Optimization & Costs / CO2 Emission Estimation | Features

  • Artificial intelligence technology (AI): Particle swarm optimization (PSO)
  • Structure optimization according to the minimum weight or deformation
  • Use of any number of optimization parameters
  • Specification of variable ranges
  • Optimization of cross-sections and materials
  • Parameter definition types
  • Optimization | Ascending or Optimization | Descending
  • Application of parametric models and blocks
  • Code-based JavaScript parametrization of blocks
  • Optimization taking into account the design results
  • Tabular display of the best model mutations
  • Real-time display of the model mutations in the optimization process
  • Model cost estimation by specifying unit prices
  • Determination of the global warming potential GWP when realizing the model by estimating the CO2 equivalent
  • Specification of weight-, volume-, and area-based units (price and CO2e)

Optimization & Costs / CO2 Emission Estimation | Input

Did you know that Die Strukturoptimierung schließt in den Programmen RFEM bzw. RSTAB die parametrische Eingabe ab. Dies ist ein paralleler Prozess neben der eigentlichen Modellberechnung mit all seinen regulären Berechnungs- und Bemessungsdefinitionen. Dabei geht das Add-On davon aus, dass Ihr Modell bzw. der Block mit einem parametrischen Zusammenhang aufgebaut ist und in der Gesamtheit von globalen Steuerparametern mit dem Typ „Optimierung“ kontrolliert wird. Daher gibt es den Steuerparametern zur Abgrenzung des Optimierungsbereichs eine untere sowie obere Grenze und eine Schrittweite. Wenn Sie optimale Werte für die Steuerparameter finden wollen, müssen Sie ein Optimierungskriterium (z. B. minimales Gewicht) mit Auswahl einer Optimierungsmethode (z. B. Partikelschwarmoptimierung) angeben.

Die Kosten- und CO2-Emissionsschätzung finden Sie bereits in den Materialdefinitionen geregelt. Beide Optionen können Sie individuell in jeder Materialdefinition einzeln aktivieren. Die Schätzung basiert hierbei auf einer Stückkosten- bzw. Stückemissions-Einheit für Stäbe, Flächen und Volumenkörper. Dabei können Sie auswählen, ob die Stückeinheiten jeweils per Gewicht-, Volumen- oder Flächeneinheit angegeben werden sollen.

Optimization & Costs / CO2 Emission Estimation | Calculation

There are two methods that you can use for the optimization process, with which you can find optimal parameter values according to a weight or deformation criterion.

Die effizienteste Methode mit der niedrigsten Berechnungszeit ist die naturnahe Partikelschwarmoptimierung (PSO). Haben Sie bereits davon gehört oder gelesen? Diese künstliche-Intelligenz-Technologie (KI) weist eine starke Analogie zum Verhalten von Tierschwärmen auf, die auf der Suche nach einem Rastplatz sind. In solchen Schwärmen finden Sie zahleiche Individuen (vgl. Optimierungslösung – z. B. Gewicht), die gerne in einer Gruppe bleiben und der Gruppenbewegung folgen. Nehmen wir an, dass jedes einzelne Schwarmmitglied das Rastbedürfnis auf einem optimalen Rastplatz (vgl. beste Lösung – z. B. niedrigstes Gewicht) hat. Dieses Bedürfnis steigt mit Annäherung zum Rastplatz an. Somit wird das Schwarmverhalten auch durch die Eigenschaften des Raums (vgl. Ergebnisdiagramm) beeinflusst.

Wieso der Ausflug in die Biologie? Ganz einfach – der PSO-Prozess in RFEM bzw. RSTAB geht ähnlich vor. Der Berechnungslauf beginnt mit einem Optimierungsergebnis aus einer zufälligen Belegung der zu optimierenden Parameter. Dabei ermittelt dieser immer wieder neue Optimierungsergebnisse mit variierten Parameterwerten, die auf der Erfahrung der bereits vorher getätigten Modellmutationen basieren. Dieser Prozess läuft so lange ab, bis die vorgegebene Anzahl von möglichen Modell-Mutationen erreicht ist.

Alternativ zu dieser Methode steht Ihnen im Programm noch eine Stapelverarbeitungsmethode zur Verfügung. Diese Methode versucht, sämtliche möglichen Modell-Mutationen durch eine zufällige Vorgabe der Werte für die Optimierungsparameter bis zum Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von möglichen Modell-Mutationen zu prüfen.

Beide Varianten kontrollieren nach der Berechnung einer Modellmutation auch die jeweils aktivierten Bemessungsergebnisse der Add-Ons. Des Weiteren speichern sie die Variante bei einer Auslastung < 1 mit zugehörigem Optimierungsergebnis und Wertebelegung der Optimierungsparameter ab.

Die geschätzten Gesamtkosten und -emissionen können Sie aus den jeweiligen Summen der einzelnen Materialien ermitteln. Dabei setzen sich die Summen der Materialien aus den gewichtsbasierten, volumenbasierten und flächenbasierten Teilsummen der Stab-, Flächen- und Volumenelemente zusammen.

Optimization & Costs / CO2 Emission Estimation | Result

Both optimization methods have one thing in common. At the end of the process, they provide you with a list of model mutations from the stored data. Here you can find the details of the controlling optimization result and the associated value assignment of the optimization parameters. This list is organized in descending order. You can find the assumed best solution shown in the first line. For this, the optimization result with its determined value assignment is closest to the optimization criterion. All add-on results have a utilization < 1. Furthermore, once the analysis is completed, the program will adjust the value assignment to that of the optimal solution for the optimization parameters in the global parameter list.

In the material dialog boxes, you can find the additional tabs "Cost Estimation" and "Estimation of CO2 Emissions". They show you the individual estimated sums of the assigned members, surfaces, and solids per unit weight, volume, and area. Furthermore, these tabs show the total cost and emission of all assigned materials. This gives you a good overview of your project.