การออกแบบโครงข่ายท่อเหมาะสมสุดแบบหลายเป้าหมายด้วยวิธีวิวัฒนาการ

การศึกษานี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อศึกษาการออกแบบระบบโครงข่ายท่อประปาเหมาะสมสุดแบบหลายเป้าหมาย โดยประยุกต์ใช้วิธีการศึกษาการหาค่าเหมาะสมสุดแบบหลายเป้าหมายด้วยขึ้นตอนวิวัฒนาการ (Multiobjective Evolutionary Algorithms, MOEAs) กับโปรแกรมออกแบบทางวิศวกรรม โดยคัดเลือกวิธีการศึกษา 5 วิธีการ ได้แก่ PSO, SPEA2, NSGAII, PAES และ PBIL ในการสร้างชุดตัวแปรออกแบบ ได้ปรับเปลี่ยนการเข้ารหัสทั้งแบบการใช้เลขฐานสองและจำนวนจริงเพื่อดำเนินการศึกษาเปรียบเทียบทั้งสมรรถนะและผลลัพธ์ของค่าเป้าหมายการออกแบบ 3 เป้าหมาย ซึ่งประกอบด้วย การหาราคะระบบท่อที่ต่ำสุด การหาค่าการสูญเสียเฮดหลักรวมที่ต่ำที่สุด และการหาความยืดหยุ่นของระบบท่อสูงสุด
สำหรับกรณีศึกษาจังวัดยโสธร ผลการศึกษาพบว่าวิธีวิวัฒนาการทั้งหมดสามารถให้ผลเฉลยโครงข่ายการกระจายน้ำสำหรับแต่ละปัญหาการออกแบบได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้เมื่อศึกษาเปรียบเทียบสมรรถนะโดยใช้ค่า GD และ HV พบว่าสำหรับการศึกษากับปัญหาขนาดเล็กนั้น NSGAII และ PSO แบบที่ใช้จำนวนจริงในการเข้ารหัสมีสมรรถนะเป็นอันดับที่ 1 และ 2 ตามลำดับ ส่วนปัญหาขนาดใหญ่นั้น SPEA2 และ NSGAII แบบใช้จำนวนจริงมีสมรรถนะเป็นอันดับที่ 1 และ 2 ตามลำดับ และสำหรับการเข้ารหัสแบบใช้ตัวเลขฐานสองนั้น พบว่า ให้สมรรถนะที่ต่ำกว่าการใช้ตัวเลขจำนวนจริง
ในการศึกษาครั้งนี้ยังได้มีการปรับปรุงวิธีวิวัฒนาการแบบใหม่ โดยได้ปรับปรุงจาก PBIL เดินร่วมกับวิธีดิฟเฟอเรเชียลอีโวลูชัน (Differential Evolution; DE) ได้วิธีการใหม่ที่เรียกว่า DEPBIL เมื่อประยุกต์ใช้วิธีนี้กับระบบประปายโสธรพบว่า DEPBIL มีสมรรถนะที่ดีในระดับหนึ่ง โดยเมื่อประยุกต์ใช้กับปัญหาขนาดเล็กจะมีสมรรถนะที่สูงกว่าปัญหาขนาดใหญ่ นอกจากนี้ การศึกษานี้ยังได้สาธิตการออกแบบเพื่อหาโทโปโลยีของระบบท่อโครงข่ายที่เหมาะสมกับตัวอย่างโครงข่ายท่อที่กำหนด 2 รูปแบบ คือ ขนาด 4x4 และ 7x7 จุดเชื่อมต่อและทำการทดสอบกับระบบประปาจริงขนาดเล็ก คือ ระบบประปาชุมพลบุรี โดยทำการพัฒนา Network Repair Technique (NRT) ซึ่งเป็นเทคนิคที่พัฒนาขึ้นเพื่อการซ่อมแซมการเชื่อมโยงเส้นท่อกับจุดเชื่อมต่อให้สามารถส่งน้ำได้ตามความต้องการ จากนั้นได้ประยุกต์ใช้ NRT กับ MOEAs เพื่อปรับปรุงโทโปโลยีของโครงข่ายท่อให้มีความเหมาะสมกับการใช้งานโดยมีการออกแบบขนาดของชุดท่อไปพร้อมกันและเมื่อประยุกต์ใช้ PSO SPEA2 NSGAII และ DEPBIL พบว่า NRT สามารถประยุกต์ใช้ได้กับระบบประปาชุมพลบุรี ซึ่งผลการศึกษาสามารถให้แนวทางเลือกในการกำหนดทั้งรูปแบบโครงข่ายและขนาดของท่อไปพร้อมกัน และเมื่อพิจารณาการสูญเสียเฮดหลักรวมที่ใกล้เคียงกันแล้วพบว่า ราคาค่าระบบท่อทั้งหมดลดลงถึงร้อยละ 35