Utillisation of expert systems in container ship design: Accommodation layout design expert system (ALDES)
Uzman sistem metodunun konteyner gemilerinin dizaynına uygulanması: Uzman sistem ile yaşam malli dizaynı (ALDES)
- Tez No: 112226
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA İNSEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2001
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 212
Özet
UZMAN SİSTEM METODUNUN KONTEYNER GEMİLERİNİN DİZAYNINA UYGULANMASI: UZMAN SİSTEM İLE YAŞAM MALLİ DİZAYNI (ALDES) ÖZET Yapay Zeka (YZ) terimi ilk olarak 1950'lerin başında kullanılmaya başlamış olmakla beraber, temelleri 17. yüzyılda Pascal 'ın ilk hesap makinasını bulmasına dayanır. 1980'lerin ikinci yarısında bilgisayar teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak YZ ve bunun alt bilim dalları tüm bilimsel ve teknolojik alanlarda daha yaygın olarak kullanılmaya başlamıştır. YZ alt bilim dallarından biri olan Uzman Sistemler (US) bilgisayar teknolojisindeki bu gelişme ile beraber yaygınlaşmıştır. Gemi dizaynı oldukça karmaşık, uzman bilgisine dayalı ve iteratif bir yapıya sahiptir. Aynı zamanda dizayn için geniş ve dinamik bir bilgi tabanı ve veri tabanı gerekmektedir. Her yıl uygulamaya konulan yeni kurallar ve gelişmeler nedeni ile bilgi tabanı değişmektedir. Bu özellikleri nedeni ile gemi dizaynı US uygulamaları için oldukça elverişli bir alandır. Türkiye'de gemi dizaynı konusunda Uzman Sistem uygulamasına pek rastlanmamaktadır. Türkiye'de gemi dizayn ve inşaatı sektöründe, çok verimli dönemleri çok durağan dönemler takip ettiğinden, konunun uzmanları sürekli yer değiştirmektedirler. Uzmanlar yer değiştirirken konu ile ilgili bilgileri de beraberlerinde götürmektedirler. Uzman Sistemlerin geliştirilip piyasaya kazandırılması sayesinde uzmanların ortamdan ayrılması halinde bile bilgileri saklanabilecek ve zamanla değişen bilgi tabanı kolaylıkla güncelleştirilebilecektir. Bu çalışmada, Uzman Sistemlerin gemi dizaynına uygulanabilirliği incelenmiş, genel dizayn ve gemi dizaynı, Yapay Zeka ve Uzman Sistemler, tesis yerleştirmesi konuları araştırılmış ve bunların uygulamaları verilmiştir. Uygulama için örnek gemi olarak Türkiye'de çok fazla sayıda inşa edilmesi nedeni ile, feeder konteyner gemileri seçilmiştir. Yapay Zeka bilgisayara insan gibi düşünmeyi ve karar vermeyi öğretme bilimidir. Uzman Sistemler; bir bilgi tabanına bağlı olarak, belli bir alandaki problemleri çözmek amacı ile yazılmış bilgisayar programlarıdır. Uzman Sistem programlarının yazılabilmesi için çeşitli programlama dilleri ve paketleri vardır. Bu çalışmadaki uygulama için CLIPS paketi seçilmiştir. Uzman Sistemlerin temel iki çalışma prensibi vardır. Bunlardan birincisi eldeki bilgiden sonuca ulaşma; ileri zincir yöntemidir. Diğeri de sonuçtan bilgiye