La optimización: Un mundo fascinante - 3era Parte

in GEMS29 days ago


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La imagen de fondo de la portada es una imagen de libre uso tomada de Pixabay y editada por @abdulmath con Inkscape, el emoji es creado con Bitmoji

Descripción del Enfoque tradicional vs. Enfoque de diseños óptimos.


Examinemos simplemente la figura siguien., donse lustramos el proceso de diseño utilizando enfoques de diseño tradicionales, y utilizando enfoques de diseño óptimos.


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Enfoque tradicional vs. Enfoque de diseños óptimos. Elaborada por @abdulmath con Inkscape.

  • El cuadro A se muestra la entrada, que incluye dos aspectos básicos. El primero define el diseño soñado: los niveles de rendimiento deseados (por ejemplo, maximizar el beneficio, minimizar la masa) y cualquier restricción (por ejemplo, una deformación inferior a 5 mm, un coste inferior a 7 dólares). El segundo punto proporciona un diseño inicial que podemos obtener por cualquier medio convencional. Ese diseño es simplemente un punto de partida a partir del cual se pueden introducir mejoras.

  • El cuadro B muestra la fase de análisis. El análisis es esencialmente lo que se hace en casi todas las clases. El análisis suele indicar cuál es el resultado de salida para un conjunto determinado de condiciones de entrada, tanto si se trata de un sistema mecánico, eléctrico o financiero. Esto no es diseño y no es optimización; sin embargo, tenemos que ser capaces de hacer análisis para diseñar u optimizar.

  • El cuadro C explica cómo comienza el ciclo del proceso de optimización. Con el diseño inicial que se proporciona, es muy poco probable que satisfaga todas las restricciones y maximice el rendimiento. Lo más probable es que haya que mejorarlo modificándolo de la forma más inteligente posible. Aquí es donde entra en juego el poder de la optimización. Esto nos lleva al siguiente paso.


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Imagen de Pixabay y editada por @abdulmath con GIMP, el emoji es creado con Bitmoji.

  • En cuadro D se revisa y mejora el diseño de forma muy sistemática. No es un proceso trivial. Sin embargo, afortunadamente, la persona que esté interesada principalmente en aplicar la optimización no necesitará centrarse en la mayor parte de lo que hay en ese paso. En el proceso de optimización, el cuadro D modifica continuamente el diseño con la expectativa de que éste mejore. Cada modificación se somete al módulo de análisis. Una vez realizado el análisis, se evalúa de nuevo el rendimiento del diseño para ver si cumple nuestros objetivos. Si lo hace, hemos terminado. Si no lo hace, volvemos a pasar por el bucle una vez más. Tenga en cuenta que el proceso real es más complejo que esta explicación simplificada.

  • El cuadro E muestra el elemento humano que interviene en la realización de las mejoras necesarias de forma tradicional. En otras palabras, el cuadro E sustituye al cuadro D. La pregunta que esa persona intenta responder es:

    ¿Cómo puedo cambiar el diseño para que funcione mejor?


    Las opciones son: preguntar a un amigo, usar la intuición, usar la experiencia o simplemente esperar tener suerte. Como puede adivinar, a medida que nos adentramos en este mundo no tan nuevo de los computadores y de la competencia extrema, ésta no es necesariamente la mejor manera de proceder. Hay que tener en cuenta que la toma de decisiones de diseño por parte del ser humano es muy necesaria, pero no al nivel de la cuadro D.


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Imagen de Pixabay y editada por @abdulmath con GIMP, el emoji es creado con Bitmoji.

Observación: Hay que hacer algunas observaciones sobre los enfoques tradicionales y óptimos. Utilizando el enfoque tradicional, sólo podemos realizar un pequeño número de bucles de mejora. Con los enfoques de optimización computacional, podemos avanzar por el bucle de mejora de forma más eficaz y eficiente. Además, las mejoras se basan en un pensamiento riguroso que utiliza el poder de la optimización, mientras que el enfoque tradicional suele ser ad hoc, basado en la intuición y la experiencia que puede fallarnos, sobre todo en diseños complejos e innovadores.



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Imagen de Pixabay


Si quedastes fascinado con este apasionante tema la optimización, no te pierdas la próxima publicación sobre este tema, si deseas ampliar más te invito a leer las siguientes referencias:

  • G. N. Vanderplaats. Numerical Optimization Techniques for Engineering Design. Vanderplaats Research and Development Inc., 3rd edition, 2001.
  • P. Y. Papalambros and D. J. Wilde. Principles of Optimal Design: Modeling and Computation. Cambridge University Press, 2nd edition, 2000.
  • M. Avriel, M. J. Rijckaert, and D. J. Wilde. Optimization and Design. Prentice Hall, 1973.
  • J. N. Siddall. Optimal Engineering Design: Principles and Applications. CRC Press, 2nd edition, 1982.


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