Análise dos processos de otimização no projeto de um navio Roll-on/Roll-off

Abstract

A busca por projetos ‘adequados’ de engenharia tornou-se um dos grandes paradigmas do mundo moderno. No campo da engenharia naval, cada embarcação pode ser considerada um elemento único, projetada para função específica e necessitando atender às necessidades e desejos do armador. Trata-se de um conjunto amplo e difuso de atributos, cuja relação custo de construção versus capacidade de carga tem grande importância. Um dos maiores problemas dentro da engenharia naval é como trabalhar com os diversos requisitos de projeto simultaneamente aos objetivos do armador, uma vez que quanto maior a capacidade de carga, maior o custo de construção do navio, o que torna vital a utilização de uma metodologia estruturada e eficiente para o projeto de navios. Uma possível solução consiste na aplicação de técnicas de otimização ao problema de projetos navais visando o aperfeiçoamento dos mesmos em busca dos melhores resultados. O presente Trabalho de Conclusão de Curso apresenta os resultados de análise comparativa entre abordagens mono e multiobjetivo, associadas à aplicação de técnicas de otimização com algoritmo NSGA2, a um projeto de um navio do tipo RoRo, para transporte de 1000 a 2000 carros, entre Brasil, México, Peru e Chile. Comparam-se os resultados otimizados com aqueles provenientes de um projeto conceitual não-otimizado (abordagem clássica). A partir de pesquisa experimental, com população de 20 elementos, a otimização considera dois objetivos: maximizar o retorno financeiro anual e maximizar a segurança (minimizar o fator de risco). Os projetos otimizados apresentaram resultados melhores que o projeto pela abordagem clássica, como ganho de 20% em relação ao retorno financeiro anual, de forma a concluir que vale a pena aplicar a otimização na fase conceitual de projeto.

The search for ‘adequate’ engineering solutions has become one of the biggest paradigms of the modern world. In the naval architecture/engineering field, each vessel can be considered a unique element, designed for a specific function and meeting the shipowner’s requirements and desires. It is a joint of diverse attributes, in which the relation between shipbuilding cost versus cargo capacity has a huge importance. One of the biggest issues in naval architecture/engineering is how to work the shipowner’s diverse requirements simultaneously, since that the higher the cargo capacity, the higher the construction cost, which makes it vital to apply a structured and efficient methodology for ship design. A possible solution is by applying optimization techniques in the design process, looking to improve its results. This graduation project presents mono and multiobjective optimizations, using the genetic algorithm NSGA2, and compares the results to a classical ship design approach. The ship design is for a RoRo type vessel, with a cargo capacity of 1000 to 2000 cars, sailing between Brazil, Mexico, Peru and Chile. Using an experimental research technique, with an initial population of 20 elements, the optimization process considers two objectives: maximize the annual revenue, and maximize the security (minimize risk factor). The optimized designs present better results than the one done by the classical methodology, for example an increase of 20% in the financial revenue, therefore, it is worth using optimization techniques in the initial phases of ship design.