Geri Dön

An integrated multi objective design system in the earlier phases of design: IMODS

Mimari tasarımın erken aşamalarında entegre çok hedefli bir tasarım sistemi: İMODS

PDF İndir

  1. Tez No: 560037
  2. Yazar: SERKAN KOCABAY
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. SEMA ALAÇAM
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mimarlık, Architecture
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Mimari Tasarım Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 113

Özet

Bu tez, mimari tasarımın erken aşamalarında entegre çok hedefli bir tasarım sistemi için genetik algoritma temelli bir çerçeve önerisi sunmaktadır. Erken tasarım aşaması, tasarımcıların eskizlerden 3B modellere kadar çeşitli teknikleri kullandıkları ve fikirlerini geliştirmek için oluşturdukları tasarımın kavramsal ve en çok alternatif geliştirilen dönemidir, ancak yine bu dönemde hesaplamalı sistemler ve bilgisayarlar tasarıma diğer dönemlerden daha az girdi oluşturmaktadır. Bu çalışma erken tasarım aşamasında bilgisayar yardımı ile tasarımcıların karar verme sistemlerine katkıda bulunarak, tasarımların çeşitliliğini, hızını ve kalitesini artıracak bir çerçeve önerisi getirmeyi amaçlamaktadır. Bu çalışmada önceki çalışmalardan farklı olarak, birbirleriyle etkileşen çok hedefler için dinamik ve esnek bir modüler çerçeve geliştirilmiştir. Farklı uygunluk fonksiyonlarına sahip objektif modülleri Rhino / Octopus arayüzüne paralel olarak bağlanarak genetik algoritma yardımı ile hesaplama yapılmaktadır. Tez kapsamında yapılan çalışmada pareto temelli çok hedefli SPEA-2 algoritması kullanılarak oluşturulan çerçeveye, entegre çok hedefli tasarım sistemi (IMODS) adı verilmiştir. SPEA-2 algoritması, NSGA-II algoritması ile birlikte, çok hedefli algoritmalar arasında mimari tasarıma en uygun algoritmalardan biri olarak kabul edilmekle birlikte, yapılan literatür çalışmalarında bu iki algoritmanın benzer sonuçlara ulaştıkları görülmektedir. Bu algoritmalar hiçbir sonucun baskın olmadığı, ancak hiçbir sonucun kötü olmadığı, bir bireyin diğer bireyler arasında bir konuda en iyi olduğu sonuçları içeren bir havuz oluşturmaktadır. Bu havuzdaki en iyi bireyler sonraki nesillere aktarılarak en iyileme prosesi yapılmaktadır. Oluşturulan bu havuzların temsil edildiği yüzeye pareto ön yüzeyi denilmektedir. Bu ön yüzeye bakılarak elde edilen bulgular değerlendirilerek, algoritmaların hesaplama prosesine devam edip etmeyecekleri kararına varılmaktadır. Bu karar aynı zamanda final ürünlerin elde edilmesi anlamına gelmektedir. Bu çerçeve, üretken sistemlerin hedef fonksiyonlar olarak tanımlanarak, entegre bir şekilde çok hedefli genetik algoritmaya paralel bağlanması ile yapılan hesaplamalar sonucunda elde edilen bulguların tasarımcı tarafından yorumlanması ile değerlendirilerek sonuca ulaşmaktadır. Bu sonuçlar tatmin edici olduğunda, algoritma kullanıcı tarafından sonlandırılarak, elde edilen bulgular erken tasarım aşamasında tasarım girdisi olarak kullanılmaktadır. IMODS çerçevesinin kullanımı ile çok hedefli evrimsel algoritmaların (ÇHEA) 3D form üretmedeki potansiyelleri ve sınırlamaları, iki örnek olay çalışmasında ÇHEA'nın etkileri ve rekabet hedeflerinin niteliksel ve niceliksel değişiklikleri tartışılmıştır. Örnek olay incelemelerinin sonuçları, mimari tasarımdaki karar alma süreçlerinin daha önceki aşamalarında geri bildirim sağlamadaki potansiyelleri temel alınarak araştırılmaktadır. Tez 4 bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, araştırma problemi yapılan literatür araştırması ışığında tanımlanmıştır. Yapılan literatür araştırması sonucunda elde edilen bulgular, araştırma problemi ile ilişkilendirilerek, hipotez ortaya konulmuştur. Araştırma probleminin belirlenmesindeki amaç, araştırma problemi kapsamında tanıtılmakta ve yöntemin uygulanması ayrıntılı olarak ele alınmaktadır. Bu bölümde tezde kullanılan frameworkün temelini oluşturan algoritmanın ne şekilde çalıştığı, şemalar yardımı ile anlatılmıştır. 