地下结构实际工程方法

对一个实际问题进行最优化，我们往往不是通过直接对实际系统进行试验获得最优解。而往往是通过另外一条路径，实际系统→模型→模型最优化→实际系统最优化→实际系统，它是首先对实际系统建模，然后在计算机上对系统模型最优化，再把模型的最优解转换成相应的有物理意义的项予以实现。求解一个实际工程最优化问题，大致可分为下列六个主要步骤：

1）确定实际问题的最优化数学模型。

2）求解的准备。这一步的主要工作是：对问题与模型作些简单修正，把它调整成计算机运算所需的形式，避免一些潜在的数值计算困难，提高计算的有效性，识别一些能指导实际计算的模型结构特征。

3）选择一个合适的最优化算法。

4）为所选的算法准备一个有效的计算机执行策略。

5）在计算机上进行运算，对问题和算法的参数进行必要的调整，求出数值解。(www.xing528.com)

6）用实际系统对所得的可靠解进行解释，并且执行这个解。

上面各步中，最费时间与经费的是数学模型的建立、求解的准备，以及在计算机上进行最初的调试工作。遗憾的是，这几方面的知识是一些不容易区别、分析和讲授的技艺，掌握它们的较好方法是从实践中学习，并对过去成功和失败的经验作出仔细的分析。至于最优化算法的计算机程序，在大多数的工程应用中，都是使用经过考核的现成软件，可以从已有的程序库中获得，也可以向软件公司购买或租用。

在应用最优化技术时，对这门技术在工程设计中所起的作用要有全面的评估。工程设计从广义上讲，可指在工程项目中，为追求某些立项目标而进行的各种决策，所以它不仅包括对新产品、新系统的设计，而且也包括了对已有设备与过程的改造、调优，以及工程计划的制订等方面。在工程设计中，如果能有效地使用最优化技术，一般能很大程度地缩短工程设计的时间，产生一些有较大改进、效率较高、能获得明显经济效益的决策。但是有一点很重要，作为一个工程决策者必须理解：工程最优化技术是在实际问题模型化的基础上运用计算机数值计算技术来得到决策的，因而得到的几乎总是近似的最优设计，极少会得到绝对的最优设计，盲目地追求绝对“最优”，最终得到的往往是最优“最大”的失望。比较切合实际的认识是，与传统设计通常只能产生可行设计方案相比，工程最优化技术是一种使用比较简便、能很大程度上提高设计效率和水平、产生较优设计的工具。

这里就几个在最优化实践中较为重要的问题给出一些使用指南与建议。