(黃海造船有限公司，山東 威海 264309)

人工智能技術(shù)自出現(xiàn)以來(lái)就一直備受關(guān)注，在長(zhǎng)期的發(fā)展下逐漸成為了一項(xiàng)實(shí)用性技術(shù)，在各大領(lǐng)域中都展現(xiàn)出了很高的應(yīng)用價(jià)值，說(shuō)明該項(xiàng)技術(shù)具有較強(qiáng)的泛用性，這也是該項(xiàng)技術(shù)受人關(guān)注的因素之一。因此隨著人工智能技術(shù)的不斷深入，該項(xiàng)技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入船舶設(shè)計(jì)領(lǐng)域，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以利用該項(xiàng)技術(shù)去優(yōu)化以往的設(shè)計(jì)方式，能夠降低設(shè)計(jì)難度、保障設(shè)計(jì)質(zhì)量，對(duì)此進(jìn)行研究具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

1 人工智能基本概念

人工智能的基礎(chǔ)在于“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”（Back Propag ation，以下簡(jiǎn)稱BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），其是人工智能的智能邏輯生成源，即當(dāng)人們向智能技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)注入了基礎(chǔ)信息之后，這些信息就會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)生成對(duì)應(yīng)的神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)之間存在一定的聯(lián)系，根據(jù)聯(lián)系路徑的長(zhǎng)短可知兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)度；根據(jù)聯(lián)系路徑上的節(jié)點(diǎn)分布可知節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系是直接還是間接；根據(jù)聯(lián)系路徑的走向可知節(jié)點(diǎn)的發(fā)展方向，當(dāng)所有神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)全部形成之后就構(gòu)成了BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代表了一個(gè)事件，人們可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中各神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)的情況對(duì)事件本質(zhì)有深入了解，且可以對(duì)其中某個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，讓BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)分析調(diào)整后事件的發(fā)展變化，例如在船舶設(shè)計(jì)智能系統(tǒng)中輸入“材料實(shí)際硬度”、“設(shè)計(jì)硬度要求標(biāo)準(zhǔn)”兩個(gè)信息，即可得到對(duì)應(yīng)的神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)，對(duì)其中“材料實(shí)際硬度”節(jié)點(diǎn)的數(shù)值進(jìn)行調(diào)整，BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就能判斷該節(jié)點(diǎn)當(dāng)前數(shù)值是否符合“設(shè)計(jì)硬度要求標(biāo)準(zhǔn)”節(jié)點(diǎn)要求，如果不符合則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)朝負(fù)面方向發(fā)展，說(shuō)明當(dāng)前船舶設(shè)計(jì)在硬度標(biāo)準(zhǔn)不合規(guī)，不能保障船舶最終質(zhì)量，而通過(guò)反復(fù)的調(diào)整，最終就能保障船舶設(shè)計(jì)質(zhì)量達(dá)標(biāo)，不會(huì)出現(xiàn)硬度標(biāo)準(zhǔn)不合規(guī)的問(wèn)題。又或者在系統(tǒng)中輸入“材料形變速率”、“形變因素”、“船舶結(jié)構(gòu)銜接處縫隙標(biāo)準(zhǔn)”三項(xiàng)信息，待神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)形成之后，可以直觀的看到“材料形變速率”節(jié)點(diǎn)在不同的“形變因素”節(jié)點(diǎn)作用下的形變速率，而形變速率又會(huì)對(duì)“船舶結(jié)構(gòu)銜接處縫隙標(biāo)準(zhǔn)”節(jié)點(diǎn)造成影響，說(shuō)明“材料形變速率”節(jié)點(diǎn)與“船舶結(jié)構(gòu)銜接處縫隙標(biāo)準(zhǔn)”節(jié)點(diǎn)之間存在間接關(guān)系，依照這一關(guān)系能夠判斷船舶的使用壽命長(zhǎng)短，由此檢驗(yàn)船舶質(zhì)量是否合格?？傮w而言，人工智能技術(shù)在傳播設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方式多種多樣，可以在某些設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上取代人工，幫助人工完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作，還能給人工提供數(shù)據(jù)檢測(cè)服務(wù)，整體表現(xiàn)出了較高的應(yīng)用價(jià)值，值得在船舶模塊化設(shè)計(jì)中的進(jìn)行應(yīng)用。

2 船舶模塊劃分方案

要使用人工智能來(lái)進(jìn)行船舶模塊化設(shè)計(jì)，就要先對(duì)船舶設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模塊劃分，這是使用人工智能的前提條件，其會(huì)對(duì)人工智能的實(shí)際應(yīng)用表現(xiàn)造成影響，因此不可忽視，需要正確對(duì)待。下文將對(duì)船舶模塊劃分方法及對(duì)應(yīng)方案進(jìn)行論述。