ulaşma, geriye zincir yöntemidir. Bu çalışma eldeki gereksinim tanımından dizayna erişme amacını taşıdığı için, sadece ileri zincir yöntemi kullanılmıştır. Bu çalışma Uzman Sistemlerin gemi dizaynına uygulanması olduğu için, dizayn genel anlamda incelenmiş ve gemi dizaynında bugüne kadar kullanılanyöntemler kısaca özetlenmiştir. Bilgi tabanlı dizayn sistemi geliştirilmiş ve bilgi kurallara dönüştürülerek bir Uzman Sistem programı yazılmıştır. Bir Uzman Sistemin geliştirilmesinde en önemli parametrelerden birini bilgi tabanı oluşturmaktadır. En büyük problemlerden bir tanesi de uzmanları kullanarak bilgi tabanını oluşturabilmektir. Bu amaçla kullanılan çeşitli yöntemlerden biri de mülakat tekniğidir. Bu çalışma çerçevesinde uzmanlar ile yapılan mülakatlar, kaynak kitaplar ve teknik kurallar kullanılarak konteyner gemisi dizaynı için bir bilgi tabanı oluşturulmuştur. Mimarlık ve Endüstri Mühendisliğinde, yerleştirme yapmak ve yerleştirmenin optimizasyonu için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Ancak bu yöntemler gemi dizaynında yaygın olarak kullanılmamaktadır. Bu çalışma çerçevesinde endüstri mühendisliğinde kullanılan tesis yerleştirme yöntemleri incelenmiş ve gemi yaşam mahalli yerleştirmesine uygulaması yapılmıştır. Bilgi tabanının oluşturulması için on uzmanın görüşü alınmış ve buna SOLAS (Safety of Life At Sea), ILO (International Labour Organisation) ve Alman Liman kuralları (SBG) eklenmiştir. Uzmanlardan alman sağduyu (heuristic) bilgisi ve diğer teknik bilgiler kurallara dönüştülerek, sekiz bölümden oluşan bir CLIPS programı yazılmıştır. Bu program ALDES olarak adlandırılmıştır. ALDES kullanılarak bir konteyner gemisinin ön ana boyutları, veri tabanındaki gemilerden elde edilen parametrik formüllerle hesaplanmış, ana bölmeleri yerleştirilerek yaşam mahalli dizaynı gerçekleştirilmiştir. Kamara, çeşitli özellikleri olan bir obje olarak tanımlanmış, ve bu özellikler sağduyu bilgisinin mantık programlaması sayesinde tek tek oluşturulmuştur. ALDES programı, herhangi bir acil durumda kaçış mesafesi bulmak amacı ile, çeşitli senaryolar için çalıştırılmış ve kamara kapılarının yerlerinin değiştirilmesinin kaçış mesafesine etkisi incelenmiştir. Deniz kazalarında can güvenliğinin en güncel olduğu şu günlerde, yapılan bu çalışmanın daha optimum ve güvenli gemi dizaynında faydalı olması umulmaktadır. Yapay Zeka ve Uzman Sistemler gemi inşaatında çok yaygın olarak kullanılmamaktadır. Ancak bilgi tabanının bu kadar büyük ve dinamik olduğu bir bilim dalında, bu çalışmanın devamı olarak Uzman Sistem uygulamaları arttırılmalı ve gemi endüstrisinin kullanımına sunulmalıdır. Gemi dizaynı probleminin karmaşıklığı gözönüne alındığında, bu çalışma göstermiştirki, çeşitli kabuller ve kısıtlar altında Uzman Sistemler gemi dizaynına uygulanabilir.
