多学科设计优化算法研究综述

随着多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)技术的发展,它将成为优化设计的大趋势.为了能够更好地运用MDO来解决船舶设计优化问题,本文对近年来发展的MDO算法进行系统梳理和分类,对发展已较成熟的几种算法进行简要介绍,对新发展的几种特殊算法应用环境、性能特点进行重点介绍;最后,对MDO算法研究存在的不足和今后发展趋势提出了若干建议.     

多学科设计优化算法研究综述

随着多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)技术的发展,它将成为优化设计的大趋势。为了能够更好地运用MDO来解决船舶设计优化问题,本文对近年来发展的MDO算法进行系统梳理和分类,对发展已较成熟的几种算法进行简要介绍,对新发展的几种特殊算法应用环境、性能特点进行重点介绍;最后,对MDO算法研究存在的不足和今后发展趋势提出了若干建议。     

非线性规划优化问题中的模拟退火算法

模拟退火SA(Simulated Annealing)算法,是一种仿金属退火物理过程的随机算法,对于复杂的组合优化问题的求解,表现出比其他传统优化算法更加独特和优越的性能。本文介绍了模拟退火算法的原理、实现方法及其求解步骤,并以一具体实例来说明模拟退火算法在解决非线性规划优化问题时的有效性和优越性。     

基于组合算法的VLCC货舱区综合分舱优化

以VLCC为研究对象,提出一种利用货舱区结构和货油总质量分布曲线综合考虑横舱壁位置、内壳形状和布置型式的货舱区的分舱优化方法。在船舶主尺度确定的情况下,选取横舱壁移动距离和货油质量分布曲线控制点坐标为设计变量,以计算工况中的最大静水弯矩值最小为目标,建立优化数学模型。使用遗传算法与模矢搜索法相结合的组合算法对目标函数进行优化。以某30万吨VLCC实船为例,分析该船在6对压载舱型式和中压载舱型式下对应的最大静水弯矩。结果表明,该方法能有效降低静水弯矩,可为设计人员快速、合理地改进原分舱方案提供借鉴。     

基于优化算法的集装箱船舶配载

提出基于优化算法的集装箱配载设计思路，并对配载中纵向受力和稳性这两大关键问题进行优化研究。     

多学科设计优化算法比较及其在船舶和海洋平台设计上的应用

多学科设计优化(Multidiseiplinary Design Optimization,简称MDO)是一种通过充分探索和利用系统中的相互作用的协同机制来设计复杂系统工程和子系统的方法论.多学科设计优化算法是其核心部分,也是研究最活跃的领域.文中首先介绍了MDO算法的定义、分类和发展,然后从算法的来源和目的、优化过程、优缺点、改进方法和应用情况等五个方面对四种基于分解技术的MDO算法进行了综述,进而对比了这四种算法的异同点.最后,针对船舶和海洋平台设计的具体特点,归纳了适合于船舶或海洋平台多学科设计优化的MDO算法所需要具备的特征,并建议使用基于近似模型的协同优化算法或BUSS 2000算法进行船舶和海洋平台的多学科设计优化.     

风驱动优化算法

风驱动优化(wind driven optimization,WDO)算法是一种新兴的基于群体的迭代启发式全局优化算法.该算法是对物理学中大气运动的简单模拟,其概念清晰,高效易实现,且可调参数较少,鲁棒性强,寻优效率高,全局搜索能力较强,适用于解决多维和多模态问题,可以处理连续和离散优化问题.文中首先介绍了该算法的物理学基础,以及基本原理,并给出一些应用实例,最后对内容做出总结,并对该算法未来的研究提出了一些建议.     

基于统计模型的船舶图像检索组合优化算法

船舶图像检索是高效管理船舶图像的关键技术,由于船舶图像类型多、复杂,使得当前船舶图像检索准确性差,无法满足船舶图像管理的实际应用要求,为了提高船舶图像检索准确性,设计了基于统计模型的船舶图像检组合优化算法。首先提取船舶图像的不同种类特征,并采用现代统计学理论中的支持向量机分别对每一种特征进行船舶图像检索,然后通过BP神经网络对每一种特征的船舶图像检索结果进行融合,实现船舶图像组合检索,最后采用具体船舶图像检索实例分析算法的性能,结果表明,本文算法解决了当前船舶图像检索算法存在的弊端,船舶图像检索成功率大幅度提升,同时可以有效减少船舶图像检索时间,改善了船舶图像检索效率,可以应用于实际的船舶图像管理系统中。     

基于多种组合算法的船附体结构设计优化

为了减少船舶的阻力,提升船舶快速性和耐波性,本文将添加球鼻首的DDG1000驱逐舰作为原始船型,研究增加尾压浪板、鳍和水翼对船体性能的影响.首先,将原始模型添加尾压浪板,并且caeses软件平台下进行全参建模,基于组合优化算法策略进行优化.设置2套组合优化方案,经对比发现,sobol算法和NSGA-Ⅱ组合优化方案得到的模型更为优越.添加尾压浪板优化后的模型,在2.02 m/s和1.77 m/s航速下,优化后模型阻力都减少2.5％,证明尾压浪板有减阻特性.将添加尾压浪板优化后的船体后作为初始模型,添加鳍和水翼,并基于组合算法策略,进行多维参数优化.经数值计算,发现鳍和水翼并不能起到减阻效果,但是在一定航速下,鳍与水翼可以抑制兴波,进而减少剩余阻力.最终,在规则波条件下,进行数值模拟,发现安装尾压浪板、鳍与水翼附体后,波浪增阻增大,当λ/L超过0.9时,波浪增阻小于优化后,安装附体后船体,升沉与纵摇以及耐波性均得到不同程度的改善.     

