先进设计技术在船舶设计中的应用策略

刘家杰

（蓬莱中柏京鲁船业有限公司，山东 烟台 265601）

1 现代船舶设计

现代船舶的设计，随着时代的进步，也逐渐越发的规范化和标准化，目前来看，现代船舶的设计主要分为了四个阶段，分别是：

1.1 船东的预期报价

船东的预期报价是现代船舶设计的方案规划策划阶段，这一阶段，主要是用来确定船舶的主要工作方向和工作性能，以便完成现代船舶的具体设计方向和船舶设计的完善。

1.2 船舶类型的基础设计

设计船舶时，根据船东的要求以及船级社的要求，进而设计出主要的设计系统图和设计布置图，之后在将其送给船东和船级社进行审核，进行进一步的规划。

1.3 详细设计

详细设计这一阶段，是现代船舶的最为基础的设计阶段，这一阶段可以为现代船舶的之后更为精细化的设计奠定基础。

1.4 现代船舶的生产设计

根据造船厂的工艺、技术等方面，参照详细给出的船舶参数和设计建立的船舶模型，最后产出能够直接进行船舶生产组装的设计图纸。

2 船舶智能化设计的发展

设计方法的发展是经过直觉设计到经验设计到如今半理论半经验设计，而下一步就是智能设计。智能设计是指应用现代信息技术，采用计算机模拟人类的思维活动，借助计算机的高速计算能力，从而使计算机能够更多、更好地承担设计过程中各种复杂的工程任务，成为设计人员的重要辅助工具。智能设计发展有如下三个阶段。

2.1 借助计算机的初步辅助设计

计算机计算能力的提高和计算机图形学等学科的发展数字化设计已经是主流设计方法。智能设计的初级阶段就是利用计算机处理工程设计问题，减少人力、时间、资金等成本。船舶设计工作者依靠数字化设计，摆脱了传统船舶设计中间依赖纸、笔、样条等设计工具，减少设计师体力劳动。使用数字化的存储方式，解决了数量巨大的图纸文件保存和查找的难题。二维和三维的数字化显示方式，使设计工作交互更为便捷，使设计单位、船厂、船东三方协同处理问题效率上升。计算机数字化技术的应用大大节省时间成本、人力成本、管理成本、提高设计生产的效率。

2.2 引入智能算法的优化设计方法

本阶段的智能设计以数学算法为基础，结合计算机高速计算能力与编程能力求解具体的工程问题。传统优化方法面对整个搜索空间，无法短时间完成搜索，并且因为多种组合方式产生“组合爆炸”占用大量的计算空间和储存空间。面对复杂的设计要求，需要设计出满足多目标条件的最优解，20 世纪80年代的遗传算法的诞生为人工搜索数值优化提供了新的思路，并推广到计算机科学及机械工程学领域。同时，算法的不断更新与提出，诞生出进化遗传算法、退火算法、粒子群算法等多种智能优化设计方法。这些算法分别在专向工程问题领域有着良好的表现。船舶设计者在完成结构优化、水动力性能分析时会针对性使用相应的优化算法。

2.3 人工智能化应用设计

第三阶段是借助AI (ArtificialIntelligence) 人工智能技术完成产品整体设计。人工智能是对人的意识、思维的信息过程的模拟。智能化设计的最终目的是完成计算机对设计师的设计思维模拟，使计算机掌握学习等进化功能，并逐步在设计中替代设计者完成工程设计任务。人工智能化设计会形成以工程师为核心的多协专家系统。该系统可以由智能设计框架和智能算法模块两部分组成。设计框架以数据库为核心，针对不同的工况条件用不同的设计模块，模拟设计师的思维方式，推算出合理的结果。它将知识的数据库系统的处理能力和常规的CAD 系统的计算分析能力、数据管理能力与服务能力、图像处理能力等有机地结合起来，从而完成方案的初步设计、参数设定、性能校核等不同阶段复杂的工程任务。一个基本的智能系统应该具有以下几个能力。

1） 知识处理能力，设计过程是人的思维过程，是设计者综合运用自己的知识和经验，通过分析计算处理等思维方式获得满意结果的过程。它是整个智能系统的核心，负责知识的组织、管理及其应用。其主要功能包括：①对应知识模块的调用和储存。②知识系统的管理和维护。③对于新知识的学习及知识库的更新。

2） 分析计算能力，设计过程中包括大量的计算需要校核对象的强度、性能等诸多因素。因此一个完善的智能设计系统主要包括：①各种常用的数学分析方法。②优化设计方法。③有限元分析方法。④可靠性分析方法。⑤面对针对性问题的特殊情况分析方法。

3） 数据管理与服务能力，设计的过程实际上就是一个信息加工和处理的过程。在一个工程设计中会存在各种中间数据，这些中间数据会随着需要不断被调用。随着设计对象的复杂程度增加，数据量也将变得庞大，引入高效可靠的数据处理系统是保证整个系统可以稳定安全运行的前提工作。

3 结语

现阶段，船舶建造技术正朝着自动化、绿色化方向发展，计算机技术、电子控制技术以及现代信息通信技术等高新技术目前已经在船舶建造中发挥重要作用，这些先进技术让船舶建造技术得到了很大程度的提升。从我国船舶建造发展历史角度来看，目前中国船舶建造技术和船舶建造管理工作都有较大的改进空间，所以我们更要重视船舶建造标准设计，力求实现信息共享。