ความขัดแย้งหลายวัตถุประสงค์ในปัญหาจริง
ปัญหาการวิจัยและงานวิศวกรรมจริงแทบไม่เคยมีเพียงวัตถุประสงค์เดียว ตัวอย่างเช่น การออกแบบ airfoil แบบ supercritical ทีมมักต้องเพิ่มทั้งค่าสัมประสิทธิ์แรงยกวิกฤตที่เกิดจาก buffeting และอัตราส่วนแรงยกต่อแรงต้านขณะ cruising ควบคู่กันไป พร้อมทั้งควบคุมความหนาเชิงโครงสร้างและตอบสนองข้อจำกัด เช่น pitching moment และมุมโจมตีขณะ cruising ตัวชี้วัดเหล่านี้ถูกกำหนดร่วมกันโดยตัวแปรทางเรขาคณิตและอากาศพลศาสตร์ที่ดึงรั้งกันและกัน การปรับปรุงสิ่งหนึ่งมักทำให้อีกสิ่งหนึ่งแย่ลง
ดังนั้น ในเกือบทุกกรณีจึงไม่มีคำตอบที่เหมาะสมที่สุดพร้อมกันในทุกตัวชี้วัด สิ่งที่มีอยู่คือชุดของความสัมพันธ์แบบแลกเปลี่ยน (trade-off) ซึ่งเป็นสถานการณ์พื้นฐานของการหาค่าเหมาะที่สุดหลายวัตถุประสงค์ และเป็นความแตกต่างพื้นฐานระหว่างปัญหาที่ซับซ้อนจริงกับแบบฝึกหัดวัตถุประสงค์เดียว
กรณีศึกษา airfoil: ต้นทุนการประเมินและขอบเขตการสำรวจ
การจำลอง CFD ความแม่นยำสูงมีต้นทุนสูง การนำมาใช้ในวงจรวิวัฒนาการโดยตรงจึงไม่สามารถทำได้จริง วิธีที่ทำได้คือใช้ตัวอย่างความแม่นยำสูง 501 ตัวอย่างฝึกโมเดลพยากรณ์สมรรถนะ ใช้มันกรองทางเลือกด้วยต้นทุนต่ำ จากนั้นตรวจสอบยืนยันทางเลือกสำคัญเพียงไม่กี่รายการด้วยความแม่นยำสูง ในกระบวนการเช่นนี้ สุดท้ายสามารถส่งมอบทางเลือกที่หลากหลาย 180 รายการที่บรรลุเป้าหมายการออกแบบพื้นฐาน แทนที่จะเป็นคำตอบที่ดีที่สุดเพียงหนึ่งเดียว
ดังที่แสดงในภาพ กลุ่มทางเลือกกระจายตัวไปตามพาเรโตฟรอนต์ ครอบคลุมผลตอบแทนและต้นทุนในรูปแบบต่างๆ ภายใต้ความ偏好ที่แตกต่างกัน ขณะที่คำตอบ «ดีที่สุด» เพียงหนึ่งเดียวเป็นเพียงจุดหนึ่งบนฟรอนต์นี้เท่านั้น
ความหมายระยะยาวของการเก็บรักษาทางเลือกที่หลากหลายซึ่งใช้งานได้
- สนับสนุนการตัดสินใจของผู้เชี่ยวชาญ:ผู้เชี่ยวชาญในสาขาสามารถเปรียบเทียบผลตอบแทน ต้นทุน และเงื่อนไขการใช้งานของแต่ละทางเลือกโดยพิจารณาจากความต้องการของงาน แทนที่จะถูกจำกัดด้วยคำตอบเพียงจุดเดียว
- ควบคุมต้นทุนการประเมิน:ใช้โมเดลต้นทุนต่ำกรองก่อน แล้วจึงทำการจำลองความแม่นยำสูงกับทางเลือกสำคัญ ช่วยขยายขอบเขตการสำรวจได้อย่างมีนัยสำคัญภายใต้งบประมาณที่จำกัด
- ลดความเสี่ยงของการลู่เข้าไปในทางที่ผิดตั้งแต่เริ่มต้น:เมื่อความ偏好เปลี่ยน ข้อจำกัดได้รับการอัปเดต หรือปัญหาได้รับการนิยามใหม่ กลุ่มทางเลือกยังคงมีช่องว่างสำหรับการปรับเปลี่ยน
- สร้างทรัพย์สินทางการวิจัยที่สืบทอดได้:เกณฑ์การประเมิน ข้อจำกัด และทางเลือกที่บันทึกไว้อย่างครบถ้วน ทำให้การสำรวจรอบนี้กลายเป็นจุดเริ่มต้นของงานรอบถัดไป แทนที่จะเป็นข้อสรุปเพียงครั้งเดียว
ภาพรวมการประยุกต์ใช้หลายวัตถุประสงค์ภาพรวมนำการปฏิบัติหลายวัตถุประสงค์ในงานวิศวกรรมจริงอันซับซ้อนมาสู่กรณีศึกษา airfoil แบบ supercritical: หากปรับปรุงเพียงตัวชี้วัดเดียว อาจได้ผลลัพธ์แบบจุดเดียวที่คุณสมบัติอื่นยอมรับไม่ได้ จึงต้องระบุความขัดแย้งของวัตถุประสงค์และเก็บทางเลือกที่แลกเปลี่ยนกันไว้ก่อน ในกระบวนการใช้ตัวอย่างความแม่นยำสูง 501 ตัวอย่างฝึกโมเดลพยากรณ์เพื่อลดต้นทุนการประเมิน จากนั้นตรวจสอบยืนยันทางเลือกสำคัญ สุดท้ายส่งมอบทางเลือกที่หลากหลาย 180 รายการที่บรรลุเป้าหมายการออกแบบพื้นฐาน สนับสนุนการตัดสินใจของผู้เชี่ยวชาญ ควบคุมต้นทุน และสร้างทรัพย์สินที่สืบทอดได้
