[发明专利]一种基于大数据的船舶开发设计系统及设计方法

权利要求书

1.一种基于大数据的船舶开发设计系统，其特征在于，该系统包括有数据获取与存储模块、大数据挖掘与机器学习模块和数据交互与可视化模块，其中，所述数据获取与存储模块和大数据挖掘与机器学习模块之间通信连接，大数据挖掘与机器学习模块和数据交互与可视化模块之间通信连接；

所述数据获取与存储模块从相关单位获取船舶开发设计所需数据资料并集中管理，获取的数据资料分别存储在各专业数据库中，所述的相关单位包括有船舶建造单位、船舶设计单位、船级社、设备供应商和设计相关部门，所述的专业数据库包括有设计资料数据库、船舶设备数据库、设计规范数据库、辅助资料数据库，所述的设计相关部门包括船东、码头管理者和海洋局，所述辅助资料库主要包括船舶营运航线、靠泊岸站信息、水文信息和航行规定；

所述大数据挖掘与机器学习模块中包括设计选型服务器，利用设计选型服务器对于存储在专业数据库中船舶设计数据进行挖掘并机器学习，挖掘潜在客户需求，获得船舶设计选型搭配通用规则，生成初步投标文件与整船数字化模型；

所述的数据交互与可视化模块与所述大数据挖掘与机器学习模块中设计选型服务器进行数据交互，获得由设计选型服务器中得到的初步投标文件与整船数字化模型数据，并将获得的数据三维可视化操作，并调整设计方案生成最终投标文件。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的船舶开发设计系统，其特征在于，所述数据获取与存储模块中包含有数据迁移部分、数据处理部分与数据存储部分，数据迁移部分采用Sqoop开源系统将存储在传统数据库中的数据迁移至Hbase分布式数据库中，数据处理部分采用Spark分布式计算系统消除Hbase分布式数据库的冗余数据，所述的数据存储部分采用Hadoop分布式、面向列的Hbase开源数据库。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的船舶开发设计系统，其特征在于，所述大数据挖掘与机器学习模块的设计选型服务器中设有潜在客户需求分析部分和机器学习部分，所述潜在客户需求分析部分以DFSS方法为基础框架，基于基础框架还设有扩展项，所述的机器学习部分包括有智能学习的粒子群算法、遗传算法和蚁群算法，以及基于内容的推荐算法，所述粒子群算法、遗传算法和蚁群算法快速缩小检索范围，筛选出符合要求的基础船型设计，所述推荐算法以筛选出的基础船型设计为基础，增加模型设计的附加属性为后续生成三维数字模型做准备。

4.根据权利要求3所述的一种基于大数据的船舶开发设计系统，其特征在于，所述潜在客户需求分析部分和机器学习部分运用智能推荐算法与机器学习完成满足船东要求的设计方案与解决方案，所述设计方案与解决方案中主要包括船型设计方案、甲装设计方案、内外舾装设计方案、船舶设备型式和材料成本估算，所述机器学习部分获得各子数据库中的不同设计方案与解决方案所满足的要求与限制条件，得到智能算法推荐选型的基本规则，再使用DFSS方法将数据库中处理完成后的客户需求数据进行调用，由机器学习中智能优化算法对设计方案与解决方案进行精确定位、筛选与定向推荐，再对满足船东提供的初步规格书要求的设计方案与解决方案进行组合搭配，最终获得一套或多套完整的船舶设计方案并形成相应的简要规格书、投标图纸文件和报价文件。

5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的船舶开发设计系统，其特征在于，所述的数据交互与可视化模块包括有异步数据交互平台，该异步数据交互平台连接船舶建造单位终端与船东终端，在所述船舶建造单位终端与船东终端中均安装有用以实现整船数字模型可视化的船舶三维建模软件。

6.根据权利要求5所述的一种基于大数据的船舶开发设计系统，其特征在于，所述船舶三维建模软件为CATIA三维建模软件，该CATIA三维建模软件将数字化模型从数据库或服务器中进行调用再进行三维可视化转换形成可视化模型。

7.一种基于大数据的船舶开发设计方法，其特征在于，该方法包括有如下操作步骤：

第一步，搭建船舶开发设计平台，该船舶开发设计平台架构上包括基于大数据存数、迁移、处理技术的数据获取与存储模块、基于数据挖掘与机器学习技术的高效开发设计模块、基于数据交互与可视化技术的即时交流反馈模块；

第二步，通过数据交互与可视化技术中的信息交互，对船东和船舶市场的跟踪，最终获得潜在客户与市场需求调查结果，各相关单位负责根据调查结果完善设计资料数据库、船舶设备数据库、设计规范数据库、辅助资料数据库中相关内容与产品信息，并通过潜在客户与市场需求的分析获得船舶开发设计所需基本要求，该基本要求包括船型要求、船级社要求、航线要求、码头要求和船用设备要求，船厂、设备供应商、设计单位和船级社根据基本要求联合进行船舶开发设计；

第三步，通过数据获取与存储模块，从相关单位获得所需要设计的船舶全部设计要素，根据该型船舶的全部设计要素，获得各设计要素设计的逻辑关系、选型规则与搭配要求，根据逻辑关系、选型规则与搭配要求获得多套初步船舶设计方案与相关投标文件，根据所述多套初步船舶设计方案与相关投标文件，通过即时交流反馈模块完成最终船舶设计方案与相关投标文件，所述的相关单位包括有船舶建造单位、船舶设计单位、船级社、设备供应商和监管部门，相关单位中船舶设计所需设计要素存放于专业数据库中，该专业数据库包括有设计资料数据库、船舶设备数据库、设计规范数据库和监管资料数据库；

第四步，在高效开发设计模块中设置设计选型服务器，由机器学习中智能优化算法对设计方案与解决方案进行精确定位、筛选与定向推荐，再对满足船东提供的初步规格书要求的设计方案与解决方案进行组合搭配，最终获得一套或多套完整的船舶设计方案并形成相应的简要规格书、投标图纸文件和报价文件；

第五步，通过数据交互与可视化手段通过船东方的用户界面向客户实时展现完工三维模型、建造工艺流程和建造成本，利用即时交流反馈模块实时沟通并现场完成调整输出最终投标文件。