Ship cable routing model and refinement method at the stage of construction

Abstract

Процесс проектирования судовых кабельных трасс связан с принятием проектных решений по размещению кабеля в условиях повышенной насыщенностью помещений судна различными объектами. При этом должен соблюдаться «баланс» между минимальностью значений целевых критериев оптимальности и соблюдением ограничений на прокладку кабеля. В статье рассматривается модель построения судовых кабельных сетей на маршрутном графе с ограничениями по пропускным способностям ребер и допустимого сопротивления для соединений. В качестве целевых критериев оптимальности задачи рассматриваются стоимость и масса кабелей. Сама задача формулируется в терминах двухкритериальной задачи линейного программирования транспортного типа. Для упрощения поставленной задачи ее ограничения преобразуются с помощью метода разложения Данцига-Вольфа, а для ее решения рассматривается двухкритериальный метод последовательного улучшения плана, который выбирает марки кабелей в соответствии с их оптимальностью. На точность описанной модели влияет подход к моделированию длин кабелей, которая в реальных условиях постройки судна зачастую будет больше вычисленной проектной длины. Для компенсации связанных с этим «помех» предлагается использовать специальный коэффициент среднего отклонения, который умножается на целевые критерии и ограничения, тем самым приближает проектные длины к реальным. The process of ship cable routing is associated with decisions making process on cable placement in conditions of increased saturation of various objects in the ship's compartments. In this case, a «balance» must be maintained between the minimum values of the target objective and compliance with the restrictions on cable laying. In this article describes a model for the ship cable routing problem on a route graph with restrictions on the capacity of the edges and the permissible resistance for connections. The cost and weight of cables are selected as target objective. The problem itself is formulated in terms of a bi-objective linear programming problem of multi-commodity minimum cost flow. To simplify the problem, its limitations are transformed using the Danzig-Wolf decomposition method, and to solve it, a two-criteria simplex method is proposed, which selects type of cable in accordance with their applying optimality. The accuracy of the described model is influenced by the approach to modeling cable lengths, which in real conditions of ship construction will often be greater than the calculated design length. To compensate for the “interference” associated with this, it is proposed to use a special average deviation coefficient, which is multiplied by target objectives and restrictions, bringing the design lengths closer to real ones.