知識(shí)工程在船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

王璞釗 張兵

摘要：船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量是一種涵蓋了多項(xiàng)制約因素和設(shè)計(jì)的離散變量，進(jìn)一步引發(fā)了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的多峰性、高度非線性等問題，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須由相關(guān)的專業(yè)人士進(jìn)行協(xié)助，并嚴(yán)格遵守國家規(guī)定的設(shè)計(jì)規(guī)章規(guī)范，正是因?yàn)槠淠：?、綜合性等特點(diǎn)較強(qiáng)，所以有關(guān)人士研發(fā)出把知識(shí)工程應(yīng)用于船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，以此實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化數(shù)學(xué)模型和參數(shù)化結(jié)構(gòu)間的轉(zhuǎn)變。本文針對(duì)知識(shí)工程在船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行深入分析和研究，提出一些看法，希望可以給有需人士提供參考。

關(guān)鍵詞：知識(shí)工程;船舶結(jié)構(gòu);優(yōu)化設(shè)計(jì)

船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程是非常復(fù)雜繁瑣的，其會(huì)涉及到多項(xiàng)設(shè)計(jì)變量、類型非常多、制約因素也很多的問題，導(dǎo)致其具備多峰性、高度非線性等特點(diǎn)，如果科學(xué)提升離散型變量的有效性是當(dāng)前需要重點(diǎn)關(guān)注和解決的問題。例如經(jīng)驗(yàn)性、全面性、模糊性等等都是船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，因此在進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，把計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)優(yōu)化理論和結(jié)構(gòu)工程特點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)整合并應(yīng)用，是一件非常有意義和價(jià)值的事情，應(yīng)用前景非常寬泛。目前其他國家的研究重點(diǎn)是研發(fā)更好的算法，但是沒有重視結(jié)合應(yīng)用在設(shè)計(jì)過程中積累下來的專業(yè)人士經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以及設(shè)計(jì)規(guī)范等專業(yè)知識(shí)，想要實(shí)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用有關(guān)知識(shí)就可以采取知識(shí)工程（Knowledge-based Engineering，KBE）技術(shù)來完成，其可以把結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算量縮減，還可以把優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)用戶的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)要求降低，進(jìn)一步提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力目前在關(guān)于把知識(shí)工程應(yīng)用于模具、飛機(jī)等領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中有了良好發(fā)展，但是關(guān)于研究應(yīng)用于船舶優(yōu)化設(shè)計(jì)中的缺很少，這就需要有關(guān)人士進(jìn)行積極探索和發(fā)現(xiàn)。

一、知識(shí)工程在船舶設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用分析

（一）船舶設(shè)計(jì)制造中知識(shí)工程應(yīng)用研究概述

通過繼承、衍生、整合、管理知識(shí)等手段，經(jīng)過多個(gè)領(lǐng)域異構(gòu)知識(shí)系統(tǒng)、多種表達(dá)方式知識(shí)集成的分布式開放設(shè)計(jì)環(huán)境就形成了知識(shí)工程，其目標(biāo)就是不斷提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，這就需要尋找更多具備創(chuàng)新能力的工程設(shè)計(jì)技術(shù)方法。社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，船舶制造行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，客戶對(duì)船舶設(shè)計(jì)制造技術(shù)有了更高的要求，有關(guān)企業(yè)要想提高競(jìng)爭(zhēng)力和船舶設(shè)計(jì)制造質(zhì)量，就可以選擇應(yīng)用知識(shí)工程?，F(xiàn)今關(guān)于研究在船舶設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用知識(shí)工程的問題，取得了一定的進(jìn)展，而且涉及內(nèi)容較為廣泛。例如在設(shè)計(jì)和制造軍用艦船時(shí)，有關(guān)人士深入研究了把軍艦設(shè)計(jì)制造資料和數(shù)據(jù)信息變?yōu)樵O(shè)計(jì)制造所需的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)問題，結(jié)果在設(shè)計(jì)制造軍艦時(shí)取得了較好的研究成果。還有就是在設(shè)計(jì)制造船舶時(shí)，研究在船舶設(shè)計(jì)制造中通過應(yīng)用知識(shí)工程的理論知識(shí)和專業(yè)技術(shù)，進(jìn)一步創(chuàng)建船舶知識(shí)建模系統(tǒng)，然后和船舶設(shè)計(jì)制造中的資料信息進(jìn)行互換，采取知識(shí)方法分析船舶結(jié)構(gòu)，在確認(rèn)有關(guān)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)結(jié)合知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，通過這一研究有效提升了船舶設(shè)計(jì)制造工作的效率和質(zhì)量，對(duì)于其行業(yè)發(fā)展具有價(jià)值和意義[1]。在新時(shí)代背景下，隨著船舶制造行業(yè)的快速發(fā)展，在設(shè)計(jì)制造船舶時(shí)綜合應(yīng)用知識(shí)工程和計(jì)算機(jī)技術(shù)，已經(jīng)呈現(xiàn)出一種必然發(fā)展趨勢(shì)。

