一种大型邮轮乘客舱室智能布局设计方法

中 国 造 船

SHIPBUILDING OF CHINA 60卷 第2期(总第230期)2019年6月

Vol.60 No.2 (Serial No. 230)Jun. 2019文章编号：1000-4882 (2019) 02-0186-10

—种大型邮轮乘客舱室智能布局设计方法

蔡薇I',陈湛*込陈琪I?

(1.武汉理工大学交通学院海洋工程系，武汉430063; 2.武汉理工大学邮轮游艇设计研究院，武汉430063 )

摘 要

为了探索邮轮布置机理、提高舱室设计效率，进而实现邮轮舱室的智能布局，提出了一种基于知识工程 的布局设计方法.定义了大型舱室布置适宜度、物资配送难度和风景值等邮轮总布置独有的特征属性，建立 了乘客舱室布局目标函数；运用案例推理技术和规则推理技术，建立了乘客舱室智能布局模型，并以公主系 列邮轮为例验证了模型的适用性.结果表明，该模型能还原大部分舱室在甲板区域间的布置，并输出基本合 理的布局方案，对实际设计工作具有重要指导意义.

关键词：大型邮轮；布局设计；特征属性；CBR/RBR 技术

中图分类号：U662.2 文献标识码：A

0引言

大型邮轮的舱室有储物舱、机舱等保障船舶正常使用功能的舱室，还有客房、餐厅、娱乐场所等 直接面向乘客服务的舱室。为便于表述，将向乘客直接提供服务的舱室统称为“乘客舱室”。由于邮轮 布局方式的复杂性，传统的人工设计方法已经无法满足邮轮舱室布局的设计需要。为此，本文引入知 识工程技术，探索邮轮舱室的智能布局设计方法。

目前，知识工程技术广泛应用于船舶舱室的智能布局设计中，Kowalski 等山将案例推理(case-based reasoning, CBR)方法应用于船舶机舱布局设计专家系统，以不同方式建立了相似度计算函数，实现 了船舶机舱的自动化布局。张梅〔2］将专家系统应用于船舶舱室划分与布置研究中，并对AutoCAD 二次 开发构建了基于专家系统的船舶舱室划分与布置设计系统。王宇⑶针对大型舰船舱室布局，建立了系统 各功能的评价指标体系，开发了规则推理(rule-based reasoning , RBR)和案例推理(CBR)的大型舰 船舱室布局设计专家系统。

据此，本文融入CBR/RBR 技术与JavaEE 技术，建立了邮轮乘客舱室布局模型，目的在于提高舱室 布局设计效率，并实现乘客舱室的智能化布局。所做工作对大型邮轮舱室的布局设计与优化具有重要 意义。

1面向知识库的舱室布局设计路径

邮轮舱室的布局设计包含法规规范、案例资料等描述性知识，也涵盖了设计经验、布局原则等程 序性知识。利用知识工程的技术进行管理，能够有效利用各类资料、经验与技术，为设计者提供有力

收稿日期:2018-11-08；修改稿收稿日期：2019-05-23

基金项目：工信部高技术船舶科研项目［2016］543号

60卷第2期（总第230期）蔡薇，等：一种大型邮轮乘客艇室智能布局设计方法187的资源保障。知识工程包括知识获取、知识表示、知识推理和知识库的管理，运用知识工程技术建立 知识库是落实舱室智能化布局的基础。根据知识库系统的组织架构件7】，建立知识驱动的舱室布局设计 知识管理模型，如图1所示，模型共分为3层：

（1） 知识来源层：收集知识库在建立过程中所需的各种数据、信息，其中包括邮轮布置设计相关 法规规范、大型客船设计过程中积累的经验、基于统计分析得到的布局规律、邮轮布置图、邮轮布局 规则的相关资料等。

（2） 知识应用层：利用知识规则，对舱室布局设计进行相应的约束和规划，包括知识获取与表示、 管理方式以及知识的推理策略。

（3） 方案设计层：形成设计方案的各个阶段，用于解决具体的实践问题。涵盖从需求分析到方案 形成的主要过程。

知识应用技术

方案设计擁

$ $ S

设计知识来源专家经验 法规规范 设计资料 设计实例

图1舱室布局设计知识管理模型

由于数据库具有成熟的组织策略，把数据库管理技术引入知识库的组织已被认为是一种有意义的 途径同。面向对象的程序设计方法是当前程序设计的主流语言，其突出优点是信息隐蔽、数据抽象、动 态约束、继承和封装性等。为此，本文将对象映射到关系型数据库中：采用Java 语言（版本1.7）实现 表示的对象和方法，釆用MySQL （版本5.5）关系型数据库管理系统存储数据。设计步骤包括：