Özet (Çeviri)
UTILISATION OF EXPERT SYSTEMS IN CONTAINER SHIP DESIGN: ACCOMMODATION LAYOUT DESIGN EXPERT SYSTEM (ALDES) SUMMARY Although the term Artificial Intelligence (AI) was first used in the early 1950's, its origin is referred back to 17th century when Pascal invented the first calculator. AI and its sub-fields were widely used in all scientific and industrial fields after the development of computer technology in the late 1980's. One of the sub- fields of AI, Expert Systems (ESs) has found a wide application area along with the development of computer technology. Ship design is very complex, based on expertise and iterative in nature. It also requires a wide dynamic knowledge base and database. Every year rules and regulations are updated, so are the knowledge base. Due to these complex characteristics of ship design, it is very suitable for an ES application. There are not many ES applications in ship design used in Turkey. The domain experts in ship design and production industry in Turkey have been changing their jobs very often, as there are some very productive times followed by recessions. When they transfer between jobs, the domain knowledge is lost in the design office. If ESs in ship design are developed and introduced to the industry, expertise of the experts can be preserved even if they leave the environment. Thus, the dynamic knowledge base can be updated more easily. In this work, applicability of ESs to ship design is examined by reviewing the topics including engineering design, ship design, AI, ESs, plant layout methods, and by developing a pilot application in ship design. Feeder type of container ship type was chosen for the application, because this type of ship is commonly built in Turkey. AI is a science that it is used to teach computers to think and decide like human beings. ESs are computer programs to solve a domain problem based on a knowledge base. There are several programming languages and shells available to develop ESs. CLIPS shell was preferred for the application in this work. There are two basic inference methods in ESs. The first one is the forward chaining which uses facts to achieve the goal. The other one is the backward chaining which starts from a goal to achieve facts. This work aims to achieve a design solution starting from design requirements. Therefore the forward chaining method was found to be more suitable for the purpose. In this thesis, general design is examined and ship design techniques are summarised, since this work establishes an ES application into ship design. A knowledge based design system was developed and the knowledge was represented by production rules in the ES. xviAn ES should be developed by collaborative work of a domain expert and a knowledge expert. The most important parameter in an ES is the knowledge base. One of the most difficult problems in the development of an ES, is to acquire the knowledge from experts. Interviewing is one of the techniques for knowledge acquisition. A knowledge base is developed by interviewing the experts, using the reference books and the technical rules for container ship design. Several techniques have been developed for layout design and optimisation in architecture and industrial engineering. However, these techniques are not commonly used in ship design. Some plant layout techniques used in industrial engineering for factories and plants were examined and applied to general arrangement of accommodation spaces of ships. Interviews with ten experts were carried out and SOLAS (Safety Of Life At Sea), ILO (International Labour Organisation), SBG (See-Berufsgenossenschaft) rules were added to develop the knowledge base. The heuristic knowledge acquired from experts and other technical knowledge are represented as rules. An ES program package called ALDES was developed consisting eight modules. Preliminary main dimensions of a container ship were calculated with formulas which were derived from a database of similar ships, the main transverse bulkheads were set and the general arrangement design was completed using ALDES. A living compartment was defined as an object with several attributes and the heuristic knowledge about the compartments were coded by using logic programming to generate living compartments in the package. ALDES was run to calculate the distance for evacuation in an emergency for different scenarios. The effect of various compartment door locations to the evacuation distance were also examined. This work is hoped to be useful to design safer ships, especially the safety of ships and human lives after collisions is the main concern nowadays. The AI and the ES have not been widely used in the Naval Architecture field. However, following this work, the application of ESs in ship building is strongly suggested since the knowledge base is so large and dynamic to handle. Considering the complex nature of ship design the study showed that under the certain assumptions and constrains, a computer model can be developed by using Expert System. xv
Benzer Tezler
- Denizcilikte kompleks sistem kaza analizi için yeni bir model önerisi
Novel approach for maritime complex system accident analysis
BULUT OZAN CEYLAN
Doktora
Türkçe
2023
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASİN ARSLANOĞLU
- İstanbul'da otopark problemi 'Şişli-Beşiktaş örneği'
Başlık çevirisi yok
A.SİNAN ÖZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. AYTEN ÇETİNER
- Elektriksel boşalmanın bulanık mantık ile benzetimi
The simulation of electrical discharges via fuzzy logic
KEMAL ARIKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN KALENDERLİ
- Elektrik makinalarının kontrolunda bulanık mantık uygulaması
The Application of fuzzy logic in controller of electrical machines
MAHMUT KOYUNCU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiElektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İHSAN GÖK
- Demiryollarında boş yük vagonlarının dağıtılması
Başlık çevirisi yok
LÜTFÜ GÜRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORAL TÜMAY