基于人机合作的船舶管路三维布局优化设计方法研究

基本信息
批准号:51209034
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:王运龙
学科分类:
依托单位:大连理工大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:林焰,陈明,李楷,张彦儒,陈立,刘鎏,王晨
关键词:
人机合作演化算法船舶管路布局优化
结项摘要

The ship piping routing optimization is combinatorial optimization problem with performance constraints in 3D space. Its main difficulties lie in computing complexity, engineering complexity and practical application complexity. It is difficult to solve the problem just by using the computer intelligence. The key to solve the optimization problem of ship piping layout is how to make better use of the designer intelligence in the cooperation between the man and machine. The project puts forward a design method for ship piping routing optimization in three-dimensional based on human-computer cooperation which could make full use of the advantages of the designer and computer. The artificial individuals (manual solution) and algorithm individuals (algorithm solution) will be combined with each other at the level of the evolutionary algorithm gene in the design method. Using the theory research and simulation experiments combining strategy, the project researches on the combination mechanism of the artificial solution and the algorithm solution, the construction and update of manual solution which is based on evolutionary algorithms in order to find the effective combination between artificial solution and algorithm solution. Based on the analysis of the complex space structure of ship, complex constraints and the multiple optimization objectives, the environment model and the dynamic optimization model which is based on the man-machine cooperation would be set up, then propose the ship pipe routing optimization algorithm which is based on man-computer cooperation. At last, the project makes use of virtual simulation technology in relevant theory and methods for verification and improvement based on the projects of ship pipe routing design of the FPSO/LNG ship. The research achievement of the project will provide theory method and technical support for our ship pipe routing automation intelligent design.

船舶管路布局优化问题属于带性能约束的组合优化问题,存在计算复杂性、工程复杂性和工程实用化复杂性三重求解难度,单纯采用计算机很难进行有效求解。解决船舶管路布局优化问题的关键是如何发挥人的作用,使人机更好的结合。本项目提出基于人机合作,发挥人机各自特长,将人工个体(人工解)与算法个体(算法解)在演化算法基因层面进行结合的船舶管路三维布局优化设计方法。项目采用理论研究和仿真实验相结合的策略,从人工解与算法解的结合机理入手,研究人工解的构造及更新方法,人工解与算法解的有效结合方式,分析船舶管路复杂布局环境、繁杂约束条件、多重优化目标,建立复杂船舶空间结构环境模型和基于人机合作的船舶管路布局动态优化模型,提出基于人机合作的船舶管路布局优化算法。最终依托合作单位FPSO/LNG实船管路设计项目,利用虚拟仿真技术进行相关理论方法的验证和完善,为我国船舶管路自动化、智能化设计提供一定的理论方法和技术支撑。

项目摘要

船舶管路布局优化问题属于带性能约束的组合优化问题,存在计算复杂性、工程复杂性和工程实用化复杂性三重求解难度,单纯采用计算机很难进行有效求解。本项目在充分考虑和利用设计人员的专业知识和经验,发挥人机各自特长,提出了基于人机合作,人工解与算法解在演化算法基因层面上进行结合的船舶管路三维布局优化设计方法,为复杂船舶管路的自动化、智能化设计提供了一种新方法;项目在提出船舶布局优化中“人机合作”的可操作性解决方案,实现人工个体和算法个体有效结合的基础上,建立了基于人机合作的船舶管路布局动态优化模型,为新方法的应用奠定了模型理论基础。在将复杂的管路布局优化问题分解为单管路布局问题、多管路并行布局问题和分支管路布局问题的基础上,分别提出了基于人机合作的布局优化算法,同时利用仿真技术进行理论方法的验证和完善,使算法具有更好的计算稳定性,增强解决实际工程问题的实用性,为新方法的应用奠定算法理论基础。该项目的研究为我国船舶管路自动化、智能化设计提供一定的理论方法和技术支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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