2. bölümde, öncelikle mimari tasarımda en çok kullanılan üretken sistemler olan hücresel özdevinim, biçim gramerleri, L-sistemler, sürü zekası ve evrimsel algoritmalar tanıtılmıştır. Bu sistemlerin tanıtımı yapılırken tezin konusu ile ilişkisi olan çalışmalar ayrıntılı olarak ele alınmıştır. Tez kapsamında geliştirilen algoritmanın çok hedefli evrimsel algoritmaları temel alarak tasarlanması nedeni ile evrimsel algoritmalar konusu ayrı bir başlıkta ele alınarak, genetik algoritma ve çok hedefli genetik algoritmalar detaylıca işlenmiştir. Çok hedefli genetik algoritmalar arasındaki farklılıklar ve avantajlar yine bu bölümde detaylıca ele alınmıştır. Bu bölümde ele alınan konular bir sonraki bölümde detaylıca anlatılmakta olan modelin altyapısını oluşturmuş, bu sayede tasarımda kullanılan model sağlıklı bir zemine oturtulmuştur. 3. bölümde, tezin kapsamında geliştirilen modeli oluşturan çerçeve ayrıntılı olarak tanımlanmıştır. Daha önceki literatür çalışmalarından faydalanılarak geliştirilen çerçevenin bileşenleri detaylıca anlatılarak, hangi şartlar altında ne şekilde çalıştığı açıklanmıştır. Çerçevenin açıklanmasından sonra hipotetik bir arsa yerine, elde edilecek değerlerin daha nesnel değerlendirilebilmesi adına iki problemli alan seçilmiştir. Bu alanlarda yapılan iki örnek olay çalışması ile kullanılan modüller ve kapsam ile elde edilen bulgular yorumlanmıştır. İlk örnek olay çalışmasında kentsel dönüşüm bölgesi olan Fikirtepe, tasarım alanı olarak seçilmiştir. Bu örnek olay çalışmasında, yoğun bir şehir bölgesindeki potansiyeller ve kısıtlamalar, aynı zamanda işverenlerin kısa sürelerde iyi tasarım elde etmek istemelerinin de etkisi göz önünde bulundurularak IMODS'un arsaya uygulanmasıyla ele alınmıştır. Bu örnek olay çalışmasında, imar yönetmeliğinin getirdiği kısıtlama, kentsel dönüşüm yasasının getirmiş olduğu yüksek emsal, zaman faktörü, fiziksel çevre kriterleri, yapının fonksiyon kriterleri, tasarımcı girdileri, kentsel ve çevresel etkenler tasarımı yönlendirici hedef kriterler olarak ele alınmıştır. Bu çalışmada ayrıca çok hedefli ve tek hedefli genetik algortimalar ayrı ayrı çalıştırılarak, elde edilen bulgular değerlendirilmiş ve yorumlanmıştır. Çok hedefli genetik algoritma ile yapılan analizler 1000 nesil boyunca devam ettirilirken, tek hedefli algoritma ile yapılan çalışma 300. nesilde sonlandırılmıştır. Yapılan yorumlanma sonucunda çok hedefli genetik algoritmaların mimari tasarım açısından daha uygun oldukları yorumu, analizler ve çıkarımlar sonucunda yapılmıştır. İkinci örnek olay çalışmasında Diyarbakır suriçi, tarihi ve yıkılmış mimari arka planı nedeniyle seçilmiştir. 2016 yılında geçirdiği tahribat sonrasında devlet tarafından bu bölgedeki mimarinin onarılması adına bir çalışma başlatılmıştır. Bu örnek olay çalışması da elde edilen bulgular ile bu çalışmanın erken tasarım aşamasına katkıda bulunma potansiyellerini incelemektedir. Yapılan çalışmada, imar yönetmeliği, fiziksel çevre kriterleri, yapının fonksiyon kriterleri, tasarımcı girdileri, kentsel ve çevresel etkenler, kullanıcı profili ve bağlam, tasarımı yönlendirici hedef kriterler olarak ele alınmıştır. Bu çalışmada, tarihi ve yıkılmış yerlerin potansiyelleri tartışılmış, yıkılan tarihi örüntünün özellikleri incelenmiştir. Çalışmada kullanılan algoritma 1000 nesil boyunca çalıştırılmış, nedenleri ve proses detaylı şekilde anlatılmıştır. IMODS uygulanarak yıkılan örüntünün, yeniden ela alınması ile birlikte, eklenen ek kriterlerin tasarıma olan etkileri değerlendirilmiş ve yorumlanmıştır Sonuç bölümünde ise, kullanılan algoritma yöntemi ile elde edilen bulgular, önerilen çerçevenin potansiyelleri ve sınırlamaları tartışılmıştır. Kullanılmış olan sistemin avantajları ve dezavantajları, tasarımcılar açısından önemi vurgulanmıştır.Üretken sistemlerin entegre olarak genetik algoritma tabanlı bir çerçevede kullanılmalarının bu çalışmada ne şekilde sonuçlandığı üzerinden çıkarımlar yapılmıştır.. Son olarak, IMODS'un potansiyelleri üzerinden gelecek tahminleri yapılarak, mevcut çalışmanın konusu olan algoritmanın, tasarım ile olan ilişkisi açısından hangi noktalara gidebileceği, tasarım alanına olan katkısının ne boyuta getirilebileceği üzerinden gelecek tahmin ve temennileri yapılmıştır.

