Energy efficiency is an essential consideration in sustainable manufacturing. This study presents the car fender-based injection molding process optimization that aims to resolve the trade-off between energy consumption and product quality at the same time in which process parameters are optimized variables. The process is specially optimized by applying response surface methodology and using non-dominated sorting genetic algorithm II (NSGA II) in order to resolve multi-object optimization problems. To reduce computational cost and time in the problem-solving procedure, the combination of CAE-integration tools is employed. Based on the Pareto diagram, an appropriate solution is derived out to obtain optimal parameters. The optimization results show that the proposed approach can help effectively engineers in identifying optimal process parameters and achieving competitive advantages of energy consumption and product quality. In addition, the engineering analysis that can be employed to conduct holistic optimization of the injection molding process in order to increase energy efficiency and product quality was also mentioned in this paper.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제10권6호
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pp.661-669
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2018
Engineering system problems consist of multi-objective optimisation and the performance analysis is generally time consuming. To optimise the system concerning its performance, many researchers perform the optimisation using an approximation model. The Response Surface Method (RSM) is usually used to predict the system performance in many research fields, but it shows prediction errors for highly nonlinear problems. To create an appropriate metamodel for marine systems, Lee (2015) compares the prediction accuracy of the approximation model, and multi-objective optimal design framework is proposed based on a confirmed approximation model. The proposed framework is composed of three parts: definition of geometry, generation of approximation model, and optimisation. The major objective of this paper is to confirm the applicability/usability of the proposed optimal design framework and evaluate the prediction accuracy based on sensitivity analysis. We have evaluated the proposed framework applicability in derrick structure optimisation considering its structural performance.
The printed circuit heat exchanger (PCHE) with airfoil fins has the benefits of high compactness, high efficiency and superior heat transfer performance. A novel multi-objective optimization approach is presented to design the airfoil fin PCHE in this paper. Three optimization design variables (the vertical number, the horizontal number and the staggered number) are obtained by means of dimensionless airfoil fin arrangement parameters. And the optimization objective is to maximize the Nusselt number (Nu) and minimize the Fanning friction factor (f). Firstly, in order to investigate the impact of design variables on the thermal-hydraulic performance, a parametric study via the design of experiments is proposed. Subsequently, the relationships between three optimization design variables and two objective functions (Nu and f) are characterized by an improved particle swarm optimization-backpropagation artificial neural network. Finally, a multi-objective optimization is used to construct the Pareto optimal front, in which the non-dominated sorting genetic algorithm II is used. The comprehensive performance is found to be the best when the airfoil fins are completely staggered arrangement. And the best compromise solution based on the TOPSIS method is identified as the optimal solution, which can achieve the requirement of high heat transfer performance and low flow resistance.
본 연구에서는 개체명 인식의 성능을 향상시키기 위해, 가중 투표 방법을 이용하여 개체명 인식 모델을 앙상블 하는 방법을 제안한다. 각 모델은 Conditional Random Fields의 변형 알고리즘을 사용하여 학습하고, 모델들의 가중치는 다목적 함수 최적화 기법인 NSGA-II 알고리즘으로 학습한다. 실험 결과 제안 시스템은 $F_1Score$ 기준으로 87.62%의 성능을 보여, 단독 모델 중 가장 높은 성능을 보인 방법보다 2.15%p 성능이 향상되었다.
This paper adopts and investigates the non-dominated sorting approach for extending the single-objective Cuckoo Search (CS) into a multi-objective framework. The proposed approach uses an archive composed of primary and secondary population to select and keep the non-dominated solutions at each generation instead of pairwise analogy used in the original Multi-objective Cuckoo Search (MOCS). Our simulations show that such a low computational complexity approach can enrich CS to incorporate multi-objective needs instead of considering multiple eggs for cuckoos used in the original MOCS. The proposed MOCS is tested on a set of multi-objective optimization problems and two well-studied engineering design optimization problems. Compared to MOCS and some other available multi-objective algorithms such as NSGA-II, our approach is found to be competitive while benefiting simplicity. Moreover, the proposed approach is simpler and is capable of finding a wide spread of solutions with good coverage and convergence to true Pareto optimal fronts.