2.1 船舶模塊劃分方法

通常情況下可以使用“分類編碼法”來(lái)進(jìn)行船舶模塊劃分，即船舶結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但因?yàn)椴煌Y(jié)構(gòu)的主要作用、功能存在差異，所以可以根據(jù)這一差異對(duì)船舶結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，可得不同模塊。同時(shí)為了保障劃分所得模塊能夠與人工智能對(duì)接，需要對(duì)不同模塊進(jìn)行編碼，且將編碼預(yù)先導(dǎo)入人工智能系統(tǒng)中生產(chǎn)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)邏輯，以便于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在后續(xù)設(shè)計(jì)中對(duì)不同模塊的信息進(jìn)行識(shí)別。以船舶動(dòng)力室為例，該模塊中所有部件都可以采用P（Power room）開(kāi)頭，在依照工藝流程用數(shù)字進(jìn)行編碼，如P-1、P-2 等，采用該方法就實(shí)現(xiàn)了船舶模塊分類編碼，模塊自然得到劃分[1]。

2.2 船舶模塊劃分方案

因?yàn)椴煌暗慕Y(jié)構(gòu)模塊及模塊內(nèi)所含部件存在類型、數(shù)量上的差異，所以船舶模塊劃分方案不能混為一談，下文主要論述所有船舶都具備基本模塊，分別為船身、船面、動(dòng)力室、控制室。

2.2.1 船身

船身中最重要的設(shè)計(jì)信息就是外側(cè)結(jié)構(gòu)縫隙大小、內(nèi)側(cè)對(duì)接點(diǎn)，其中前者過(guò)大會(huì)導(dǎo)致船體容易滲水，使船舶在使用過(guò)程中吃水過(guò)深，甚至引發(fā)安全事故，因此船身外側(cè)結(jié)構(gòu)的縫隙必須達(dá)標(biāo)，不能出現(xiàn)任何誤差；后者代表了船身與內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間是否能夠良好對(duì)接，如果不能良好對(duì)接，則可能導(dǎo)致船舶制造時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，某些部件不能被妥善安裝，這會(huì)影響船舶內(nèi)部功能，因此后者對(duì)接點(diǎn)也必須符合規(guī)范，在類型與數(shù)量上不能出現(xiàn)任何誤差。

2.2.2 船面

船面即甲板，是船內(nèi)人員的主要活動(dòng)區(qū)域，也是用于安裝立面部件的部位，因此任何船舶設(shè)計(jì)中都要重視船面設(shè)計(jì)。船面設(shè)計(jì)的要點(diǎn)集中在空間使用率，即所有立面部件的安裝必然會(huì)占用一部分空間，而當(dāng)空間占用情況比較嚴(yán)重，就會(huì)導(dǎo)致船面沒(méi)有足夠的空間供人活動(dòng)，具體取決于船舶類型，如小型工業(yè)用船在人員活動(dòng)區(qū)域上的要求比較小，因此有足夠的空間讓立面部件進(jìn)行安裝，而如果是商業(yè)用船則就要留有足夠的人員活動(dòng)區(qū)域，立面部件安裝空間相對(duì)較小。根據(jù)這一邏輯，船面設(shè)計(jì)就必須根據(jù)船舶類型來(lái)把控空間使用率，要注重立面部件安裝基座的布局與數(shù)量。

2.2.3 動(dòng)力室

任何船舶都有動(dòng)力室，主要用于安裝發(fā)動(dòng)機(jī)、電氣設(shè)備等，為船舶內(nèi)相關(guān)部件提供對(duì)應(yīng)能源，如果動(dòng)力室出現(xiàn)問(wèn)題，則船舶在能源供應(yīng)上必然會(huì)受到負(fù)面影響，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，船舶可能喪失動(dòng)力無(wú)法行駛，這也是一種比較常見(jiàn)的安全事故。這一條件下，動(dòng)力室設(shè)計(jì)就非常重要，在模塊化設(shè)計(jì)當(dāng)中必須嚴(yán)格審核動(dòng)力室設(shè)計(jì)情況，如果發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題必須第一時(shí)間調(diào)整。但值得注意的是，動(dòng)力室設(shè)計(jì)質(zhì)量涉及到的因素非常多，負(fù)面影響表現(xiàn)也是數(shù)不勝數(shù)，因此要保障動(dòng)力室設(shè)計(jì)質(zhì)量是一項(xiàng)難度較大的工作，設(shè)計(jì)人員要處理量級(jí)、種類繁多的數(shù)據(jù)，而因?yàn)槿斯さ牟环€(wěn)定性，所以質(zhì)量把控有效性比較弱，針對(duì)這一問(wèn)題人工智能可以給予幫助。

