Uncertainty and Sensitivity Analysis 

• توجه شود که دراین  قسمت منظور از آنالیز حساسیت؛ Sensitivity analasis(SA) و آنالیز عدم قطعیت؛ uncertainty analysis(UA) می باشد.

شبیه‌سازی عملکرد ساختمان یک فرآیند بسیار پیچیده است. برخی یا همه ی ورودی‌های مدل، اغلب بهترین برآورد و ساده‌سازی موجود هستند که لزوما واقعیت را به طور کاملارایه نمی‌کنند. این عدم قطعیت‌ها در متغیرهای ورودی می‌تواند ناشی از موارد زیر باشد:

-  نبود آگاهی کامل در مورد جزییات ساختمان در مراحل مختلف فرآیند طراحی.

-  گسترش تولید و کیفیت مونتاژ اجزای ساختمان.

-  رفتار غیرقابل‌پیش‌بینی ساکنانساختمان.

-  عدم اطمینان در پیش‌بینی آب و هوا به خاطر تغییر اقلیم و اطلاعات آب و هوایی نامطمئن به دلیل استفاده از داده‌های مصنوعی.

این عدم اطمینان در ورودی‌ها حد اطمینان ما را در خروجی مدل محدود می‌کند، یعنی نتایج مدل شبیه‌سازی به طور بالقوه نادرست هستند. این خطاها در آنالیز عدم قطعیت (uncertainty analysis) تعیین شده‌اند که خروجی شبیه‌سازی را با عنوان "احتمالی ( probabilistic) " به جای "قطعی ( deterministic ) " تعریف می‌کند.

یک قسمت مرتبط با تحلیل عدم قطعیت، آنالیزحساسیت (sensitivity analysis) است. در حالی که تحلیل عدم قطعیت روشی برای تعیین کمیت تغییرپذیرییک خروجی مدل ناشی از عدم قطعیت در یک یا چند متغیر ورودی است، آنالیز حساسیت، مطالعه موضوعی است که تعیین می کندعدم قطعیت در هر خروجی شبیه‌سازی چه مقدار و به کدام ورودی ها مربوط وابسته است.

مدل‌سازی خوب نیازمند ارزیابی میزاناعتماد به مدل است. این امر ابتدا مستلزم تحلیل عدم قطعیت، یعنی تعیین مقدار عدم قطعیت در هر یک از نتایج مدل و سپس آنالیز حساسیت، یعنی ارزیابی میزان تاثیر هر ورودی در عدم قطعیت خروجی ها می‌باشد. تحلیل حساسیت به وسیله ی اهمیت، قدرتو ارتباط ورودی‌ها در تعیین تغییرات در خروجی ،اولویت بندی می شود.

فرایند محاسبه ی دوباره تحت تاثیر فرضیات جدید برای تعیین تاثیر یک متغیر،در آنالیز حساسیت میتواند برای اهداف گونانوگونی به کار گرفته شود:

-  تست میزان قابل اعتماد بودن نتایجبا وجود عدم قطعیت در ورودی ها.

-  افزایش درک روابط بین متغیرهای ورودی و خروجی.

-  کاهش عدم قطعیت، از طریق شناسایی ورودی‌هایی که باعث ایجاد عدم قطعیت قابل‌توجه در خروجی می‌شود و بنابراین باید کانون توجه باشند.

-  ساده سازی مدل - اصلاح ورودی های مدل که هیچ تاثیری بر خروجی ندارند و یا شناسایی بخش‌های اضافی ساختار مدل.

-  بهبود ارتباطات بین افرادی که کار مدل سازی را انجام می دهند با افراد ارشد که تصمیم نهایی را میگیرند (به عنوان مثال با ارایه پیشنهادهای بیشتر، قابل‌فهم تر،و قانع‌کننده).

-  حمایت از یک فرآیند بهینه‌سازی طراحی با محدود کردن فضای جستجو و تعداد عوامل تاثیر گذار به مهم‌ترینآن‌ها.

-  یک تست حساسیت اولیه می‌تواند با تمرکز بر حساس‌ترین پارامترها، مرحله کالیبراسیون را آسان کند.

