В сградните и промишлените проекти броят на случаите за поточен анализ расте бързо. Съчетайте 5 алтернативи за разположение на сградите, 4 условия за отворите и 16 посоки на вятъра и получавате 320 случая. При 4 часа на случай това прави 53 дни по проста аритметика. Проектните графици няма да чакат толкова, затова на практика повечето екипи изчисляват няколко избрани случая и оценяват останалите.
Въпросът е „кои случаи да се изберат“
Опитните инженери обикновено избират добре. Но основанията за този избор трудно се обясняват на трета страна и когато експертният съвет попита „защо проверихте само тези условия?“, отговорът не убеждава. По-големият проблем е, че съществуват комбинации, които интуицията пропуска. Зони, в които всяка променлива поотделно е наред, но характеристиките рязко се влошават при една конкретна комбинация, на практика се срещат често.
Ролята на сурогатния модел
Сурогатният модел се обучава върху малък брой резултати от детайлен анализ, за да апроксимира резултатите за всички останали условия. Ключовото е, че прогнозите на сурогатния модел не се използват като заключения. Сурогатният модел е единствено карта, която показва къде да се погледне внимателно.
Практически работен процес
- Стъпка 1 — Начално извадково подбиране · Изберете 20–40 случая, които равномерно покриват пространството на проектните променливи, и изпълнете детайлен CFD анализ за тях. Използвайте методи за запълване на пространството, като латинско хиперкубично извадково подбиране, а не случаен избор.
- Стъпка 2 — Обучение на сурогатния модел · Изградете повърхнина на реакция от началните резултати и количествено определете грешката на прогнозата чрез кръстосана валидация. Ако грешката надвишава допуска, добавете още извадки.
- Стъпка 3 — Сканиране на цялата област · Използвайте сурогатния модел, за да обходите всички комбинации за секунди и да идентифицирате рисковите зони и кандидат-зоните за оптимум.
- Стъпка 4 — Целенасочен детайлен анализ · Преизчислете с детайлен CFD анализ само границите на рисковите зони и 10–20 кандидата за оптимум, за да ги потвърдите.
- Стъпка 5 — Проверка и докладване · Сравнете резултатите от детайлния анализ с прогнозите на сурогатния модел и посочете доверителния интервал на модела в доклада.
Реални ползи и ограничения
При проверка на разположението на обект, извършена от DINETT, детайлните анализи бяха намалени до 54 случая срещу 320 при пълно изчисление. Срокът на проверката беше приблизително наполовина, а броят на проверените условия дори се увеличи. По пътя бяха открити две рискови комбинации, които интуицията не би избрала.
Ограниченията обаче са ясни. Там, където физическото поведение се променя прекъснато — например при условия, при които внезапно настъпва откъсване на потока — прогнозите на сурогатния модел могат да бъдат далеч от истината. Затова зоните с ниска надеждност на сурогатния модел винаги трябва да се проверяват с детайлен анализи затова тази преценка не бива да се оставя на автоматизацията.
AI се използва за разширяване на обхвата на проверката, а не за достигане до заключения. Окончателните решения трябва да се основават на резултатите от детайлния анализ и на инженерната преценка, а в докладите трябва ясно да се посочва кои случаи са детайлни анализи и кои — прогнози.
Откъде да започнем
Не всеки проект се нуждае от този подход. При по-малко от 50 случая пълното изчисление е по-просто и по-сигурно. Подходът се отплаща, когато има три или повече променливи, над 100 комбинации и стегнат проектен график.
Внедряването на този работен процес в една организация изисква и скриптове за автоматизация на анализа и система за управление на резултатите. DINETT подкрепя клиентите чак до предаването на процедурите и шаблоните, за да могат да го прилагат със собствен вътрешен капацитет.
Тази статия се основава на практическия опит на направление „Инженерни симулации“ на DINETT. За конкретни приложения или консултации по проекти, моля, свържете се с нас чрез Запитване за услуга.