（1） 声明所需的类，设置类中的属性：

（2） 处理类之间的关联关系（继承、包含）；

（3） 根据类中的属性及关联性，建立数据库的表结构；

（4） 根据查询类型，设计查询方法。

2乘客舱室布局目标函数的建立

2.1基于频次统计的舱室布局规律

为了表述功能舱室的布局规律，需要对甲板区域进行划分。不同邮轮具有不同的设计风格，体现 的舱室布局规律也不尽相同。本文以公主系列邮轮为例，沿水平方向，以三处电梯井为界限，从船首 到船尾依次划分区域（记A 、B 、C 、D ）；沿垂直方向，涉及乘客舱室的甲板一般起始于5号甲板，5 号以上甲板都直接面向乘客，划分结果如表1所示

。

188中国造船学术论文邮轮名称甲板层数I部分甲板层号II部分甲板层号III部分甲板层号备注说明

表1不同邮轮乘客甲板的划分结果

帝王公主195、6、78.9、10、11、12、14、1516、17、18、19无13号甲板

钻石公主185、6、78、9、10、11、1214、15、16、17、18无13号甲板，17、18号甲板形式相同

蓝宝石公主185、6、78、9、10、11、1214、15、16、17无13号甲板黄金公主175、6、78、9、10、11、1214、15、16、17无13号甲板至尊公主175、6、78、9、10、11、1214>15、16无13号甲板

由于大量餐饮类、娱乐类舱室分布于第I、第in部分甲板，本文以第I、第in部分甲板为对象，研究不同甲板区域间功能舱室的布局。重新命名I部分的3层甲板(向上依次记为01、02和03)、III部分的4层甲板(钻石号III部分共5层甲板，但其18号甲板未布置舱室，按4层甲板处理，向上依次记为X4、X5、X6和X7)。甲板区域的命名规则采用“甲板编号-区域编号”的形式，即03-A、X4-B。

根据上述公主系列邮轮舱室布局的频次统计结果，得出以下结论：

(1)主餐厅、自助餐厅集中分布于C、D区域，主餐厅集中分布于01、02号甲板，自助餐厅主要分布于X4-C和X4-D区域；

(2)剧院布置于02-A和03-A区域，且基本占满A区域；

(3)购物类舱室集中于低层甲板的B区域，运动类舱室分布于第III部分甲板；

(4)按摩中心、水疗场所、理疗室、时尚沙龙通常集中于A区域，有氧运动区、健身中心可与上述舱室集中布置，也可作为运动类舱室集中布置；

(5)成人休憩区(日光浴区)通常布置于X4-A、X5-A区域；

(6)X4号甲板是第一层露天甲板，其B、C、D区域都有部分是露天区域，大型游泳池布置于X4-B、X4-C区域的露天部分，泳池上方区域全部开口，泳池周边布置有小型酒吧、特色餐饮店；

(7)X5-B、X5-C区域有较大开口以配合X4甲板舱室的功能；

(8)X6、X7号甲板首尾两端不连续，有效甲板面积小。

2.2甲板区域与舱室相关属性的数学表示

2.2.1甲板区域的相关属性

甲板区域是舱室的布局空间，在研究舱室布局之前，应先分析甲板区域属性。对于甲板区域属性,除了几何尺寸、受船舶运动的影响程度、结构强度以及噪声量级等属性外，本文定义了大型舱室布置适宜度、物资配送难度和区域风景值。

(1)大型舱室布置适宜度：在建筑设计中，动线设计与其功能、空间、造型的设计相辅相成［刃；在商场布局中，影响布局的最核心经济学因素是商品的需求弹性［训。为了实现良好的动线规划和需求分布，优化舱室布局，定义“大型舱室布置适宜度”：

n di-{max(〃d)Md*第II部分甲板卜%*第III部分甲板

'{min(%)血8第II部分甲板}-%，%*第I部分甲板(1)

_1,n r=B或C

r~［2,n r=A或D

式中，⑷为某甲板区域的大型舱室布置适宜度，q为所研究甲板距离II部分甲板的层数，『是区别不同