一种基于模型的大型邮轮正向设计方法

1.本发明涉及数据处理技术领域，尤其是涉及一种基于模型的大型邮轮正向设计方法。


背景技术：

2.大型邮轮的设计建造代表着当前全球船舶工业的最高水平。由于复杂程度很高，长期以来，邮轮的设计建造被意大利芬坎蒂尼集团、德国迈尔船厂、stx法国等欧洲船厂长期垄断。因此需要建立一种正向设计方法，并基于计算机模型进行信息管理，以提高设计效率。
3.正向设计方法要求产品设计从涉众需求开始，捕捉系统需求，由系统需求分析系统功能，再由系统功能探索系统结构；经过实施建造后，再由结构到功能、功能到需求进行集成与验证。实施建造之前的设计任务尤为重要，很大程度上决定了产品开发的成败。因此，对于大型邮轮的前期设计需要详细分析。邮轮的涉及方可分为：船东、船员和游客，船东的需求以盈利为主，船员有保证航行的需求以及衣食住行的需求，游客的需求主要是休闲娱乐。除了考虑涉众需求，还要考虑时代、地域和文化等差异带来的约束，以保证所设计大型邮轮适应本土环境，最终满足涉众需求。系统需求中首先考虑功能需求，这是因为设计邮轮的目的是获得其功能。复杂系统的功能设计，往往需要将功能分解为若干子功能以寻求实现功能的路径。对于大型邮轮而言，各个子系统的功能实现路径就是子系统的结构及形式。
4.由于时代、地域的差异和涉及方的个性化需求，大型邮轮服役期间会进行许多改进优化，而更新设计信息尤其耗时，导致邮轮改造效率低下，所以需要高效的信息管理手段辅助设计。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于模型的大型邮轮正向设计方法，有助于高效地进行大型邮轮的自主创新设计。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.一种基于模型的大型邮轮正向设计方法，包括以下步骤：
8.s1：获取船东、船员和游客的需求并结合邮轮行业特征，建立因素分析模型，该因素分析模型包括涉众需求及约束；
9.s2：将所述涉众需求及约束转化为邮轮的系统需求，并根据该系统需求获取派生需求，从而建立需求模型表达整体系统需求；
10.s3：根据邮轮的整体系统需求分析邮轮功能，从而划分模块化子功能，并建立功能模型；若步骤s3派生新的需求，则将新的需求返回步骤s2中，优化需求模型；
11.s4：根据划分的模块化子功能获取子系统结构，并通过结构模型表达子系统结构；若步骤s4派生新的需求，则将新的需求返回步骤s2中，优化需求模型；
12.s5：根据邮轮的子系统结构匹配对应的部件以及部件组合方式；若步骤s5派生新的需求，则将新的需求返回步骤s2中，优化需求模型。
13.进一步地，所述因素分析模型用于建立船东、船员、游客、设计人员、各领域专家的需求以及邮轮行业特征之间的联系。
14.进一步地，所述邮轮的系统需求包括邮轮的功能需求和非功能需求，所述功能需求包括海上交通运输功能需求和休闲娱乐功能需求。
15.进一步地，所述大型邮轮正向设计方法执行过程中根据派生的需求不断返回步骤s2，更新邮轮的系统需求。
16.进一步地，所述需求模型对系统需求和派生需求进行逐级分解，步骤s4中根据划分的模块化子功能逐个获取子系统结构，步骤s5中根据邮轮的子系统结构逐个匹配对应的部件以及部件组合方式。
17.进一步地，将邮轮功能进行模块化分解，得到模块化子功能。
18.进一步地，所述结构模型设有各子系统结构之间的接口方式和交互内容。
19.进一步地，所述功能模型基于邮轮的整体系统需求构建，所述结构模型基于功能模型构建。
20.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
21.由于时代、地域的差异和涉及方的个性化需求，大型邮轮服役期间会进行许多改进优化，而更新设计信息尤其耗时，导致邮轮改造效率低下，所以需要高效的信息管理手段辅助设计。本发明采用基于模型的系统设计方法进行设计信息管理，可实现信息规范化表达、信息修改同步和内在联系生成等操作，因此，在复杂产品的设计研发领域计算机建模被广泛应用。借助计算机模型建立大型邮轮设计阶段的需求模型、结构模型、行为模型等，有助于复杂信息的记录与表达，并且快速进行信息修改与同步，有效提高设计效率与质量。
附图说明
22.图1为本发明实施例中提供的一种基于模型的大型邮轮正向设计方法的流程示意图；
23.图2为本发明实施例中提供的一种邮轮设计中的因素分析模型的建模示意图；
24.图3为本发明实施例中提供的一种邮轮设计中的功能需求模型的建模示意图；
25.图4为本发明实施例中提供的一种邮轮设计中的休闲娱乐功能模型的建模示意图；
26.图5为本发明实施例中提供的一种邮轮餐厅与厨房之间的水处理系统结构模型的建模示意图。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护
的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.实施例1
31.如图1所示，本实施例提供一种基于模型的大型邮轮正向设计方法，包括以下步骤：