Presently, rapidly changing and unstable global economic environments demand engineers. Products should be designed to increase profits by lowering costs and provide distinguished performance compared with competitors. This study aims to optimize the design of the power-transmission drive shaft. The mass is reduced as an objective function, and the stress is constrained under a constant value. To reduce the number of experiments, CCD (central composite design) and D-Optimal are used for the experimental design. RSM (response surface methodology) is employed to construct a regression model for the objective functions and constraint function. In this problem, there is only one objective function for the mass. The other objective function gives 1; thus, NSGA-II is used.
최근 환경오염 문제에 대한 관심이 고조되며 건설분야를 비롯한 각 산업분야에서는 $CO_2$저감 대책에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 건설분야에서의 기존 연구는 대부분 시공 후 사용 및 유지관리 단계에 집중되어 있으며, 설계단계에서 구조재료 및 비구조 재료의 적절한 사용에 관련한 연구는 초기단계이다. 그러므로 본 연구에서는 초고층건물 구조설계에서 사용되는 매입형 합성기둥 부재의 구조비용과 $CO_2$발생량을 동시에 최소화할 수 있는 다목적 최적설계기법을 제안하였다. 알고리즘의 검증을 위해 35층 건물의 기둥 설계에 적용하였으며, 적용결과 초기설계안보다 경제적이며 친환경적인 최적 설계안을 제시할 수 있음을 확인하였다.
Recently, several promising multiobjective evolutionary algorithm such as SPEA. NSGA-II, PESA, and SPEA2 have been developed. In this paper, we also propose a new multiobjective evolutionary algorithm that compares to them. In the algorithm proposed in this paper, we introduce a novel concept, “inherited age” and total algorithm is executed based on the inherited age concept. Also, we propose a new sharing algorithm, called objective classication sharing algorithm(OCSA) that can preserve the diversity of the population. We will show the superior performance of the proposed algorithm by comparing the proposed algorithm with other promising algorithms for the test functions.
본 연구에서는 개체명 인식의 성능을 향상시키기 위해, 가중 투표 방법을 이용하여 개체명 인식 모델을 앙상블 하는 방법을 제안한다. 각 모델은 Conditional Random Fields의 변형 알고리즘을 사용하여 학습하고, 모델들의 가중치는 다목적 함수 최적화 기법인 NSGA-II 알고리즘으로 학습한다. 실험 결과 제안 시스템은 $F_1Score$기준으로 87.62%의 성능을 보여, 단독 모델 중 가장 높은 성능을 보인 방법보다 2.15%p 성능이 향상되었다.
The paper concerns topology and geometry optimization of statically determinate beams with arbitrary number of supports. The optimization problem is treated as a bi-criteria one, with the objectives of minimizing the absolute maximum bending moment and the maximum deflection for a uniform gravity load. The problem is formulated and solved using the Pareto optimality concept and the lexicographic ordering of the objectives. The non-dominated sorting genetic algorithm NSGA-II and the local search method are used for the optimization in the Pareto sense, whereas the genetic algorithm and the exhaustive search method for the lexicographic optimization. Trade-offs between objectives are examined and sets of Pareto-optimal solutions are provided for different topologies. Lexicographically optimal beams are found assuming that the maximum moment is a more important criterion. Exact formulas for locations and values of the maximum deflection are given for all lexicographically optimal beams of any topology and any number of supports. Topologies with lexicographically optimal geometries are classified into equivalence classes, and specific features of these classes are discussed. A qualitative principle of the division of topologies equivalent in terms of the maximum moment into topologies better and worse in terms of the maximum deflection is found.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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