舰船顶层设计指标最优分配问题计算方法.pdf

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1、第33卷第6期2011年6月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．33。No．6Jun．，2011舰船顶层设计指标最优分配问题计算方法王明丰(中国舰船研究院，北京100192)摘要：基于大型复杂工程系统设计的多学科设计优化算法。开展了舰船顶层设计指标最优分配的计算方法研究，基于协同优化算法提出了舰船顶层设计指标最优分配的一种通用算法框架。关键词：舰船；设计指标；最优分配；计算方法中图分类号：U662．2文献标识码：A文章编号：1672—7649(2011)06-0031—03DOI：10．3404／j．issn．1672

2、—7649．2011．06．008MathematicalmethodofoptimumallocationproblemofintegratedrequirementsinshipdesignWANGMing-feng(ChinaShipResearchandDevelopmentAcademy，Beijing100192，China)Abstract：Thepaperanalysesthemathematicalmethodofoptimumallocationproblemofintegratedrequirementsinshipdesign

3、basedonmuhidisciplinarydesignoptimizationmethod．Usingcollaborativeoptimizationmethod鹪reference．amathematicalmodelisestablishedtobeappliedtooptimumallocationofshipdesignrequirements．Keywords：ship；designrequirements；optimumallocation；mathematicalmethodO引言现代舰船顶层设计是一项大型的复杂系统工程，涵盖多个

4、学科和专业，存在大量的设计变量和约束条件。随着舰船工业的不断发展，现代水面作战舰船对总体综合性能的要求越来越高，采用传统的指标分配方法越来越难以满足现代舰船综合优化设计的需要。本文将基于大型复杂工程系统设计的多学科设计优化算法思想，开展现代水面作战舰船顶层设计指标最优分配的计算方法分析研究。1舰船顶层设计指标最优分配研究的意义舰船顶层设计指标最优分配问题本质上是一个最优化问题，主要是将舰船研制总要求分解为各系统设备的研制要求，具体是在舰船总体或系统的方案设计中，将顶层的“设计要求”、“设计余量”等分配给各收稿日期：201l—05一06作者简介：王明丰

5、(198I一)。男．工程师，主要从事舰船科技管理。子系统或设备，以确定各子系统或设备设计优化时的总体约束条件。现代水面作战舰船发展和更新速度快，通常有大量新研或改进的舰载武器装备上舰，系统设备研制周期较短，技术状态要求较高。如何根据我国舰船工业实际能力，提出满足用户作战使用需求的顶层、总体以及各系统和设备级的技术指标体系，对于保证舰船的技术先进性以及研制的进度、质量都至关重要。对用户来说。往往都期望获得技术更先进、作战能力更强、使用维护更简单、可靠性更高、造价更低的舰船。但对子系统或设备设计师来说，往往都期望获得更宽松的指标要求以便获得更多的设计余量

6、，比如更低的精度指标、更大的重量指标、更低的可靠性指标、更高的造价指标，从而降低本系统或设备的设计难度。在这种情况下，总设计师和决策者都不得不面对顶层设计指标的最优分配问题。．32．舰船科学技术第33卷总设计师需要综合各种约束条件，分层次进行综合权衡，将顶层设计指标以及最优方式分配到各系统和设备，建立起从舰船顶层到系统再到设备级的技术指标体系。盲目分配顶层设计指标将难以通过设计得到整体性能较好的系统，常常会导致产品在试制、试验过程中出现严重的技术问题或质量问题，过于苛刻的指标要求可能造成整个舰船系统研制的瓶颈，过于宽松的指标约束可能直接导致装备性能的

7、落后，甚至在交付装备中出现功能和性能上的缺陷，直接影响整个舰船的总体性能。舰船顶层设计指标最优分配问题的计算方法分析研究，即如何运用计算方法合理地将舰船总体或系统的设计指标分配给子系统或设备，以使舰船总体或系统的设计达到全局协调的总体优化，对提高舰船总体综合性能具有重要意义。2舰船顶层设计指标最优分配方法分析现代舰船顶层设计指标最优分配问题是一个大型复杂工程系统优化设计问题，各舰船设备之间通常只存在弱耦合关系，通常考虑的电力、可靠性等指标常常按照舰船的结构和系统功能划分进行分配，具有显著的层次性和可分解性特征。而组成设备的部件间一般具有较强的相关性，

8、很难进行顶层指标的进一步细分，因此现代舰船顶层设计指标分配后建立的指标体系应到设备级。对于大型现代舰船，根据