การประยุกต์ใช้ขั้นตอนวิธีเชิงวิวัฒนาการสำหรับการวิเคราะห์และลดปริมาณรูพรุนในการหล่อโลหะอะลูมิเนียมผสม

Abstract

โลหะผสมเป็นรูปแบบของวัสดุที่มีการใช้งานตั้งแต่สมัยอดีตกาล การพัฒนาทางโลหะวิทยาและวัสดุศาสตร์ที่มีควบคู่กับมันมาทำให้ทุกวันนี้มันทรงคุณภาพและเป็นที่แพร่หลายและจะเป็นเป็นได้มากกว่านี้ในอนาคต หนึ่งในโลหะผสมที่ใช้กันมากคืออะลูมิเนียมผสมด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่นในแง่ของการขึ้นรูป ความแข็งแรงและน้ำหนัก แต่ปัญหาสำคัญหนึ่งของอะลูมิเนียมหล่อผสมนั้นคือรูพรุนที่ทำให้วัสดุมีคุณสมบัติด้อยลง วิทยานิพนธ์นี้จึงเป็นการวิจัยเพื่อหาแนวทางในการลดปริมาณรูพรุนจากการหล่ออะลูมิเนียมผสม การพัฒนาทางคอมพิวเตอร์นั้นเป็นที่โดดเด่นมากในช่วงครึ่งทศวรรษที่ผ่านมาทั้งทางด้านอุปกรณ์และศิลปวิทยาการ หนึ่งในนั้นมีศาสตร์ที่เน้นการหาจุดที่ดีที่สุดสำหรับปัญหาต่าง ๆ นั่นก็คือหัวข้อการหาจุดที่ดีที่สุด ในเรื่องการหาจุดที่ดีที่สุดนั้นมีการประยุกต์ใช้ความรู้มากมายทางคณิตศาสตร์มาใช้เพื่อให้สามารถหาจุดที่ดีที่สุดสำหรับปัญหาที่ยากแก่การวิเคราะห์ได้ เครื่องมือหนึ่งของการหาจุดที่ดีที่สุดที่โดดเด่นและใช้งานกันอย่างกว้างขวางในปัจจุบันคือขั้นตอนวิธีเชิงวิวัฒนาการ (Evolutionary Algorithm) โดยแม้ว่าจะใช้ทรัพยากรการประมวลผลค่อนข้างสูงและกินเวลาแต่ถ้าได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมต่อปัญหาก็สามารถทำให้การหาจุดที่ดีที่สุดมีประสิทธิภาพมากขึ้นได้ วิทยานิพนธ์นี้จึงตั้งใจนำเสนอการนำขั้นตอนวิธีเชิงพันธุกรรม (Genetic Algorithm) และการวิวัฒนาการเชิงผลต่าง (Diffrential Evolution) มาปรับปรุงใช้กับการทำนายปริมาณรูพรุนในโลหะอะลูมิเนียมผสมด้วยการสร้างโมเดลฟังก์ชันขึ้นมาอธิบายแนวโน้มการเกิดรูพรุนและหาส่วนผสมที่ทำให้เกิดปริมาณรูพรุนน้อยที่สุดจากโมเดลฟังก์ชันที่สร้างขึ้นในลำดับถัดมา โดยผลการปรับปรุงเป็นที่น่าพอใจและสามารถสร้างสมการทำนายรูพรุนที่มีค่าความผิดพลาดไม่มากได้รวมถึงสามารถหาส่วนผสมที่ทำให้เกิดปริมาณรูพรุนน้อยที่สุดของสมการทำนายได้เช่นกัน