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Estrategias para la eficiente optimización multiobjetivo de cascos mediante simulaciones con alto costo computacional TU-Berlin / FRIENDSHIP-SYSTEMS GmbH.

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Presentación del tema: "Estrategias para la eficiente optimización multiobjetivo de cascos mediante simulaciones con alto costo computacional TU-Berlin / FRIENDSHIP-SYSTEMS GmbH."— Transcripción de la presentación:

1 Estrategias para la eficiente optimización multiobjetivo de cascos mediante simulaciones con alto costo computacional TU-Berlin / FRIENDSHIP-SYSTEMS GmbH Tesis para título de Diplom-Ingenieur en Arquitectura Naval e Ingeniería Marina – 2006 Miguel Loban, Dipl.-Ing., M.Eng., B.Sc. 23 Octubre 2008 I Seminario Internacional de Ingeniería Naval Ciudad del Saber, Panamá

2 2 28 April 2014 Agenda 1. Introducción de mi persona 2. Introducción y motivación de la tesis 3. Optimización multiobjetivo 4. Creación de modelos paramétricos 5. Principios hidrodinámicos básicos 6. Aplicación de optimización multiobjetivo en el diseño del casco de un buque SWATH 7. Conclusiones y seguimiento

3 3 28 April 2014 Introducción de mi persona Ingeniero mecánico en tendencia naval UTP – 2002 Estadía en Alemania , 2006 Labores en astillero de Flensburg y primera tesis de grado – 2005 Beca para representar a TU-Berlin en Michigan – 2005 Retorno a Berlín y conclusión de última tesis (tema de hoy) – 2006 Estadía en Ann Arbor, Michigan Maestría (M.Eng.) en Diseño Marino Concurrente Inspector de Clase con Det Norske Veritas (DNV) – Enero 2007-Presente DNV Houston, Panamá (barcos en operación) DNV Corea, China y Vietnam (barcos en construcción)

4 4 28 April 2014 Intereses Panamá, barcos, botes, máquinas

5 5 28 April 2014 Introducción y motivación de la tesis Optimización para el diseño Diseño asistido por computadora Buena relación con el equipo de ingenieros Fuente: Nordseewerke

6 6 28 April 2014 Descripción de la investigación Representación del principio matemático de optimización multiobjetivo Revisión bibliográfica de los más recientes (2006) métodos de optimización multiobjetivo Representación y selección de las diferentes estrategias Implementación de los métodos seleccionados e incorporación a la máquina de optimización: FRIENDSHIP-Optimizer Testeo de cada método seleccionado por medio de funciones matemáticas básicas Formulación de un diseño de buque SWATH con criterios concurrentes como resistencia, desplazamiento y capacidad de carga

7 7 28 April 2014 Descripción de la investigación Creación de modelos paramétricos del buque SWATH utilizando el CAD software: FRIENDSHIP-Modeler Simulación numérica de la resistencia por olas utilizando el programa FRIENDSHIP-Flow basado en teoría potencial no linear Inicialización de simulaciones de optimización del casco creado utilizando los algoritmos desarrollados Comparación de la eficiencia de las diferentes estrategias Reporte y presentaciones de los resultados

8 8 28 April 2014 Optimización multiobjetivo (minimización) Una solución es óptima si por cada y se cumple: o existe por lo menos un tal que: y

9 9 28 April 2014 Optimización multiobjetivo Proceso de Jerarquía Analítica para determinar tipos de algoritmos a utilizar. Método seleccionado: Optimización Pareto basada en poblaciones Algoritmos genéticos Optimización de cúmulos de partículas Enfriamiento/recocido simulado

10 10 28 April 2014 Optimización multiobjetivo Algoritmos Genéticos Ejemplo: Variables se representan en números binarios 9 = [ ] 12 = [ ] 1 5 = [ ] 15 = [ ]

11 11 28 April 2014 Optimización multiobjetivo Enfriamiento/Recocido Simulado

12 12 28 April 2014 Optimización multiobjetivo Optimización de cúmulos de partículas

13 13 28 April 2014 Optimización multiobjetivo Testeo de cada algoritmo desarrollado por medio de ecuaciones matemáticas básicas. KURSAWE (Taipei 1992)

14 14 28 April 2014 Optimización multiobjetivo Resultados de cada algoritmo desarrollado:

15 15 28 April 2014 Creación de modelos paramétricos

16 16 28 April 2014 Principios hidrodinámicos básicos Código de páneles de Rankine, condiciones: Agua incomprimible, flujo no rotacional Para flujos no rotacionales las velocidades de las partículas en t, se expresan por potenciales de velocidad Infinita profundidad, movimiento vertical se desvanece en el suelo marino El cuerpo es impermeable Ecuación de Laplace Ecuación de Bernoulli Integración sobre superficie mojada

17 17 28 April 2014 Principios hidrodinámicos básicos Energía gastada en generar olas

18 18 28 April 2014 Aplicación de optimización multiobjetivo al diseño de un buque SWATH Tres objetivos: reducción de resistencia, aumento de superficie de línea de agua, incremento de desplazamiento Rt = % Awp = +20.4% Disp = +9.3% Rt = -16.3% Awp = +19.3% Disp = +8.4% Rt = -16.6% Awp = +20.0% Disp = +8.1%

19 19 28 April 2014 Conclusiones Tres algoritmos de optimización multiobjetivo fueron desarrollados y examinados con respecto a funciones matemáticas reconocidas Los algoritmos desarrollados cumplieron la tarea de optimizar el casco del buque en todos los aspectos con una carga computacional razonable Fuente: The Naval Architect Design & Construction of Container Ships (2008) – Daewoo Shipyard (DSME) – Friendship-Systems 14,000 TEU Containership

20 20 28 April 2014 Seguimiento Para la compañía (FS) los algoritmos fueron integrados a su gama de software Personal: Ingresé a una compañía de diseño y optimización de estructuras offshore en Houston (Nov-Dec 2006) Empecé labores como inspector de clase con DNV en Houston (Jan-Mar, Sept-Oct 2007), Korea (Mar-Jun 2007), Vietnam (Jul-Aug 2007), Panama (Oct 07- presente)

21 21 28 April 2014 ¡Muchas gracias por su atención! Muito obrigado por sua atençao! ?

22 22 28 April 2014

23 23 28 April 2014 Fuente: Flensburg Schiffbau- GmbH Fuente: Hyundai Heavy Industries


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