Özet (Çeviri)

This thesis introduces an algorithmic framework proposal for an integrated multi-objective design system in the earlier phases of architectural design. Early phase is the conceptual phase of the design in which designers use various of technics from sketches to 3D models and renderings to refine their ideas. In contrast to previous studies, a dynamic and extendible modular framework is developed for multiple conflicting objectives. The objective modules with different fitness functions are connected simultaneously in the Rhino/Octopus interface. In this study, it is discussed that the potentials and limitations of Multi Objective Evolutionary Algorithms (MOEA) in 3D form generation, implications of MOEA in two case studies and the qualitative and quantitative changes of competing objectives. The thesis is composed of 4 chapters. In the 1st chapter, the research problem is defined in the light of literature research. Determining the research problem, the aim is introduced in the scope of the research problem and the application of the method is detailed. In 2nd chapter, as a literature research generative systems used in architectural design, evolutionary algorithms and multi-objective evolutionary algorithms are introduced. In the 3rd chapter, the proposed framework is defined in detail and two case studies are discussed. In the first case study Fikirtepe is chosen as a design site which is an urban transformation zone. In this case study, the potentials and limitations in a dense city zone is discussed by implementing of IMODS on the site. In the second case study walled city of Diyarbakır zone is selected due to its historical and demolished architectural background. In the second case study, the potentials of historical and demolished places are discussed and implementing IMODS, the results are interprated. The outcomes of the case studies are investigated based on their potentiality in providing feedback in the earlier phases of decision support processes in architectural design. In the conclusion part, the potentials and limitation of the proposed framework is discussed. In the last part, future predictions are made due to the expectations of IMODS.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    813652

    Çok amaçlı optimizasyon problemlerinin çözümünde Pareto tabanlı yeni yaklaşımlar

    New approaches on Pareto based for solving multi-objective optimization problems

    MUSTAFA ALTIOK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKonya Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MESUT GÜNDÜZ

  2. Tez No

    528369

    A model based approach for aircraft sensor fault detection

    Uçak sensör hata tespitlerine yönelik model tabanlı yaklaşım

    ÖMÜR SERÇEKMAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    YRD. DOÇ. DR. ALİ TÜRKER KUTAY

  3. Tez No

    46494

    İleri imalat teknolojisi yatırımlarının ekonomik analizi

    The Economic justification of investments in advanced manufacturing technologies

    TAMER ERTAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1995

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. ETHEM TOLGA

  4. Tez No

    660783

    Burun iniş takımı sisteminde shimmy davranışının modellenmesi, analizi, testi ve kontrolü

    Modelling, analysis, test, and control of the shimmy behavior in nose landing gear system

    SENA KOÇAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ

  5. Tez No

    605809

    A model based flight control system design approach for micro aerial vehicles using integrated flight testing and hil simulations

    Küçük boyutlu insansız hava araçları üzerinde sistem tanılama, uçuş kontrol sistem tasarımı ve donanım ile benzetim uygulamaları

    BURAK YÜKSEK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN

Geri Dön