船舶轴系校中计算中优化算法的应用

本文以常见船舶轴系布置为基础,建立轴系校中计算数学模型,采用智能微群优化算法数值求解该数学模型。并对某3000吨级海监船进行轴系校中计算,结果表明智能微群优化算法求解出的轴系校中参数满足中国船级社相关规定的要求,该方法可以在轴系校中计算中推广使用。     

基于模式搜索与启发算法的冗余系统费用优化

通过阐述装备可靠性费用的概念,给出装备可靠性费用及冗余系统可靠性费用的明确定义,提出了一个较完整的冗余系统费用模型,在此基础上,使用模式搜索和启发式算法的组合算法进行求解,并指出该方法存在的不足和需要改进的地方.     

基于LSTM模型的船舶材料成本滚动预测

船舶建造周期长、材料成本占比大,易受大宗商品价格指数和汇率等多个因素的影响,造成实际完工成本与报价估算存在较大误差的情况。采用灰色关联分析（Grey Correlation Analysis,GCA）方法识别材料成本的影响因素,基于长短期记忆网络（Long Short-Term Memory,LSTM）模型构建船舶材料成本滚动预测模型,并使用某造船企业53艘64 000 t散货船63个月的材料成本数据和对应的影响因素数据进行试验分析。结果表明,预测数据与实际数据误差在可接受范围内,可证明所选择方法和构建模型的有效性。研究结果对船舶建造过程的成本实时预测和控制具有现实意义。     

基于MATLAB遗传工具箱的多目标函数优化

本文对遗传算法的基本特点、步骤和流程和基于MATLAB的遗传算法优化工具箱进行了介绍,结合多目标函数问题的优化实例,说明了遗传算法是一种具有良好的全局寻优性能的优化方法.     

设计变更对船舶建造中材料成本的影响分析

船舶建造工程属于复杂系统工程,多发的设计变更对材料成本的变动增加了更多不确定性。文章从成本管理角度,分析了设计变更产生原因及分类,对材料成本影响的因果关系和不同阶段下的设计变更对材料成本的影响。在此基础上提出变更数据的采集方法,并用案例分析说明了各种变更原因对材料成本的影响程度。文章的研究结果为企业设计变更决策提供有用的参考。     

基于SLP的船舶切割加工中心布局设计优化

依据生产车间内产品、产量、工艺过程、辅助部门和时间等5个基本要素,采用SLP法对船舶切割加工中心进行布局设计优化。综合考虑物流与非物流因素、综合关系、位置和面积等相关影响,应用虚拟仿真技术对布局设计方案进行对比分析,并验证SLP法布局设计优化方案有利于提升工位生产效率、降低无效时间占比,进而实现精益化生产。     

集装箱船主尺度全局最优化的混沌算法

提出了应用混沌优化方法（Chaos Optimization Algorithm,COA)进行集装箱船船型主尺度要素全局优化的新策略。混沌优化方法利用混沌变量的随机性、规律性、遍历性寻优，能够克服经典优化方法如直接法、梯度法、Hessian法等方法容易陷入局部极小点的不足，方法简单、快速、易于掌握，其效率比一些目前广泛应用的随机优化方法如模拟退火法（SAA）、遗传算法（GA）等高得多。实际算例的结果证实了混沌优化方法用于集装箱船船型优化的有效性。     

基于MATLAB中值滤波算法的优化与实现

介绍了中值滤波的滤波特点,针对标准中值滤波在滤除椒盐噪声中的不足,提出了一种中值滤波优化算法,通过MATLAB软件仿真,结果表明该算法在有效地去除椒盐噪声的同时,很好地保护了边缘细节,较标准中值滤波具有更优良的滤波效果.     

基于混沌粒子群的增量式推力分配算法研究

针对伪逆法在推力分配中仅考虑能量最优问题,提出一种具备大范围寻优能力的改进混沌粒子群算法(CPSO),并把该方法和伪逆法相融合应用到船舶的推力分配中,此外为提高寻优能力,推力分配计算采用增量模式。该融合算法考虑推力器各种限制条件,计算简单,能兼顾船舶的能耗及操作性,解决奇点问题。仿真结果表明,该推力分配算法切实可行,能有效提高船舶的定位性能,具备一定的实用价值。     

船舶物资采购成本风险评价与规避对策分析

从物资采购全生命周期角度出发,构建船舶物资采购成本风险评价指标体系。采用层次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）对各项物资采购成本风险指标进行构权,并利用模糊综合评价法对新态势下的船舶物资采购成本风险进行分析。结果表明,船舶物资采购成本风险集中于大宗金属物资价格、汇率、产业集中度、自主可控程度、采购模式、订货批量和品种多样化程度等6个方面。据此制定船舶物资采购成本风险规避对策,对提高造船企业的效益与竞争力具有现实意义。