知识工程在船舶结构优化设计中的应用

王璞钊 张兵

摘要：船舶结构设计变量是一种涵盖了多项制约因素和设计的离散变量，进一步引发了结构优化的多峰性、高度非线性等问题，在进行设计时必须由相关的专业人士进行协助，并严格遵守国家规定的设计规章规范，正是因为其模糊性、综合性等特点较强，所以有关人士研发出把知识工程应用于船舶结构优化设计中，以此实现强化数学模型和参数化结构间的转变。本文针对知识工程在船舶结构优化设计中的应用进行深入分析和研究，提出一些看法，希望可以给有需人士提供参考。

关键词：知识工程;船舶结构;优化设计

船舶结构优化设计的过程是非常复杂繁琐的，其会涉及到多项设计变量、类型非常多、制约因素也很多的问题，导致其具备多峰性、高度非线性等特点，如果科学提升离散型变量的有效性是当前需要重点关注和解决的问题。例如经验性、全面性、模糊性等等都是船舶结构设计的特点，因此在进行船舶结构优化设计时，把计算机技术、现代数学优化理论和结构工程特点进行有机整合并应用，是一件非常有意义和价值的事情，应用前景非常宽泛。目前其他国家的研究重点是研发更好的算法，但是没有重视结合应用在设计过程中积累下来的专业人士经验、设计数据以及设计规范等专业知识，想要实现在结构优化设计时运用有关知识就可以采取知识工程（Knowledge-based Engineering，KBE）技术来完成，其可以把结构优化计算量缩减，还可以把优化设计对用户的知识、经验要求降低，进一步提升结构设计能力目前在关于把知识工程应用于模具、飞机等领域的结构优化设计中有了良好发展，但是关于研究应用于船舶优化设计中的缺很少，这就需要有关人士进行积极探索和发现。

一、知识工程在船舶设计制造中的应用分析

（一）船舶设计制造中知识工程应用研究概述

通过继承、衍生、整合、管理知识等手段，经过多个领域异构知识系统、多种表达方式知识集成的分布式开放设计环境就形成了知识工程，其目标就是不断提高市场竞争力，这就需要寻找更多具备创新能力的工程设计技术方法。社会经济水平的不断提升，船舶制造行业的市场竞争愈发激烈，客户对船舶设计制造技术有了更高的要求，有关企业要想提高竞争力和船舶设计制造质量，就可以选择应用知识工程。现今关于研究在船舶设计制造中应用知识工程的问题，取得了一定的进展，而且涉及内容较为广泛。例如在设计和制造军用舰船时，有关人士深入研究了把军舰设计制造资料和数据信息变为设计制造所需的知识经验问题，结果在设计制造军舰时取得了较好的研究成果。还有就是在设计制造船舶时，研究在船舶设计制造中通过应用知识工程的理论知识和专业技术，进一步创建船舶知识建模系统，然后和船舶设计制造中的资料信息进行互换，采取知识方法分析船舶结构，在确认有关设计基础时结合知识结构体系，通过这一研究有效提升了船舶设计制造工作的效率和质量，對于其行业发展具有价值和意义[1]。在新时代背景下，随着船舶制造行业的快速发展，在设计制造船舶时综合应用知识工程和计算机技术，已经呈现出一种必然发展趋势。

（二）船舶设计制造与知识工程作用分析

船舶设计制造的发展过程是不断循环的，在进行设计制造时需要投入大量的时间和精力，而且其内部每个结构之间的联系是非常紧密的，假如在设计其中任一结构时出现问题，其他结构和船舶整体制作效果必然会受到影响，正是因为这个问题，在进行设计制造时具备完善的理论知识体系和足够的设计制造经验是具有重要意义和价值的。在船舶设计制造中应用知识工程，便于获取关于开展工作所需用到的规范知识和经验，并将其保存下来，在日后进行工作时还可以用其作为参考，如此一来，在日后进行船舶设计制造工作时可以缩短设计花费时长，保障提升工作质量和效率。通过对当前船舶设计制造行业的实际运行情况进行分析和研究，可以发现有些单位在开展实际工作时，没有及时对有关知识进行归纳整理，同行业间的设计制造技术心得和经验的共享性较差，很多单位经常重复出现同样的错误，致使用于进行船舶设计制造的时间过长，也没有充足、全面的有关知识技术和经验作为支撑，导致其严重缺失规范性，阻碍了其行业获取更好的发展前景，急需进行改正和完善[2]。

二、知识工程在船舶结构优化设计中的应用分析

应用知识工程进行船舶结构的优化设计，主要就是通过对于船舶结构优化设计的目的进行把握基础上，按照船舶结构优化设计的目标，对于船舶结构设计过程进行把握控制，以实现优化设计的一种方法手段。因此，应用知识工程进行船舶结构优化设计，首先需要进行船舶结构优化设计所需要的知识库系统的设计建立。其中，知识库系统是对于船舶结构设计的经验以及规范要求、设计案例等知识内容进行集成的一个系统，通过这一系统的设计构建，将船舶结构设计相关的设计知识与经验、资料信息等进行统一的收集和整体归纳，在设计过程中进行参考应用，不仅能够保证设计过程的规范化，同时还能够有效缩短船舶结构设计的周期，在一定程度上也能够对于船舶结构设计质量进行保障。需要注意的是，所设计建立的知识库系统需要包含船舶结构设计中应用到的资料信息以及技术经验的搜索、查询、获取、维护、更新、保存等作用功能[3]。

其次，应用知识工程进行船舶结构的设计中，由于船舶本身的结构相对复杂，因此在进行优化设计过程中，不仅设计内容比较多，并且还具有较多的离散变量，像船舶结构骨材的间距以及板材厚度、型材样式设计等，并且不同设计变量的设计要求与规定内容之间也有区别，因此就导致船舶结构优化设计具有突出的非线性与多峰性特征。针对这一情况，通过知识工程应用进行船舶结构优化设计，能够有效的解决船舶结构优化设计中的离散变量问题，实现设计模型之间的相互转换，以此保证船舶结构优化设计效果

三、结束语

总而言之，在船舶结构优化设计中应用知识工程，有着较为显著的优势，可以有效缩短用于设计制造船舶所花费的时间、提升质量，进一步提升船舶设计制造单位的竞争力，是一项值得研究和推广的设计方法。

参考文献：

[1]管官，林焰，纪卓尚.基于知识的船体结构快速设计及优化[J].船舶力学，2017，21（4）：472-483.

[2]李记顺，张永亮，侯立军.知识工程在船舶结构优化设计中的应用[J].农家科技旬刊，2014.

[3]基于知识工程的集装箱船结构设计及优化[D].上海交通大学，2014.