（二）船舶設(shè)計(jì)制造與知識(shí)工程作用分析

船舶設(shè)計(jì)制造的發(fā)展過程是不斷循環(huán)的，在進(jìn)行設(shè)計(jì)制造時(shí)需要投入大量的時(shí)間和精力，而且其內(nèi)部每個(gè)結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系是非常緊密的，假如在設(shè)計(jì)其中任一結(jié)構(gòu)時(shí)出現(xiàn)問題，其他結(jié)構(gòu)和船舶整體制作效果必然會(huì)受到影響，正是因?yàn)檫@個(gè)問題，在進(jìn)行設(shè)計(jì)制造時(shí)具備完善的理論知識(shí)體系和足夠的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)是具有重要意義和價(jià)值的。在船舶設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用知識(shí)工程，便于獲取關(guān)于開展工作所需用到的規(guī)范知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并將其保存下來，在日后進(jìn)行工作時(shí)還可以用其作為參考，如此一來，在日后進(jìn)行船舶設(shè)計(jì)制造工作時(shí)可以縮短設(shè)計(jì)花費(fèi)時(shí)長，保障提升工作質(zhì)量和效率。通過對(duì)當(dāng)前船舶設(shè)計(jì)制造行業(yè)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行分析和研究，可以發(fā)現(xiàn)有些單位在開展實(shí)際工作時(shí)，沒有及時(shí)對(duì)有關(guān)知識(shí)進(jìn)行歸納整理，同行業(yè)間的設(shè)計(jì)制造技術(shù)心得和經(jīng)驗(yàn)的共享性較差，很多單位經(jīng)常重復(fù)出現(xiàn)同樣的錯(cuò)誤，致使用于進(jìn)行船舶設(shè)計(jì)制造的時(shí)間過長，也沒有充足、全面的有關(guān)知識(shí)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)作為支撐，導(dǎo)致其嚴(yán)重缺失規(guī)范性，阻礙了其行業(yè)獲取更好的發(fā)展前景，急需進(jìn)行改正和完善[2]。

二、知識(shí)工程在船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

應(yīng)用知識(shí)工程進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要就是通過對(duì)于船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的進(jìn)行把握基礎(chǔ)上，按照船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)，對(duì)于船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行把握控制，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一種方法手段。因此，應(yīng)用知識(shí)工程進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，首先需要進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)所需要的知識(shí)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建立。其中，知識(shí)庫系統(tǒng)是對(duì)于船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)以及規(guī)范要求、設(shè)計(jì)案例等知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行集成的一個(gè)系統(tǒng)，通過這一系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)建，將船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的設(shè)計(jì)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)、資料信息等進(jìn)行統(tǒng)一的收集和整體歸納，在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行參考應(yīng)用，不僅能夠保證設(shè)計(jì)過程的規(guī)范化，同時(shí)還能夠有效縮短船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的周期，在一定程度上也能夠?qū)τ诖敖Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行保障。需要注意的是，所設(shè)計(jì)建立的知識(shí)庫系統(tǒng)需要包含船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用到的資料信息以及技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的搜索、查詢、獲取、維護(hù)、更新、保存等作用功能[3]。

其次，應(yīng)用知識(shí)工程進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，由于船舶本身的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，因此在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，不僅設(shè)計(jì)內(nèi)容比較多，并且還具有較多的離散變量，像船舶結(jié)構(gòu)骨材的間距以及板材厚度、型材樣式設(shè)計(jì)等，并且不同設(shè)計(jì)變量的設(shè)計(jì)要求與規(guī)定內(nèi)容之間也有區(qū)別，因此就導(dǎo)致船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有突出的非線性與多峰性特征。針對(duì)這一情況，通過知識(shí)工程應(yīng)用進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠有效的解決船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的離散變量問題，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型之間的相互轉(zhuǎn)換，以此保證船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)效果

三、結(jié)束語

總而言之，在船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用知識(shí)工程，有著較為顯著的優(yōu)勢(shì)，可以有效縮短用于設(shè)計(jì)制造船舶所花費(fèi)的時(shí)間、提升質(zhì)量，進(jìn)一步提升船舶設(shè)計(jì)制造單位的競(jìng)爭(zhēng)力，是一項(xiàng)值得研究和推廣的設(shè)計(jì)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]管官，林焰，紀(jì)卓尚.基于知識(shí)的船體結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J].船舶力學(xué)，2017，21（4）：472-483.

[2]李記順，張永亮，侯立軍.知識(shí)工程在船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].農(nóng)家科技旬刊，2014.

[3]基于知識(shí)工程的集裝箱船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化[D].上海交通大學(xué)，2014.