sensitivitätsanalyse netzwerkübergreifender produkt- und...
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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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kollo
quiu
m, D
arm
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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
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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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Methoden - Trendanalyse
Versuchsraumerkundung
Strategien
Trial & Error Strategie
DoE-Strategie (Design of Experiments)
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Methoden
- Trendanalyse
- Kollaboration
Anwendung
Ausblick
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Methoden - Trendanalyse
Versuchsraumerkundung
Strategien
Trial & Error Strategie
+ Designkontrolle+ Anwendung von Ingenieurerfahrung Viele Nutzerinteraktionen hoher Analyseaufwand
DoE-Strategie (Design of Experiments)
+ Systemverhalten im Versuchsraum+ Wenige Nutzerinteraktionen (Analyse) Berechnung von potentiell irrelevanten Designs hohe Rechenzeit
Einleitung
Methoden
- Trendanalyse
- Kollaboration
Anwendung
Ausblick
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Methoden - Trendanalyse
Versuchsraumerkundung
Strategien (Fortsetzung)
Trial & Error Strategie
DoE-Strategie (Design of Experiments)
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
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Methoden
- Trendanalyse
- Kollaboration
Anwendung
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Methoden - Trendanalyse
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
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Methoden
- Trendanalyse
- Kollaboration
Anwendung
Ausblick
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Methoden - Trendanalyse
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
Methoden Interdisziplinre Kollaboration
Workflow- und Integrationsmanagement
Eingangs-parameter x
Antwort-parameter y
Einleitung
Methoden
- Trendanalyse
- Kollaboration
Anwendung
Ausblick
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Methoden Interdisziplinre Kollaboration
Implementierung - AgentenEinleitung
Methoden
- Trendanalyse
- Kollaboration
Anwendung
Ausblick
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Methoden Interdisziplinre Kollaboration
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
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Antwortparameter
maximale Durchsenkung der Platte umax Gesamtverformung der Struktur (stiff)
d1d2
d3
Betriebszustand (Transportwege)
[ ] nidddstiffuYi ..1,,,,, 321max ==Anwendung
Beispielanwendung: Platte-Sttzen-StrukturEinleitung
Methoden
- Trendanalyse
- Kollaboration
Anwendung
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Setup des Versuchsraums
op_state
iiy
op_state
i1+iy
i
1+i
Design # kon. Analyse Strukturanalyse (Steifigkeit, Durchsenkung)
Anwendung
Beispielanwendung: Platte-Sttzen-StrukturEinleitung
Methoden
- Trendanalyse
- Kollaboration
Anwendung
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Qualittsverlust
Preferencefunktionen
)( yf p
y
umax stiff op_state (d)
Strukturanalyse konomische Analyse
Anwendung
Beispielanwendung: Platte-Sttzen-StrukturEinleitung
Methoden
- Trendanalyse
- Kollaboration
Anwendung
Ausblick
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Analyse
Bestes gefundenes Design
op_state
i1+iy
158
Design # kon. Analyse Strukturanalyse (Steifigkeit, Durchsenkung)
Anwendung
Beispielanwendung: Platte-Sttzen-StrukturEinleitung
Methoden
- Trendanalyse
- Kollaboration
Anwendung
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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
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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