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Hierarchical Modeling and Architecture Optimization: Review and Unified Framework

Saves, Paul und Hallé-Hannan, Edward und Bussemaker, Jasper und Diouane, Youssef und Bartoli, Nathalie (2025) Hierarchical Modeling and Architecture Optimization: Review and Unified Framework. Structural and Multidisciplinary Optimization. Springer. ISSN 1615-147X. (eingereichter Beitrag)

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Kurzfassung

Simulation-based problems involving mixed-variable inputs frequently feature domains that are hierarchical, conditional, heterogeneous, or tree-structured. These characteristics pose challenges for data representation, modeling, and optimization. This paper reviews extensive literature on these structured input spaces and proposes a unified framework that generalizes existing approaches. In this framework, input variables may be continuous, integer, or categorical. A variable is described as meta if its value governs the presence of other decreed variables, enabling the modeling of conditional and hierarchical structures. We further introduce the concept of partially-decreed variables, whose activation depends on contextual conditions. To capture these inter-variable hierarchical relationships, we introduce design space graphs, combining principles from feature modeling and graph theory. This allows the definition of general hierarchical domains suitable for describing complex system architectures. The framework supports the use of surrogate models over such domains and integrates hierarchical kernels and distances for efficient modeling and optimization. The proposed methods are implemented in the open-source Surrogate Modeling Toolbox (SMT 2.0), and their capabilities are demonstrated through applications in Bayesian optimization for complex system design, including a case study in green aircraft architecture.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/218314/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Hierarchical Modeling and Architecture Optimization: Review and Unified Framework
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Saves, PaulNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-5889-2302NICHT SPEZIFIZIERT
Hallé-Hannan, EdwardNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bussemaker, JasperJasper.Bussemaker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5421-6419NICHT SPEZIFIZIERT
Diouane, YoussefNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-6609-7330NICHT SPEZIFIZIERT
Bartoli, NathalieNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-6451-2203NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 Juni 2025
Erschienen in:Structural and Multidisciplinary Optimization
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Verlag:Springer
ISSN:1615-147X
Status:eingereichter Beitrag
Stichwörter:numerical modeling feature model hierarchical domain meta variables mixed variables design space graph Gaussian process
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Digitale Technologien
Standort: Hamburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt > Digitale Methoden der Systementwicklung
Hinterlegt von: Bussemaker, Jasper
Hinterlegt am:06 Nov 2025 11:29
Letzte Änderung:10 Nov 2025 09:13

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