Sensitivitätsanalyse netzwerkübergreifender Produkt- und...

Sensitivittsanalyse netzwerkbergreifender Produkt- und Strukturmodelle bei

Planungsprozessen des konstruktiven Ingenieurbaus

Kai-Uwe BletzingerAndr Lhr

Lehrstuhl fr StatikTechnische Universitt Mnchen

DFG SPP1103Abschlusskolloquium

Darmstadt16.-17.11.2006

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quiu

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stad

t

Gliederung

Einleitung

Einleitung

- Ansatz/Idee

Umgesetzte Methoden

- Trendanalyse

- Multidisziplinre Kollaboration

Anwendung

- Interdisziplinrer Kontext eines Planungsprozess im KIB

Ausblick

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Einleitung

Was wre wenn ?

Sensitivittsanalyse

Identifikation der Signifikanz von Systemparametern

SystemSystemEingangs-parameter x

Antwort-parameter y

Strgren,bekannt oder unbekannt

Stellgren

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Einleitung

Fallstudie

0

LF1

1

2

LF2Varianten

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Einleitung

Fallstudie

0

LF1

1

2

LF2Varianten

5 Eingangsparameter:x1,y1,x2,y2,LF

5 Eingangsparameter:x1,y1,x2,y2,LF

diverse Antwortparameter:z.B.: max, umax, Nutzflche

diverse Antwortparameter:z.B.: max, umax, Nutzflche

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Einleitung

Fallstudie

????

Ausfhrungs-

dauer

oo+-

Nutzflche

-

Wirkung(Antwortparameter)

Ursache(Eingangsparameter)

+-+-

Wohn-/A

rbeits-kom

fort

-+++--

+--

Materialkosten

++

Energiebedarf

Glasqualitt

Geom

etire

Fachdomnenbergreifende Wechselwirkungen der Planungsparameter

Entscheiden

?

?

?

?

Ausfhrungs-

dauer

o

o

+

-N

utzflche

-

WirkungUrsache

+

-

+

-

Wohn-/A

rbeits-kom

fort

-++

+--

+-

-

Materialkosten

+

+

Energiebedarf

Glasqualitt

Sttzenbreite b

Analysieren

Qua

litt

sgew

inn(Tragwerks)parameter bestimmen Bewerten

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Methoden - Trendanalyse

System

geschlossen (z.B. analytisch)

- analytische Sensitivitten, wenn differenzierbar

- effiziente Systemauswertung mglich

- exakte Abbildung des realen Modells durch das System

diskret

- Sensitivitten ber Finite-Differenzen-Verfahren oder Ersatzmodelltechniken (Kriging, RBF, etc.)

- auerhalb der bekannten (diskreten) Systemabhngig-keiten nur Approximationen mglich

SystemSystemEingangs-parameter x

Antwort-parameter y

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Versuchsraumerkundung

Strategien

Trial & Error Strategie

DoE-Strategie (Design of Experiments)

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Strategien


+ Designkontrolle+ Anwendung von Ingenieurerfahrung Viele Nutzerinteraktionen hoher Analyseaufwand


+ Systemverhalten im Versuchsraum+ Wenige Nutzerinteraktionen (Analyse) Berechnung von potentiell irrelevanten Designs hohe Rechenzeit

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Strategien (Fortsetzung)



Hybride DoE/T&E-Strategie

- Untersttzung des Analysten durch Vorschlag fr potentiellwertvolle Designabnderungen auf der Basis von Trends

- Nutzerinteraktion whrend der Analyse override

- Approximation durch Ersatzmodell Kriging

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Definitionen

Qualittsverlust

Design i

[ ] mkxxxxX imikiii ..1,...,,...,,, 21 ==

=

=r

jiijjjii ))X((ypfg)X(Q

1

xik Designvariablen Anzahl der Designsm Anzahl der Designvariablen

Qualittsverlustwert fr das Design i

yij Antwortparameterr Anzahl der Antwortparameterfpj Preferencefunktiongj Wichtung

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Bewerten

1)(0

)(,1min()(

=

yf

yfyf

p

pp )

Cyoptik =18

cbyayxf p ++=2)(

optimal value class (OVC)

)()( byap exf=

cmykritik 4,0=

one sided boundary class (OBC)

2 += d)c(yb)ya(p ee(y)f

two sided boundary class (TBC)

cmycm kritik 4,04,0

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Softwareagenten

Methoden Interdisziplinre Kollaboration

Workflow- und Integrationsmanagement

Trendanalyse

Kalkulation

FE Analyse

Produktdaten

Integration durch Proxy-Agenten (Wrapping)

Workflowmanagement durch Monitoragenten (Events, Filter)

Workflow

World Wide Web

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Kollaborationsumgebung


Workflow- und Integrationsmanagement

Eingangs-parameter x

Antwort-parameter y

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Implementierung - AgentenEinleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

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Implementierung - Eventmanagement

!

" #$

%

#" #$ &!

'

'!&

!

&(((

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Anwendung

Beispielanwendung: Platte-Sttzen-Struktur

Problem

Platte-Sttzen-Struktur

Belastung durch 3 Fertigungsmaschinen

Layout von Sttzen- und Maschinenpositionen

Beachte sowohl statische(Durchsenkung, Gesamtsteifigkeit) als auch konomische(Betriebszustand, z.B. Transportwege) Aspekte fr den Entwurf

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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2..1,,...,,,...,,,

2211

mkyxyxyxX mm iiikikiii =

=

Eingangsparameter

fr das Design i

Designvariablenn Anzahl der Designsm = 28 Anzahl der Designvariablen

ikik yx ,

ikik yx ,

y

x

Anwendung

Beispielanwendung: Platte-Sttzen-StrukturEinleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Antwortparameter

maximale Durchsenkung der Platte umax Gesamtverformung der Struktur (stiff)

d1d2

d3

Betriebszustand (Transportwege)

[ ] nidddstiffuYi ..1,,,,, 321max ==Anwendung


Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Setup des Versuchsraums

op_state

iiy

op_state

i1+iy

i

1+i

Design # kon. Analyse Strukturanalyse (Steifigkeit, Durchsenkung)

Anwendung


Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

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Qualittsverlust

Preferencefunktionen

)( yf p

y

umax stiff op_state (d)

Strukturanalyse konomische Analyse

Anwendung


Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Analyse

Bestes gefundenes Design

op_state

i1+iy

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Design # kon. Analyse Strukturanalyse (Steifigkeit, Durchsenkung)

Anwendung


Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

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Anwendung

SPP1103 AG Verteilte Simulation

IFC

CAB, TU Braunschweig LS f. Bauinformatik, TUM

Wechselwirkung Klimatechnik - Statik

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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SPP1103 AG Verteilte Simulation

Analyseergebnisse

Qualittsverlust und Sensitivitten

quality loss

Anwendung

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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Ausblick

Aktueller Stand & Ausblick

Aktuell (bis Projektende)

Multidimensionale Visualisierung

Fertigstellung eines Prototyps

Ausblick

Multidisziplinre Optimierung

Mehrkriterienoptierung

Transferprojekt

Einleitung

Methoden

- Trendanalyse

- Kollaboration

Anwendung

Ausblick

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