Modulbeschreibung

Titel
Title
Computer Aided Optimization
Modulcode
Module Code
CAO
Modulverantwortlicher
Responsible Member of Staff
Prof. Dr.-Ing. Olaf Frommann
Kompetenzziele des Moduls
Module Competence Goals
Deutsch English
Die Teilnehmer sind nach Abschluss des Moduls in der Lage, eigenständig Produkte mit Hilfe Numerischer Optimierung bestmöglich zu gestalten. Durch den Einsatz moderner Software lernen sie, die Abläufe während des Entwurfsprozesses (Prozessketten) zu automatisieren und dadurch Effizienz- sowie Qualitätssteigerungen im Entwurf zu erreichen. Weiterhin erlangen sie Kenntnisse über Möglichkeiten, Produkte zu modellieren bzw. adäquat für eine Optimierung zu parametrisieren. Sie werden in die Lage versetzt, Entwurfsziele korrekt zu formulieren, vor allem im Hinblick auf sich widersprechende Anforderungen und konkurrierende disziplinäre Eigenschaften, um das angestrebte Entwurfsziel zu erreichen. Die Kenntnisse über die Funktionsweise verschiedenster Numerischer Optimierungsalgorithmen versetzt sie in die Lage, für das zu bearbeitende Projekt die geeignete Strategie auszuwählen und anzupassen in Bezug auf die Schrittweiten und Parametergrenzen.

Sie erlangen die Fähigkeit weitgehend eigenständige forschungs- oder anwendungsorientierte Projekte durchzuführen, sich mit Fachvertretern und Laien über Informationen, Ideen, Probleme und Lösungen auf wissenschaftlichem Niveau auszutauschen. Die an aktuellen Forschungsprojekten orientierten Übungen, z.B. zum Profilentwurf, ermöglichen die Vermittlung von neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen.

After the completion of the module, the participants are in a position to independently develop products using Numerical Optimization in an efficient way. Through the use of modern software, they learn to automate the procedures during the design process (process chains, workflow) and, thereby, to reach efficiency and quality improvements within the design phase. Furthermore, they gain knowledge on new possibilities to model products and on how to adequately parameterize them for optimization. They will be enabled to properly formulate design objectives, especially in the case of conflicting requirements and competing disciplinary properties in order to reach the desired design goal. The knowledge about the functionality of diverse numerical optimization algorithms enables them to select and to adjust the appropriate strategy with respect to the step sizes and parameter limits for the project they work on.

They obtain the ability to execute self-reliantly research- or application-oriented projects, and to exchange information, ideas, problems and solutions with technical experts and laypeople on a scientific level. The exercises, based on current research projects, e.g. airfoil design, allow imparting of the latest scientific findings.

Lehrinhalte
Content
Deutsch English
    1. Die Veranstaltung vermittelt ganzheitliche Kenntnisse über die Entwurfsautomatisierung und Produktoptimierung. Die erlangten Kenntnisse sind nicht an eine bestimmte Disziplin gebunden. Im Verlaufe werden spezifische Fragestellungen aufgegriffen und anhand praktischer Beispiele verdeutlicht.
      1. Entwurfssystematik
      2. Mathematische Modellbildung
      3. Prozessketten und Datenaustausch
      4. Mehrpunktentwürfe
      5. Multidisziplinärer Entwurf
      6. Deterministische Numerische Optimierungsverfahren
      7. Stochastische Optimierungsverfahren
      8. Zielfunktionen
      9. Lösungsräume und deren Approximation
      10. Einführung in CAO-Systeme
      11. Praktische Übungen am Rechner – Aufbau von Prozessketten
      12. Praktische Übungen am Rechner – Mehrpunktentwurf
      13. Praktische Übungen am Rechner – Multidisziplinärer Entwurf
      14. Praktische Übungen am Rechner – Zielfunktionen
      15. Praktische Übungen am Rechner – Tragflügelprofilentwurf
      1. The modul imparts an integral understanding of design automation and product optimization. The obtained knowledge is not bound to any specific discipline. Special issues will be addressed during the course and clarified using practical examples.
        1. Design systematics
        2. Mathematical modelling
        3. Process chains and data exchanges
        4. Multi-point designs
        5. Multidisciplinary design
        6. Deterministic numerical optimization methods
        7. Stochastic optimization methods
        8. Objective functions
        9. Solution spaces and their approximation
        10. Introduction to CAO Systems
        11. Practical exercises on the computer - Setup of process chains
        12. Practical exercises on the computer – Multi-point designs
        13. Practical exercises on the computer – Multidisciplinary design
        14. Practical exercises on the computer – Objective functions
        15. Practical exercises on the computer – Airfoil design
      Dozent/in
      Lecturers
      Prof. Dr.-Ing. Olaf Frommann
      Lehr- und Lernmethoden
      Teaching Format
      Seminaristischer Unterricht (SU)
      Lernform
      Study Format
      Präsenzstudium, angeleitetes Selbststudium
      Prüfungsform
      Examination
      Klausur nach Prüfungsordnung
      Prüfungsdauer
      Test Duration
      90 Minuten
      Vorausgesetzungen für die Teilnahme
      Required Experience
      Siehe aktuelle Prüfungsordnung.
      Verwendbarkeit
      Applicability
      tbd
      Studentische Arbeitsbelastung
      Hours
      60 + 120
      Präsenzstudium
      Contact Hours per week
      4
      Selbststudium
      Self Study Hours
      120 Stunden
      ECTS-Leistungspunkte
      ECTS-Credits
      6
      Häufigkeit des Angebotes
      Frequency
      1 Mal pro Studienjahr im 2. Semester / Sommersemester
      Sprache
      Language
      English
      Bemerkungen
      Comments
      CAO wird derzeit als Fach bundesweit nicht angeboten.
      Literatur
      Literature
      AutorTitelVerlagOrtJahrISBN
      Pedregal, P.Introduction to OptimizationSpringer Verlag  0387403981
      Polak, E.OptimizationSpringer Verlag  0387949712
      Schwefel, H. P.Evolution and Optimum SeekingWiley & Sons Inc.  0471571482
      Yao, D. D.Stochastic Modeling and OptimizationSpringer Verlag  0387955828
      Angebot
      Courses
      SemesterStudiengangSWSFormGültigkeitsbeginnGültigkeitsendeWahlpflicht
      2AT4Seminary20132100Wahlpflicht / Required Elective
      2CBME4Seminary20052012Pflicht / Required
      2MM4Seminary20132100Wahlpflicht / Required Elective