专家系统在船舶舱室划分与布置设计中的应用

摘要

船舶舱室划分与布置是船舶总布置设计中的一个重要内容，也是总布置设计的延续和深化，同时还是一个不断反复、螺旋上升的设计过程。传统的设计方法是借助于CAD系统提供的鼠标、键盘等交互方式，反复设计，逐步求精，使得船舶舱室设计过程繁琐冗长，自动化程度低。目前CAD/CAM的应用，代替了费时的体力工作，对提高船舶的设计和建造效率做出了贡献。但是目前的研究多数是在AutoCAD或CADDS 5等软件平台上进行的二次开发，建立基于菜单管理方式的二维或三维的设备图形库，具体布置设计时，设计人员通过对设备图形的调用完全采用交互方式进行精确的定形定位。可以说，以这种方式所进行的布置设计工作没有脱离传统的CASD(Computer Aided Ship Design)方法，只是在一定程度上减轻了设计人员的绘图工作量。因此，在船舶舱室划分与布置设计方面寻求新的设计方法和设计手段以改变传统的设计状态已成为迫切需要解决的问题。本文结合二维布局领域研究成果，结合AI(Artificial Intelligence)技术，突破了传统船舶舱室划分与布置设计工作中的局限性。为寻求新的船舶舱室划分与布置设计方法奠定了一定的理论和技术基础。本文主要做了以下工作： 首先通过分析船舶舱室划分与布置的设计特点，提出了采用专家系统解决此类问题的必要性；并在前人的基础上，将布置设计中的知识进行分类；详细阐述了采用基于规则的产生式方法和特性表方法对知识进行表达。 其次从设计规则，人机工程学和设计经验三个方面，阐述了知识的获取方法以及如何对知识库管理系统进行操作，同时采用基于规则推理和范例推理两种方法对知识进行推理。 然后根据上面的理论知识，基于AutoCAD ActNeX技术，采用Visual Basic语言对其进行二次开发，开发了船舶上层建筑居住舱室划分与布置自动化设计系统，在一定的条件下基本实现了居住舱室的自动化设计，可以快速给出可行方案，并输出二维方案图；以一条50,000DWT成品油/原油船的居住舱室划分和布置设计为例，详细地介绍了系统的使用方法及功能；通过比较实际设计方案与系统运行得到的方案，证明所开发的系统是可行的，具有工程应用价值。 总之，在查阅了大量国内外相关文献资料基础上，本文将AI技术与船舶CAD技术相结合，抽取该领域的专家知识，建立专家系统，并且编程基本实现了船舶上层建筑舱室划分与布置自动化设计，将船舶舱室布置设计质量提高了一个层次。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题的科学依据

1.2船舶CAD国内外发展概况及发展方向

1.2.1国外船舶CAD的发展现状

1.2.2国内船舶CAD的发展现状

1.2.3现代CAD技术的发展方向

1.3布局问题

1.3.1布局问题分类及国内外研究现状

1.3.2布局问题求解方法

1.4论文研究目的

1.5论文研究内容及思路

2船舶舱室划分与布置设计的知识表达

2.1船舶上层建筑舱室划分与布置

2.1.1概述

2.1.2舱室划分与交通路线规划设计

2.1.3舱室布置设计

2.2人工智能与专家系统

2.2.1人工智能

2.2.2专家系统

2.3知识与知识表达

2.3.1知识概述

2.3.2常用知识表达

2.4船舶舱室划分与布置设计知识分类、表达及范例

2.5本章小结

3船舶舱室划分与布置设计的知识获取与知识库管理

3.1船舶舱室划分与布置设计的知识获取

3.1.1知识获取的概念

3.1.2知识获取的基本方法

3.1.3船舶上层建筑舱室划分与布置的知识获取

3.2船舶舱室划分与布置设计的知识库管理

3.3本章小结

4船舶舱室划分与布置设计的知识推理

4.1知识推理的基本概念

4.2船舶舱室划分与布置设计的范例推理

4.3船舶舱室划分与布置设计的规则推理

4.4本章小结

5基于专家系统的船舶舱室划分与布置设计的系统建立

5.1开发平台、工具及系统构成

5.1.1开发平台及工具

5.1.2开发工具简介

5.1.3系统开发目标

5.1.4系统总体框架

5.2系统的实现

5.2.1坐标系的选择

5.2.2VB连接AutoCAD

5.2.3舱室划分系统的设计

5.2.4舱室布置系统的设计

5.2.5系统的工作方式

5.3系统的流程

5.4本章小结

6全文总结与展望

6.1全文总结

6.2进一步的工作

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