基于语义推理的船舶舱室布置进化设计方法

Ship compartment arrangement problem is an important factor which limits the design period and operational performance. For the complex characteristic of ship compartment arrangement problem, this project adopts semantic reasoning and evolutionary mechanism which can make full use of sophisticated knowledge and experience from designers. In different design phase, artificial solution can be taken as initial solution for machine algorithm, the method brings design intention into evolution process, uses semantic unit as tool to express the design intention of artificial solution, makes the topological combination on domain level integrating the coupling relationships by design knowledge semantic web, builds evolutionary model of ship compartment layout design using semantic unit as expression tool of manual solution design intention, employs semi-ring weighted automata to compile the model, achieves serial solving, parallel solving and feedback solving of semantic unit, and implements selection of optimized plan by weight set. This research starts with semantic modeling and reasoning method, studies the methods of generating and updating of solution, analyzes ship compartment layout environment, constraint conditions, and optimization goals, use engineering case to verify, and revise the parameters and reasoning mechanism.

船舶舱室布置是制约船舶设计周期和使用性能的主要因素。本项目针对船舶舱室布置问题的复杂特点，采用语义推理和进化机制求解，充分考虑和利用设计人员的专业知识和经验，在不同设计阶段可将人工设计方案提供给计算机作为初始解，将设计意图知识融入到进化过程中，以语义单元作为表达设计知识的工具，通过设计思维知识的语义网构建实现集成耦合关系的域层次拓扑关联，建立船舶舱室布置设计的进化模型，使用基于半环的赋权自动机对其进行编译，实现工程语义单元的串联求解、并联求解和反馈求解，通过权重集进行多重优化目标下方案的优选。本研究从语义建模与推理方法入手，研究解的构造及更新方式，分析船舶舱室布置空间环境、约束条件、优化目标，最后以工程实例进行模型验证，对参数设置和推理机制进行完善。

船舶舱室布置是制约船舶设计周期和使用性能的主要因素。本项目针对船舶舱室布置问题的复杂特点，采用语义推理和进化机制求解，充分考虑和利用设计人员的专业知识和经验，在不同设计阶段可将人工设计方案提供给计算机作为初始解，将设计意图知识融入到进化过程中，以语义单元作为表达设计知识的工具，通过设计思维知识的语义网构建实现集成耦合关系的域层次拓扑关联，建立船舶舱室布置设计的进化模型，使用基于半环的赋权自动机对其进行编译，实现工程语义单元的串联求解、并联求解和反馈求解，通过权重集进行多重优化目标下方案的优选。本研究从语义建模与推理方法入手，研究解的构造及更新方式，分析船舶舱室布置空间环境、约束条件、优化目标，最后以工程实例进行模型验证，对参数设置和推理机制进行完善。.本项目主要完成了以下几个方面工作：.（1）在对本体论研究的基础上，提出面向语义推理应用的船舶舱室布置设计本体模型。.（2）分析了船舶舱室布置领域本体构建需要考虑的因素，并运用本体建模软件Protégé搭建领域本体，该本体可为后续设计过程的推理查询活动提供依据，实现设计知识共享，并为船舶舱室布置设计方法研究以及系统开发提供理论基础与技术支持。.（3）在分析相似船型舱室布置特点的基础上，给出了位置变换方法，并从几何位置关系的角度，分析了船舶舱室之间的拓扑关系。.（4）基于SQL Server2008数据库实现对船舶舱室布置设计软件的开发，同时为了避免对专业软件的依赖，对Catia三维软件进行二次开发，使舱室布置更加自动化。.本项目研究为船舶舱室布置设计提供一种新方法，可有效提高设计效率，缩短设计周期，并为船舶智能化设计奠定基础