдок, Хартфордшир: Research Studies Press. ISBN 0585491941 . OCLC 54380075.
Оптимизация структурной топологии
- «Создание оптимальных топологий в структурном проектировании с использованием метода гомогенизации». Компьютерные методы в прикладной механике и технике . 71 (2): 197–224. 1988-11-01. DOI : 10.1016 / 0045-7825 (88) 90086-2. ISSN 0045-7825.
- Бендсе, Мартин П. (1995). Оптимизация структурной топологии, формы и материала . Берлин; Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 3540590579 .
- Behrooz., Hassani, (1999). Усреднение и оптимизация структурной топологии: теория, практика и программное обеспечение . Хинтон, Э. (Эрнест). Лондон: Springer London. ISBN 9781447108917 . OCLC 853262659.
- П., Бендсе, Мартин (2003). Оптимизация топологии: теория, методы, приложения . Зигмунд, О. (Оле), 1966-. Берлин: Springer. ISBN 3540429921 . OCLC 50448149.
- Оптимизация топологии в механике конструкций и сплошных сред . Розваны, ГИН ,, Левинский Т.,. Wien. ISBN 9783709116432 . OCLC 859524179.