Knowledge-based Expert System for the Preliminary Ship Structural Design

선체 구조설계를 위한 지식 베이스 전문가 시스템

The objective of this study is to develop knowledge-based system for the preliminary design and midship section design of bulk carrier and to enhance the applicability of knowledge engineering in the field of Naval Architecture. First, expert system shell called E.1 is developed in C language. E.1 supports backward-chaining, automatic iteration procedure and reiterative inference mechanism for efficient application of knowledge-based system in structural design. Knowledge representation in E.1 includes IF-THEN rules, 'facts'and 'tables'. Second, knowledge bases for the principal particulars and midship section design are developed by experimental formula, design standard and experiential knowlege. Third, hybrid system combined this knowledge-based system with the optimization program of midship section is developed. Finally, the simplified design method utilizing the regression analysis of the optimum results of stiffened plate is developed for facilitating the design process. Using this knowledge-based system, the design process and results for Bulk carrier and stiffened plates are discussed. It is concluded that knowledge-based system is efficient for preliminary design and midship section design of the ship. It is expected that the performance of the CAD system would be enhanced if the better knowledge-base is accumulated in the E.1 tool.

본 논문은 선박의 초기설계와 중앙단면 설계용 지식베이스 시스템을 개발하고 지식공학이 선체구조 설계 분야에 매우 효율적으로 적용될 수 있음을 검토하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여 첫째 구조설계에 적합한 지식베이스 전문가 시스템 개발용 도구(tool)인 E.1을 개발하였다. E.1은 C언어로 작성되었고 구조설계 과정을 효율적으로 뒷받침해주기 위해서 자동 반복 계산과 재추론 기능을 갖고 있다. 둘째 살물선의 초기설계시 주요치수 추정과 중앙단면 설계를 위한 지식베이스를 개발하였다. 이 지식베이스들은 통계적 경험식, 선급 규정, 경험적 지식 등을 rule, fact, table로 표현하여 구성하였다. 셋째 지식베이스의 추론을 통하여 중앙 단면 최적 설계 프로그램의 입력 자료를 생성하고 최적화 프로그램을 수행시키는 통합(hybrid) 시스템을 구축하였다. 넷째 보강판 설계용 지식베이스 시스템을 개발하기 위해 최적화 결과의 회귀분석을 이용하는 간이 설계법을 적용해 보았다. 이 시스템을 사용하여 살물선과 보강판의 설계과정을 보이고 그 결과를 검토해 보았다. 앞으로 E.I와 성능 개선과 더 우수한 지식베이스가 축적됨에 따라서 선체 구조설계에 사용되는 기존의 CAD 시스템의 성능이 크게 보완될 것으로 기대된다.