HS-4500： アームモデルのSystem Reliability Optimization（システム信頼性の最適化）（SRO）

本チュートリアルでは、SROを体験し、HS-5000： 確率統計手法の比較: アームモデルの確率統計スタディで示されているSequential Optimization and Reliability Assessment（逐次最適化と信頼性評価） (SORA)とSROを比較します。

開始する前に、HS-4500.hstxを<hst.zip>/HS-4500/から自身の作業ディレクトリにコピーしてください。

SROは、個々の制約条件の信頼性ではなく、システム全体的について必要とされる成功の確率で設計要件を満たす設計を求めます。

System Reliability Optimization（システム信頼性の最適化）の実行

このステップでは、Global Response Search Method（大域的応答曲面法）（GRSM）で求められた最適解から始まるSROを実行します。

  1. HyperStudyを開き、HS-4500.hstxを自身の作業ディレクトリにインポートします。
  2. Optimization（最適化）を追加します。
    1. Explorer（エクスプローラ）内で右クリックし、コンテキストメニューからAdd（追加）を選択します。
    2. Add（追加）ダイアログでOptimization（最適化）を選択し、Label（ラベル）欄にSROと入力します。
    3. OK（適用）をクリックします。
  3. 最適設計におけるパラメータ値をコピーします。
    1. GRSM > Evaluate（評価）ステップに進みます。
    2. Iteration History（反復計算履歴）タブを開きます。
    3. 最適設計を探し、length_1、length_2、length_3、length_4およびlength_5のパラメータ値をコピーします。
      ヒント: 最適設計は緑色でハイライト表示されています。
    4. SRO > Definition（定義） > Define Input Variables（入力変数の定義）ステップに進みます。
    5. length_1、length_2、length_3、length_4およびlength_5のNominal（初期値）欄を選択し、右クリックしてコンテキストメニューからPaste transpose（転置してペースト）を選択します。
    6. Nominal（初期値）列でhighラベルの変数に0.9989591と入力します。
  4. 分布を修正します。
    1. Distribution（分布）タブを開きます。
    2. Distribution Role（分布情報）列で、アクティブであるすべての入力変数にDesign with Random（ランダムを使用した設計）を選択します。
    3. アクティブなすべての入力変数の2列目に、6.25e-04と入力します。
  5. 図 1に示すとおり、Volume出力応答に目的を適用します。
    1. Define Output Responses（出力応答の定義）パネルに進みます。
    2. Objectives/Constraints - Goals（目的 / 制約条件 - 目標）タブをクリックします。
    3. Add Goal（目標を追加）をクリックします。
    4. Apply On（応答）列に、Volume (m_1_r_2)を選択します。
    5. Type（タイプ）列に、Minimize（最小化）を選択します。
    図 1.


  6. Max_Disp出力応答に制約条件を適用します。
    1. Add Goal（目標を追加）をクリックします。
    2. Label（ラベル）列にConstraint 1と入力します。
    3. Apply On（応答）列で、Max_Disp (m_1_r_1)を選択します。
    4. Type （タイプ）列に、More（その他）を選択します。
    5. 1列目で、Constraint（確率的制約）を選択します。
    6. 2列目で、をクリックします。
    7. 制約タイプに<=を選択します。
    8. 制約値に1.5と入力します。
    9. 累積分布関数に95と入力します。
    10. OKをクリックします。
      図 2.


  7. ステップ6を繰り返し、あと5つの制約条件を作成します。ただし、各制約条件の出力応答、制約値および累積分布関数を表 1に示すとおりに変更します。
    表 1.
    Constraint（制約条件） Output Response（出力応答） Bound Value（制約値） Cumulative Distribution Function（累積分布関数）
    Constraint 2 Max_Stress_1 (m_1_r_4) 200 99
    Constraint 3 Max_Stress_2 (m_1_r_5) 200 99
    Constraint 4 Max_Stress_3 (m_1_r_6) 200 99
    Constraint 5 Max_Stress_4 (m_1_r_7) 200 99
    Constraint 6 Max_Stress_5 (m_1_r_8) 200 99
    全部で6つの制約条件が追加されました。
    図 3.


  8. スタディ仕様を定義します。
    1. Specifications（スタディ仕様）ステップに進みます。
    2. ワークエリア内でMode（モード）をSystem Reliability Optimization（システム信頼性の最適化） (SRO)にセットします。
    3. 適用（適用）をクリックします。
  9. タスクを評価します。
    1. Evaluate（評価）ステップに進みます。
    2. Evaluate Tasks（計算実行）をクリックします。
  10. Iteration History（反復計算履歴）タブをクリックし、の結果を確認します。

ロバストSystem Reliability Optimization（システム信頼性の最適化）の実行

このステップではロバストSystem Reliability Optimization（システム信頼性の最適化）を実行し、最適設計のファミリーを作成します。

  1. 最適化を追加します。
    1. Explorer（エクスプローラ）でSROを右クリックし、コンテキストメニューからCopy（コピー）をクリックします。
    2. Label（ラベル）欄にSRO_ROBと入力し、OKをクリックします。
  2. SRO_ROB > Definition（定義） > Define Input Variables（入力変数の定義）ステップに進みます。
  3. Distribution（分布）タブを開きます。
  4. アクティブなすべての入力変数の2列目に、6.25e-4と入力します。
  5. SRO_ROB > Definition（定義） > Define Output Responses（出力応答の定義）ステップに進みます。
  6. Objectives/Constraints - Goals（目的 / 制約条件 - 目標）タブを開きます。
  7. すべての制約条件について、累積分布関数を95にセットします。
    1. 2列目で、をクリックします。
    2. 累積分布関数に95を入力します。
    図 4.


  8. SRO_ROB > Specifications（スタディ仕様）ステップに進みます。
  9. Mode（モード）をSystem Reliability Optimization（システム信頼性最適化）に設定します。
  10. Channel（チャンネル）セレクターで、System Reliability（システム信頼性） (%)を95に設定し、Robust Optimization（ロバスト最適化）のチェックボックスを有効にします。
    図 5.


  11. 適用（適用）をクリックします。
  12. タスクを評価します。
    1. SRO_ROB > Evaluate（評価）ステップに進みます。
    2. Evaluate Tasks（計算実行）をクリックします。
  13. SRO_ROB > Post Processing（ポスト処理）ステップに進みます。
  14. Optima（最適）タブを開きます。
    ヒント: Optima（最適）タブは、パフォーマンスとロバスト性との間のトレードオフを表すパレートフロントを可視化するために使用することができます。
    ロバスト最適化がアクティブ化されると、最適化問題は、初期の目的関数の目標と、目的関数の標準偏差間の多目的問題として定式化されます。パフォーマンスとロバスト性との間のトレードオフを探る最適設計のファミリーが作成されます。