Algoritme Data Science-student ontwerpt beste schip in minder tijd
Mede dankzij Roy de Winter ontwikkelt scheepsontwerp- en ingenieursbureau C-Job Naval Architects in korte tijd optimale schepen. De masterstudent Computer Science in Leiden ontwikkelde namelijk het algoritme CEGO, dat de klassieke ontwerpcyclus doorbreekt en de mens in het maritiem optimalisatietraject overbodig maakt.
Passen alle gewenste compartimenten in de romp? Wat is de impact van het schip op het milieu? En wat zijn de totale eigendomskosten? In de ontwerpfase stuiten scheepsbouwkundigen op allerlei variabelen, beperkingen en doelstellingen. Bij iedere minimale wijziging in het ontwerp van een schip moeten zij continu hun eerdere keuzes aan de tekentafel heroverwegen. Dit tijdrovende en repetitieve mensenwerk behoort nu tot het verleden: een optimalisatie-algoritme maakt het mogelijk betere schepen te ontwikkelen in minder tijd.
Van student naar engineer
Roy de Winter ontwikkelde het algoritme CEGO (Constrained Efficient Global Optimization) samen met Thomas Bäck en Bas van Stein, wetenschappers van het Leiden Institute of Advanced Computer Science (LIACS). Data scientist De Winter deed voor zijn masteropleiding in Leiden onderzoek bij C-Job Naval Architects. Het resultaat hiervan is te lezen in zijn scriptie ‘Designing Ships using Constrained Multi-Objective Efficient Global Optimization’. Inmiddels is De Winter als Research & Development Engineer in dienst bij C-Job Naval Architects, het grootste onafhankelijke maritieme ingenieursbureau van Nederland. 'Het leuke van werken bij een engineering bureau, is dat je werkt aan een tastbaar product. Dit betekent dat de code die ik nu schrijf uiteindelijk omgezet wordt in een schip dat echt gaat varen! Werken aan een echt product in combinatie met de laatste ontwikkelingen uit de wetenschap is wat ik altijd al heb willen doen,' aldus De Winter.
Nieuwe manier van werken
Scheepsbouwkundigen maken continu overwegingen. Moeten de schepen die zij ontwerpen bijvoorbeeld kort of lang zijn. Een kort ontwerp is goedkoop om te bouwen, maar duur om mee te varen. Terwijl de bouw van een lang ontwerp duur is, maar het gebruik ervan goedkoper. Het is voor scheepsbouwkundigen onmogelijk om alle verbanden tussen de beslissingen en de gevolgen daarvan te overzien. Het CEGO-algoritme kan dit wel. En daarom helpt CEGO scheepsbouwkundigen vanaf nu met het maken van de juiste keuzes. Deze nieuwe manier van werken is vele malen sneller en wordt dan ook de ‘Accelerated Concept Design’-methode genoemd.
Mens overbodig
Waar de ontwerper voorheen continu zelf keuzes moest maken, neemt CEGO nu weloverwogen beslissingen en hoeft de mens geen vervelend repetitief werk meer te doen. Dit levert een aantoonbare versnelling op van het ontwerpproces: was een scheepsbouwkundige vroeger maanden bezig was met het nemen en heroverwegen van allerlei beslissingen, nu wordt een optimaal schip ontworpen in 2 tot 4 weken.
Zodra de scheepsbouwkundige met CEGO en het Accelerated Concept Design zijn werk heeft gedaan, blijft een set van geoptimaliseerde ontwerpvarianten over. Deze ontwerpen bestaan uit een scheepsromp, de indeling van het schip, en een staalmodel. Bovendien voldoen alle varianten aan de wetten van de natuurkunde, de regels van de autoriteiten en de wensen van de klant. De klant kiest vervolgens welke geoptimaliseerde ontwerpvariant hij verder wil laten ontwikkelen tot varend schip.
Maritime Designer Award
Voor zijn innovatieve bijdrage aan de maritieme industrie en de toepassing van inzichten uit wiskundige optimalisatietechnieken, is De Winter genomineerd voor de 2018 Maritime Designer Award. 'Dit onderzoek laat zien dat interdisciplinair werk tot geweldige, nieuwe inzichten kan leiden. Ik hoop dat de jury dit ook inziet en de award aan mijn onderzoek toekent. Dat zou een extra stimulans zijn om het algoritme nog beter te maken dan het al is,' aldus De Winter. De prijsuitreiking vindt 12 november 2018 plaats tijdens het Maritime Awards Gala.