32.s1：获取船东、船员和游客的需求并结合邮轮行业特征，建立因素分析模型，该因素分析模型包括涉众需求及约束；
33.因素分析模型涉及各方需求、设计人员、各领域专家以及邮轮行业特征之间的联系；
34.s2：将涉众需求及约束转化为邮轮的系统需求，并根据该系统需求获取派生需求，从而建立需求模型表达整体系统需求；
35.邮轮的系统需求包括邮轮的功能需求和非功能需求，功能需求包括海上交通运输功能需求和休闲娱乐功能需求；
36.s3：根据邮轮的整体系统需求分析邮轮功能，将邮轮功能进行模块化分解，从而划分模块化子功能，并建立功能模型；若步骤s3派生新的需求，则将新的需求返回步骤s2中，优化需求模型；
37.s4：根据划分的模块化子功能获取子系统结构，并通过结构模型表达子系统结构；若步骤s4派生新的需求，则将新的需求返回步骤s2中，优化需求模型；
38.结构模型设有各子系统结构之间的接口方式和交互内容；
39.s5：根据邮轮的子系统结构匹配对应的部件以及部件组合方式；若步骤s5派生新的需求，则将新的需求返回步骤s2中，优化需求模型。
40.大型邮轮正向设计方法执行过程中根据派生的需求不断返回步骤s2，更新邮轮的系统需求。
41.需求模型对系统需求和派生需求进行逐级分解，步骤s4中根据划分的模块化子功能逐个获取子系统结构，步骤s5中根据邮轮的子系统结构逐个匹配对应的部件以及部件组合方式。
42.功能模型基于邮轮的整体系统需求构建，结构模型基于功能模型构建。
43.具体实施过程一
44.步骤s1中的因素分析模型如图2所示。
45.具体地，步骤s1中的因素分析模型涉及各方需求、设计人员、各领域专家以及邮轮行业特征之间的联系。
46.具体地，设计人员的设计思路与各方需求是依赖关系，用
“┄→”
连接。各方需求包括船东、船员和游客。船东的需求包括航线与营运周期、邮轮容量与品质、投资预算等；游客需求决定了主要的邮轮功能，除了基本生活需求外，还有休闲娱乐需求；船员的生活需求和驾驶需求。
47.具体地，各领域专家和设计人员是合作关系，用“——”连接。专家们向设计人员提
供知识帮助，包括主要系统设备量化估算、主尺度与重量估算、型线设计、总布置设计等，这些包括在知识支持中，因此用“include
┄→”
表示。
48.具体地，邮轮自身和邮轮行业具有自身特点，这为设计人员的设计活动提出了不可忽视的要求和约束。比如，海上法律法规、安全性、稳定性等。
49.具体实施过程二
50.步骤s2中的设计需求分为：功能需求与非功能需求。以功能需求为例进行建模，如图3所示。
51.具体地，邮轮的功能需求被分为两类：海上交通运输功能需求和休闲娱乐功能需求。
52.具体地，探索满足功能需求的过程中，派生出非功能需求，如安全需求等，派生需求建立在功能需求基础上，“drivereqt
┄→”
表示了功能需求派生的需求。
53.具体地，对功能需求和派生需求进行逐级分解。例如。休闲娱乐功能需求又分为物质需求和精神需求，物质需求和精神需求还需进一步分解，
“⊕
——”表示包含关系。
54.具体地，功能与需求的关系用“satisfy
┄→”
表示。
55.具体实施过程三
56.步骤s3中的功能模型如图4所示，该图以邮轮休闲娱乐功能模型为例。
57.具体地，将邮轮功能进行模块化分解，得到模块化子功能。例如，邮轮休闲娱乐功能模型，按活动的目的、方式将邮轮休闲娱乐活动四种类型：健身休闲类、消遣娱乐类、社会活动类、儿童活动类。图中表示组成关系，如泳池、慢跑径、各类球场等组成室外活动功能。
58.具体地，邮轮行业的法律法规产生的约束采用“refine
┄→”
建立关系，表达约束对功能的改善。
59.具体地，在邮轮提供集会庆典功能的基础上，考虑本土的游客需求，如举办中式婚礼。派生需求与已有功能采用“trace
┄→”
建立关系。
60.具体地，在集会庆典功能上增加中式礼堂模块来满足举办中式婚礼派生需求。
61.具体实施过程四
62.步骤s4中的结构模型如图5所示，该图为邮轮餐厅与厨房之间水处理系统的结构模型实例。
63.具体地，结构模型定义各子系统之间的接口方式和交互内容；
64.具体地，餐厅与水处理系统之间有对应的三个接口，接口箭头表示水的流向：与餐厅连接的分别是干净的冷水、干净的热水和污水，与水处理系统连接的分别是餐厅的冷水、餐厅的热水和餐厅的污水；
65.具体地，厨房与水处理系统之间有对应的三个接口，接口箭头表示水的流向：与厨房连接的分别是干净的冷水、干净的热水和污水，与水处理系统连接的分别是厨房的冷水、厨房的热水和厨房的污水；
66.具体地，水处理系统向餐厅输送干净的水源并接收餐厅的污水，水处理系统向厨房输送干净的水源并接收厨房的污水；
67.具体地，餐厅、厨房和水处理系统均和外部存在联系。
68.本实施例还提供一种基于模型的大型邮轮正向设计系统，包括存储器和处理器，
所述存储器存储有计算机程序，处理器调用所述计算机程序执行如上所述的方法的步骤。
69.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。