Wenn Sie in den Basisangaben das Add-On Optimierung & Kosten / CO2-Emissionsabschätzung aktiviert haben, erreichen Sie die Optimierungseinstellungen im Daten-Navigator → 'Lastfälle und Kombinationen' oder über die Menüleiste → 'Berechnen'.
Sie ruft den Dialog 'Optimierungseinstellungen' auf, in dem Sie den Optimierungsprozess steuern und auch starten können.
Optimierung aktivieren
Das Kontrollfeld 'Aktiv' ist per Voreinstellung nicht angehakt. Somit erfolgt keine Optimierung. Um die Optimierungsaufgabe zu aktivieren, haken Sie das Kontrollfeld an. Nach dem Überprüfen der übrigen Einstellungen können Sie dann die Optimierung starten, indem Sie den Dialog mit der Schaltfläche 'OK & alles berechnen' schließen.
Zu optimierende Parameter
Dieser Abschnitt enthält eine Übersichtstabelle, in der alle im Dialog Globale Parameter deklarierten Optimierungsparameter aufgelistet sind.
Die Anzahl der möglichen 'Zustände' gibt an, wie viele Variationen für jeden Parameter möglich sind. Sie ergeben sich aus den Wirkbereichen und sind jeweils um 1 größer als der Wert, der bei den globalen Parametern in der Spalte 'Schritte' angegeben ist.
Der 'Empfindlichkeitsfaktor' beschreibt den Einfluß des jeweiligen Parameters auf die Optimierungsaufgabe: je größer der Faktor, desto größer die Relevanz für die Bestimmung des optimalen Zielwerts. Die Genauigkeit des Faktors wird mit jedem Rechenlauf (jeder Optimierungsmutation) verbessert.
Mit der Schaltfläche
rechts unten können Sie zum Dialog 'Globale Parameter' springen, um die Optimierungsparameter zu überprüfen. Die Schaltfläche wird zugänglich, wenn Sie in eine Tabellenzelle klicken.
Die 'Anzahl der Optimierungsmutationen' am Tabellenende repräsentiert die rechnerisch möglichen Parameterkonstellationen aus der kompletten Betrachtung aller Optimierungsparameterzustände für sämtliche Optimierungsparameter. Ist diese Anzahl 0, gibt es keine zu optimierenden Parameter; das Programm kann keinen Optimierungslauf starten.
Optimierungsparameter
In diesem Abschnitt können Sie die Randbedingungen der Optimierungsaufgabe festlegen. Die Parameter steuern den Optimierungsprozess und geben den Rahmen für die Ausgabe vor.
Zielwert
In der Liste stehen verschiedene Zielvorgaben zur Auswahl, die das Optimum der Optimierungsaufgabe festlegen. Diese Kriterien beschreiben – wie im Bauwesen üblich – allesamt eine minimale Modellantwort auf bestimmte Randbedingungen der Analyse.
Das Programm versucht, die geeigneten Parameter zum Erreichen des Minimalergebnisses für Gewicht, Verschiebung, Verformung, Kosten oder CO2-Emissionen zu finden.
Die Optionen 'Min./Max. globaler Parameter' eignen sich als benutzerdefinierte Kriterien für Formeln, die Sie in der Liste Globale Parameter hinterlegt haben. Bei Nutzung eines globalen Parameters können Sie eine entsprechende Auswahl in der Dropdown-Liste 'Parameter' treffen.
Optimierer
In der Liste können Sie den Algorithmus zum Lösen der Optimierungsaufgabe auswählen. Das Programm bietet drei verschiedene Lösungsverfahren an.
- Alle Mutationen: In einem Stapelverarbeitungsprozess werden alle möglichen Modellvarianten ("Mutationen") nacheinander berechnet. Das Ergebnis wird für den nächsten Schritt bewertet und in der Tabelle 'Optimierung' entsprechend einsortiert. Die komplette Betrachtung aller Mutationen hat den Vorteil, dass die möglichen optimalen Parameterbelegungen gefunden werden. Gleichzeitig beansprucht diese Analyseform eine relativ lange Berechnungszeit, da sämtliche Mutationen untersucht werden.
- Zufällige Mutationen: Dieser Prozess ermittelt zunächst für den prozentualen Bruchteil aller möglichen Modellmutationen, den Sie unter 'Anzahl der zufälligen Mutationen' festlegen können, eine gleichmäßige, zufällige Verteilung der Parameterzustände. Dabei hat jede der auf diese Weise ermittelten Parameterkonstellationen aus jedem Parameterwirkbereich die gleiche Wahrscheinlichkeit. Anschließend werden alle diese Konstellationen in einem Stapelverarbeitungsprozess nacheinander berechnet, jeweils für den nächsten Schritt bewertet und in der Tabelle 'Optimierung' entsprechend einsortiert. Diese Analyseform ist – abhängig von der untersuchten Mutationsmenge – vergleichsweise schnell, kann aber aufgrund der zufälligen, gleichmäßigen Verteilung der Parameterkonstellation nicht unbedingt alle optimalen Situationen finden.
- Partikelschwarm: Bei dieser Methode wird das Verhalten eines Tierschwarms nachgeahmt, der auf der Suche nach Nahrung oder einem Rastplatz ist. Das Verfahren wurde für die Optimierung von nichtlinearen Funktionen entwickelt. Eine kurze Beschreibung finden Sie in einem Wikipedia-Artikel.
- Ameisenkolonie: Beim diesem Verfahren wird das Verhalten von Ameisen bei der Nahrungssuche simuliert. Dabei werden vielversprechende Pfade durch Pheromonspuren markiert und häufiger genutzt. Da es sich um eine heuristische Methode handelt, kann eine optimale Lösung nicht garantiert werden.
Prozentsatz der Mutationen
Bei den Verfahren 'Zufällige Mutationen', 'Partikelschwarm' und 'Ameisenkolonie' können Sie die Anzahl der Rechenläufe begrenzen. Der Prozentsatz bezieht sich auf die 'Anzahl der Optimierungsmutationen', welche aus den zur Optimierung vorgegebenen Parametern berechnet wird.
Optionen
In diesem Abschnitt können Sie weitere, optionale Einstellungen treffen.
Die Option 'Vorberechnung der Empfindlichkeitsfaktoren' ermöglicht eine erste Berechnung der Relevanz der Parameter auf die Optimierungsaufgabe bevor die eigentlichen, mitunter aufwändigen Berechnungen stattfinden. Zur Steuerung können Sie die 'Genauigkeit der Vorberechnung' über den Faktor k einstellen.
Mit den Einstellungen im Feld 'Parameter automatisch aktivieren durch' können Sie die Parameter in der Tabelle 'Zu optimierende Parameter' aktivieren, sobald eine bestimmte Anzahl n von Parametern erreicht wird oder der Empfindlichkeitsfaktor einen Schwellwert fs überschreitet.