روش اصلی آنالیز حساسیت و عدم قطعیت

مرحله ۱: اندازه گیری عدم قطعیت در هر ورودی (به عنوان مثال،بازه های در نظر گرفته شده برای ورودی ها یا توزیع احتمالی هر ورودی).باید توجه داشت که انجام دقیق این کار می‌تواند دشوار باشد، با این وجود روش‌های زیادی برای مشخص کردن چگونگی توزیع عدم قطعیت از داده‌های ذهنی اعمال شده، وجود دارند.

مرحله ۲: تعیین خروجی ای از مدل که باید تحلیل شود (هدف مورد نظر باید یک رابطه مستقیم با مساله حل شده توسط مدل داشته باشد).

مرحله ۳: اجرای چندین باره مدل با استفاده از روش‌های نمونه‌برداری مناسب و عدم قطعیت ورودی.

مرحله۴: استفاده از نتایج خروجی‌ مدل برای محاسبه مقدار حساسیت های مورد نظر.

شکل زیر یک طرح ایده‌آل از آنالیز حساسیت مبتنی بر نمونه‌برداری را نشان می‌دهد. عدم قطعیت هایی که ناشی از منابع مختلف (خطا در داده‌ها، رویه تخمین پارامتر، ساختارهای مدل جایگزین) هستند؛ از طریق مدل برای تحلیل تکثیر می‌شوند و اهمیت نسبی آن‌ها از طریق آنالیز حساسیت تعیین می‌شود.

اجرا و پیاده سازی در دیزاین بیلدر

در دیزاین بیلدر،برای تحلیل عدم قطعیت و حساسیت، روش‌های نمونه‌برداری مختلف و طیف وسیعی از توزیع‌های احتمالی برای پارامترهای ورودی پشتیبانی می‌شوند. نتایج حاصل از ورودی‌های نمونه‌گیری شده تخمین میزان عدم قطعیت را نشان می‌دهد. روش تحلیل حساسیت به کار گرفته‌شده در DesignBuilder تحلیل رگرسیون است؛همچنین هر تعدادی از متغیرهای طراحی را می توان در تحلیل هر کدام از خروجی‌های انتخاب‌شده در نظر گرفت. میتوان تحلیل حساسیت و عدم قطعیت را با استفاده از ورودی‌ها و خروجی‌های چندگانه انجام داد، هر تحلیل خروجی در حقیقت یک تحلیل مستقل خواهد بود.

به عنوان مثال، یک آنالیز عدم قطعیت و حساسیت برای کل انتشار کربن(carbon emission)  ساختمان ممکن است شامل یک طراحی پایه باشد که دیواره های مختلف و مصالح سقف، تعداد پنجره و نوع آن ها، درجه سایه اندازی و سیستم‌های    HVAC  مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته باشد. نتایج تجزیه وتحلیل عدم قطعیتممکن است به صورت گرافیکی به شکلهیستوگرام نشان دادهشود که نشان‌دهنده تغییر در کل انتشار کربن است. نتایج آنالیز حساسیت برای خروجی (انتشار کل کربن)می تواند به صورت گرافیکی به شکل نمودار میله‌ای نمایش داده شود، که در آن هر میله یک متغیر ورودی را نشان می‌دهد؛اندازه هر میله بیانگر اهمیت نسبی هر متغیر است. طولانی‌ترین نوار بیانگر مهم‌ترین / حساس‌ترین ورودی برای خروجی انتخاب‌شده است. علامت میله ها بیان می کند که آیا رابطه بین ورودی و خروجی مستقیم است یا غیر مستقیم. یک مقدار مثبت به این معنی است که افزایش در مقدار متغیر ورودی منجر به افزایش در نتیجه خروجی و بالعکس می‌شود.

برای شروع تحلیل عدم قطعیت و حساسیت به صفحه Simulation بروید و روی تب Optimisation + UA / SA کلیک کنید. از صفحه شبیه‌سازی Optimisation + UA / SA، می توان:

• *  ویرایش تنظیمات تحلیل عدم قطعیت و حساسیت (خروجی و ورودی های طراحی). این اولین قدم مورد نیاز قبل از اجرای اولین آنالیز است.
• *  اجرای تحلیل عدم قطعیت حساسیت با انتخاب گزینه ی Update که صفحه ی مربوط به تنظیمات محاسبات(Calculation Options Dialog) را باز می کند .
• *  نمایش نتایج تحلیل انجام شده.