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最佳化方法于工程上之应用-中兴顾问社-大地工程研究
中興工程季刊.第103期.2009年4月.PP. 13-24
SINOTECH ENGINEERING CONSULTANTS,INC. .tw/journal/
工
最佳化方法於工程上之應用 程
技
林伯勳* 胡光復** 沈哲緯* 辜炳寰* 鄭錦桐***
術
工
摘 要
最佳化方法目前已廣泛應用於工程設計上,無論在施工估價、結構材料輕量化、營建流程控 程
制、數據預測、結構破壞辨識、液化評估、可靠度設計等相關課題。透過分析系統之目標函數與限
制函數建立,各影響參數率定後並進行分析運算求解最適之結果。文末,透過實際案例分析,說明 技
應用最佳時機及如何能有效處理參數不確定性,以輔助工程師進行工程規劃管理。 術
關鍵字:最佳化、目標函數、限制函數、不確定性
一、前 言 曾對工程上結構數值模擬方式,進行研究與評
估。其中談論到傳統工程應用上,數值模擬計算
進行工程設計時,面對結構體強度界定及現 方式屬於硬性計算(Hard Computing ),目的在
地材料參數之不確定性時,一般設計方式通常以 尋求問題本身的解析解(Analytic Solution )或閉
安全係數涵蓋所有的變異性,或使用迭代方式不 合解(Closed-Form Solution ),其涵蓋容差性有
斷運算以求出符合是項工程最佳設計方案。有時 限且參數變化較為單調。柔性計算(Soft
結果仍無法符合規範需求或尺寸設計過度保守, Computing )則分成傳統數學統計法及根據自然
導致增加工程成本和浪費材料,致使業主不堪負 啟發方式(Nature Inspiration )所發展之演算法,
荷,往往造成工程進度延宕。為有效解決相關工 其容差性較高且參數變化較具有彈性,能提供使
程疑義,近年許多研究皆應用最佳化方法,解決 用者有多層面的評估、預測、數值化的比對與迴
工程問題與進行決策判斷。就工程上而言,最佳 歸及最佳化設計(Optimization Design )。有鑑於
化方法的目的在於尋求具物理意義之數學式的最 此,本文將於陸續各節說明最佳化沿革與發展、
佳答案,同時此組答案必須符合工程所需的限定 新進方法學趨勢以及案例研究,以供工程界先進
準則,求解最佳化問題的程序包括三個階段:首 應用與參考。
先針對既有問題建立最佳化模型,再以最佳化方
法求出最佳解,最後則是驗證數值模式 二、最佳化沿革與發展
(Belegundu and Handrupatla ,1
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