Ontwerpruimte

Ontwerpruimte is in de ontwerpwetenschap en engineering het geheel van alle mogelijke ontwerpoplossingen die voldoen aan de gestelde randvoorwaarden en doelstellingen. In praktische termen kan de ontwerpruimte worden beschreven als een parameterruimte waarin elk punt correspondeert met een specifieke configuratie van ontwerpvariabelen, zoals afmetingen, materialen, geometrie, toleranties en softwareparameters. De omvang van deze ruimte wordt bepaald door functionele eisen, productie- en onderhoudsbeperkingen, kosten, betrouwbaarheid en regelgeving.

De ruimte wordt gekarakteriseerd door drie kerncomponenten: ontwerpvariabelen (de dimensies en keuzes die men kan aanpassen), constraintstellingen (wat niet mag of kan) en doelstellingen (wat men zo goed mogelijk wil realiseren). Variabelen kunnen continu of discreet zijn, en de relatie tussen variabelen en prestaties kan complex en niet-lineair zijn. De ontwerpruimte kan daardoor hoog-dimensionaal en multi-criteria zijn, waardoor optimale of bruikbare oplossingen vaak moeten worden geprioriteerd volgens meerdere criteria.

In het ontwerpproces wordt de ontwerpruimte verkend door ideeëngeneratie, analyse en evaluatie. Methoden zoals design space exploration en multi-objective optimalisatie helpen bij het vinden van oplossingen die de trade-offs tussen prestaties, kosten en risico optimaal balanceren. Visuele weergave zoals pareto-fronten of ruimtelijke kaarten vergemakkeligen begrip van welke ontwerpen concurreren en waar verbeteringen mogelijk zijn. Nadat kandidaten zijn geëvalueerd, selecteert men specifieke ontwerpen voor prototyping of productie, met aandacht voor beschikbaarheid, fabricage en onderhoud.

Uitdagingen bij het werken met ontwerpruimte omvatten de hoge dimensionaliteit, onzekerheid in aannames en de rekentijd van simulaties. Realisme vereist vaak beperkingen en modellen die de werkelijkheid nauw genoeg benaderen, terwijl exploratie voldoende diversiteit moet waarborgen om innovaties niet te missen.