Grundlagen: Optimierung

Autor: Dr.-Ing. Alfred Kamusella

Numerische Optimierung im Entwurfsprozess

Im Rahmen eines Entwurfsprozesses wird für eine gegebene Aufgabenstellung die "ideale Lösung" gesucht:

• Die ideale Lösung soll alle Forderungen und Wünsche der präzisierten Aufgabenstellung perfekt erfüllen.
• Im allgemeinen ist die technische Realisierung der anzustrebenden Lösung zu Beginn des Entwurfsprozesses unbekannt:

Aufgabenstellung überführen in eine (unbekannte) Ideal-Lösung

• Leider muss man sich am Ende des Entwurfsprozesses mit einer Kompromiss-Lösung zufrieden geben:
  1. Man verfügt nur über begrenzte Ressourcen an Zeit und Geld.
  2. Im Normalfall existieren immer widersprüchliche Anforderungen.

Bei der Aufgabenstellung eines Entwurfsprozesses handelt es sich eigentlich nicht um eine Aufgabe, sondern um ein Problem, weil ihre Lösung mit Schwierigkeiten verbunden ist und das Erreichen einer befriedigenden Lösung nicht gesichert ist:

• Der Bearbeiter geht bei der Problemlösung heuristisch vor, da keine hierfür keine Algorithmen existieren, welche das Erreichen einer Lösung garantieren.
• Heuristik

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Vorläufige weitere Gliederung:

• Transformation von Entwurfsproblemen in Optimierungsaufgaben
  • Was ist numerische "Optimierung"?
  • "Wünsche" als Gütekriterien
  • "Forderungen" (Restriktionen) als Straffunktion
  • Unzulässige Lösungen als Restriktionsverletzungen
  • Entwurfsgrößen und Entwurfsparameter
  • Suchraum-Reduktion
  • Lösungssuche mit Optimierungsverfahren
  • Hierarchische Optimierung
    1. Suche zulässiger Lösungen (Straf-Funktion)
    2. Bestmögliche Wunscherfüllung (Güte-Funktion)
  • Mehrkriterienoptimierung