宇宙及船舶总体布局优化及CAD

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宇宙及船舶总体布局优化及CAD

布局问题的研究，自1831年Gauss研究格的有关布局问题开始口]，至今已有百余年的历史。该问题具有广泛的应用背景。布局问题属于复杂的组合优化问题，前人已经证明既使是最简单的一维布局也属于很难解的NPC问题。因此，长期以来关于布局问题的理论研究进展不大。迄今为止，关于布局问题大量的理论研究多局限于矩形体和圆柱体范围之内的小规模布局问题。由于布局问题的NP_一困难性，随着问题规模(待布物体数量)的增加，解空间呈指数式扩大而出现组合爆炸现象，使用传统的数学优化方法无法求解。因此，基于特定领域的启发式算法得到广泛应用。启发式算法的解题效果随着具体实例的变化有很大的不同，且只能找到近似可行解。对于类似宇宙飞船舱这样的复杂系统的布局问题，由于布局对象形状的随意性和布局约束的复杂性，再加上工艺、装配等技术要求，使得问题变的非常复杂，目前国内外对这一问题的理论研究报道也极为罕见。
现实生活中的布局问题往往用人工方式来解决，即由布局设计人员按照实际布局要求，利用布局模型或样板根据自身经验进行试凑或摆放：经过多次反复最后找出一个可行的布局方案。由于受到问题复杂性和求解时间的限制，许多更好的方案在布局设计时往往无法被发现。当布局规模较大，布局物体形状复杂，约束条件增多时，人工往往需要花费相当长的时间进行布局求解，即使如此也还会出现最后所得布局方案不能满足工程要求的情况，更不用说最佳方案了。显然，人工布局方法已无法适合现代生产的需要。