[发明专利]一种基于人机结合的机舱设备布置优化设计方法

说明书

本发明提出一种基于人机结合的机舱设备布置优化设计方法，通过构建人员活动空间模型和设备空间模型，制定以人员经验因素为主导的机舱环境约束状态，获得机舱设备布置可行方案；通过设计机舱设备布置方案评估模型，制定以模糊综合评价算法为主导的评价方法，获得最优布置方案。本发明提出的基于人机结合的机舱设备布置优化方法既符合设计规范又避免了主观臆测，保证了对机舱设备布置问题的科学分析和全面衡量，能够有效提高设计质量。

技术领域

本发明属于计算机辅助设计领域，具体涉及一种基于人机结合的机舱设备布置优化设计方法。

背景技术

机舱是船舶主机、辅机以及各种动力设备集中布置的场所，也是通风管道、排气管道和电缆密集成网区域，此外，机舱中还布置着油污水分离器、变压器、生活污水收集柜等辅助设备。船舶机舱设备布置作为船舶总体布置的重要组成部分，往往需要设计人员掌握大量的机舱参数和设备参数，综合考虑规范、专家建议和母型船的布置，螺旋上升、逐步达到合理方案。传统的船舶机舱设备布置设计过程耗时较长，自动化程度不高，并且对设计人员的经验和专业知识有着很高的要求。

目前对船舶设备布置的研究主要集中在智能布局算法上，通过算法模型对船舶居住舱室设备或是管道走向进行优化布置。然而过度依赖算法会弱化人员经验因素的影响，同时一些具有价值的智能布局模型仅考虑了居住舱室，而居住舱室和机舱环境有着极大的区别，因此需要重新设计适用于机舱环境的评价模型。

故为了缩短机舱设备布置过程时间，增强逻辑表达程度，减少设计过程对设计人员的经验和知识的依赖，本发明基于人机结合理论思想，通过制定以人员经验因素为主导的机舱环境约束状态，获得机舱设备布置可行方案，通过制定以综合评价算法为主导的评价模式，获得更具工程实践意义的优化布局，以切实指导机舱的设备布置。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于人机结合的机舱设备布置优化设计方法，使机舱设备布置及管路走向更加合理，满足良好的设备维修可达性和人员通达性。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于人机结合的机舱设备布置优化设计方法，具体的实现步骤为：

步骤1.建立人员活动空间模型、设备空间模型，构建机舱环境约束状态；

步骤2.构建机舱设备布置方案评估模型，设计针对机舱设备布置的模糊综合评价方法；

步骤3.对机舱设备布置进行指导。

所述步骤1的具体内容为：

步骤1.1.从高度空间、宽度空间和管道空间三个方面分析机舱中的人员活动状态，并构建人员活动空间模型；

步骤1.2.分析并构建包括单元空间、管道覆盖空间、自由空间和通道空间在内的设备空间模型；

步骤1.3.按照设备重要性程度将机舱设备划分为N级，级别越低，则设备重要性越高；

步骤1.4.根据设备自身必须满足的布置要求，构建机舱环境约束状态。

所述步骤2的具体内容为：

步骤2.1.针对机舱的特殊环境，构建由3级评价指标构成的机舱设备布置方案评估模型，并设计相应的子因素集评价指标；

步骤2.2.构建因素集U^a和子因素集U^b的因素u₁，u₂，...，u_n两两比较判断矩阵，获得重要性指标权重矩阵，分别解得其特征根，归一化后获得各指标在单一准则下的相对权重ω_i；

定义U^a中第i类因素的权值为则U^a加权集A为：式中m为因素集的评价指标总数；