Topology Optimization คือ รูปแบบหนึ่งของงานการกําหนดแบบโครงสร้าง (Structural Optimization) ซึ่งใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (Mathematical model) ในการจำลองโครงสร้างของชิ้นส่วน หรือวัสดุ ในคอมพิวเตอร์ เพื่อให้ได้โครงสร้างที่มีประสิทธิภาพสูงสุด โดย Topology Optimization มีคุณสมบัติโดดเด่นในด้านความอิสระของการออกแบบโครงสร้าง ซึ่งนอกจากรูปทรงแล้ว ยังสามารถเพิ่ม หรือลดรูบนโครงสร้างได้อีกด้วย

สำนักงานคณะรัฐมนตรีประเทศญี่ปุ่น ได้เลือกเทคนิค Topology Optimization นี้ ให้เป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยภายใต้โครงการ Strategic Innovation Program (SIP) เพื่อยกระดับการออกแบบให้มีประสิทธิภาพ และมีความรวดเร็วมากยิ่งขึ้น ซึ่งได้ปรากฏผลลัพธ์ที่น่าพอใจ เช่น การร่วมวิจัยระหว่างสำนักงานคณะรัฐมนตรี กับ YUSHIN PRECISION EQUIPMENT ในการใช้เทคนิคนี้ พัฒนากระบวนการฉีดพลาสติกด้วยหุ่นยนต์ จนได้เป็นหุ่นยนต์ที่มีคุณสมบัติในการผลิตชิ้นงานที่คงทน น้ำหนักเบา และมีความเร็วในการผลิตสูงที่สุดในโลกในขณะนี้

แม้ Topology จะมีที่มาจากคำว่า “การเรียนรู้สถานที่” แต่ในทางอุตสาหกรรมแล้ว คำนี้ ถูกใช้ในความหมายของการผลิตโครงสร้างที่มีรู ต่างจากการออกแบบที่ผ่าน ๆ มาซึ่งโฟกัสไปที่การปรับเปลี่ยนรูปทรงภายนอกของโครงสร้างเป็นหลัก ส่งผลให้การออกแบบโครงสร้างด้วยวิธีการนี้มีอิสระมากยิ่งขึ้น รวมถึงได้โครงสร้างที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นอีกด้วย

การนำมาใช้ในภาคอุตสาหกรรม

แนวคิด Topology Optimization ถูกเสนอเข้าสู่ภาคการศึกษาเป็นครั้งแรกเมื่อปี 1988 โดยศาสตราจารย์ Martin Philip Bendsoe แห่ง Technical University of Denmark และศาสตราจารย์ Noboru Kikuchi แห่ง University of Michigan ก่อนจะเข้าสู่ภาคอุตสาหกรรมการผลิตในภายหลัง 

ปัจจุบัน เทคนิคนี้ ถูกนำมาใช้ในการแก้ไขปัญหาโครงสร้างหลายรูปแบบ รวมถึงปัญหาด้านความร้อน ของเหลว และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอีกด้วย ยกตัวอย่างเช่น การนำมาใช้ออกแบบโครงสร้าง EMI (Electromagnetic Interference) Shielding ให้สามารถถ่ายเทความร้อน และกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดี

ส่วนในหมู่ SME เอง ก็มีแนวโน้มว่าเทคนิคนี้จะกลายเป็นที่แพร่หลายในอนาคต สืบเนื่องจากผู้ผลิต CAD หลายราย ที่มีความพยายามในการพัฒนาโปรแกรม CAD ให้รองรับเทคนิคนี้ เพื่อให้สามารถทำการออกแบบ และปรับแต่งโครงสร้างได้โดยอัตโนมัติอีกด้วย