2.2.4 控制室

船舶控制室主要用于安裝各類儀表及控制裝置，控制人員可以根據(jù)儀表對(duì)船舶當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行判斷，如果發(fā)現(xiàn)異?？赏ㄟ^(guò)對(duì)應(yīng)的控制裝置進(jìn)行調(diào)整，以保障船舶狀態(tài)正?；蚩刂菩旭偡较?。因此如果船舶控制室出現(xiàn)問(wèn)題，就可能導(dǎo)致控制人員誤判或無(wú)法操控，這兩種影響對(duì)于船舶內(nèi)人員而言都是存在安全風(fēng)險(xiǎn)的，因此在設(shè)計(jì)中必須予以重視。

3 人工智能下的船舶模塊化設(shè)計(jì)策略

采用以上船舶模塊劃分方法對(duì)四大基本模塊進(jìn)行分類編碼后，即可采用人工智能來(lái)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)策略可分為三項(xiàng)，即模塊標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計(jì)調(diào)整、整體模塊設(shè)計(jì)調(diào)整，各策略具體內(nèi)容如下。

3.1 模塊標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

在人工智能基礎(chǔ)上將船舶模塊設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)信息導(dǎo)入其中，生成神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)及BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。依照神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中不同神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)，讓人工智能系統(tǒng)自主判斷各模塊的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)參數(shù)，隨后人工依照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)即可。例如在人工智能系統(tǒng)中輸入船身外側(cè)透水率，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)透水率數(shù)值計(jì)算外側(cè)結(jié)構(gòu)縫隙的標(biāo)準(zhǔn)值，假設(shè)該標(biāo)準(zhǔn)值為0.1cm，系統(tǒng)就會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找縫隙大小不超過(guò)0.1cm 的材料，人工使用此類材料完成設(shè)計(jì)即可初步保障設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)。此外，如果人工智能系統(tǒng)能夠在數(shù)據(jù)中找到縫隙不超過(guò)0.1cm 的材料固然是最好的，但多數(shù)情況下系統(tǒng)并不能找到此類材料，這時(shí)就要通過(guò)螺栓、焊接等工藝手段來(lái)縮小縫隙，這種情況下人工智能依照標(biāo)準(zhǔn)值就會(huì)對(duì)螺栓規(guī)格、緊固度及焊接溫度、深度等進(jìn)行計(jì)算，依照計(jì)算結(jié)果同樣可以完成標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)[2]。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計(jì)調(diào)整

因?yàn)榇霸谛旭傔^(guò)程中遭遇的實(shí)際環(huán)境存在差異，所以單純的標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計(jì)并不一定能保障船舶狀態(tài)穩(wěn)定，這一條件下就要在人工智能基礎(chǔ)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行檢測(cè)與挑戰(zhàn)，以便于應(yīng)對(duì)不同的實(shí)際環(huán)境。首先在模塊標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中得到了船舶模塊的基本數(shù)據(jù)模型，其次在人工智能系統(tǒng)中輸入航道環(huán)境數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)必須具備代表性，如最大透水率、最大水流阻力等）可模擬實(shí)際環(huán)境，隨后將模塊基本數(shù)據(jù)模型導(dǎo)入環(huán)境模型中，即可檢測(cè)基本數(shù)據(jù)模型是否足以應(yīng)對(duì)實(shí)際環(huán)境，如果在某方面存在問(wèn)題及時(shí)調(diào)整即可，通過(guò)循環(huán)檢測(cè)與調(diào)整，可保障船舶設(shè)計(jì)貼合實(shí)際，對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量作出保障。

3.3 整體模塊設(shè)計(jì)調(diào)整

船舶中的四大基本模塊之間存在直接或間接的關(guān)聯(lián)，其中任意模塊出現(xiàn)問(wèn)題，其他模塊也會(huì)受到負(fù)面影響，如動(dòng)力室的電氣設(shè)備受到影響，則控制室儀表就可能無(wú)法正常運(yùn)作，因此單純對(duì)單個(gè)模塊進(jìn)行測(cè)試是不夠的。這一條件下，設(shè)計(jì)人員就要利用人工智能技術(shù)對(duì)整體模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，具體方案同上（3.2 標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計(jì)調(diào)整），區(qū)別只在于實(shí)際環(huán)境中導(dǎo)入的基本模型不再是單獨(dú)模塊的基本數(shù)據(jù)模型，而是整體模塊的基本數(shù)據(jù)模型，可用于設(shè)計(jì)質(zhì)量綜合判斷。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，本文對(duì)基于人工智能的船舶模塊化設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，闡述了人工智能基本概念、船舶模塊劃分方案、人工智能下的設(shè)計(jì)策略。通過(guò)分析可知，人工智能因?yàn)榉河眯詮?qiáng)，所以在船舶模塊化設(shè)計(jì)中也可以使用，且具有良好的應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)，但要充分發(fā)揮人工智能功能，就要先做好船舶模塊劃分，后采用相關(guān)策略來(lái)完成設(shè)計(jì)。文中提出的船舶模塊劃分方案及人工智能設(shè)計(jì)策略可提供參考，能起到保障船舶模塊設(shè)計(jì)質(zhì)量的作用。