复杂形状船舶分段建造空间调度优化算法研究

合集下载

基于多规则的船体分段建造空间调度方法

如Ｊｋｂ提出的左下规则（ｏｏ — ｆＢ）ａｏｓｂｔｍｌ，Ｌ是解决ｔｅｔ
享资源的分配和生产任务的排序，以满足某些指定的性能指标，是最困难的约束组合优化问题… 。空间调度是在车间调度问题的基础上提出的，要用主于解决船体分段在作业现场建造过程中存在的生产调度问题，同样属于ＮａＰｈｒｄ问题＿。船体分段建２Ｊ造的空间调度问题，了受时间资源约束外，受分除还段形状以及空间资源约束，具有时间和空间等多重优化目。因此，标船体分段建造的调度问题，就是在有限的计划时间和空间内，合理优化地安排船体分段的开始加工时间和作业空间位置。启发式规则作为解决调度问题相对简单、于易实现且计算复杂度低的方法，到学者和企业界的受
ｌｇｐｒｏｒｌｓｉｅｙｕｉｇｔｅｔｎｐｃｉｌｒｙｒｌ．Ｔｅｔｅｅｂｏｋｒｌｃｔｄｉｔｉｅｄａｅｃａｓｆｄｂｓｍｅａｄｓａｅｓａｔｅｈｎ，ｈｓｌｃｓａｅａｌａｅｏｎｉｉｎｈｉｍｉｉｕｏｎ
ｅｉｔ．Ｔｖｉｕｃｏｆｉｔｐａｉｌｓｈｄｌｎｔｏａｅｎｍｕｔ—ｕｅｓｐｏｏｅｎｔｓｐｐｒｘｓｓｏａｏｄｓｈｃｎｃ，ａｓｔａｃｅｕｉｇｍｅｈｄｂｓｄｏｌｉｒｌｓｉｒｐｓｄｉｈｉａｅ．ｌＩｈｉｔｏｎｔｓｍｅｈｄ，ｔｍｅａｄｓａｅｓｍｉａｉｌｓｐｏｏｅｉｎｐｃｉｌｒｔｒｅｉｒｐｓｄ．Ａｌｈｎｃｅｌｄｂｏｋｓｉｈｅｓｍｅｓｈｄ — ｙｕｌｔｅｕｓｈｄｕｅｌｃｎｔａｃｅｕ

船舶结构设计中的优化方法研究

船舶结构设计中的优化方法研究1.材料优化：船舶结构设计中，材料的选择对于船舶的性能和成本有重要影响。

材料的优化方法主要包括研究不同材料的力学性能和耐久性能，针对具体的船舶类型和使用环境，选择最合适的材料。

例如，高强度钢材可以减轻船体重量，提高载重能力；复合材料可以提供良好的耐腐蚀性能等。

2.结构拓扑优化：结构拓扑优化是一种基于数学优化方法的设计方法，通过改变船舶结构的形状和布局，以达到减轻船体重量、提高结构刚度和减小船舶的阻力等目标。

这种优化方法可以通过数学模型和计算机软件来实现，能够在保证结构安全性的前提下，有效优化船舶结构。

3.结构刚度优化：结构刚度是船舶结构设计的重要指标之一、通过优化结构的刚度，可以提高船舶的稳定性和航行性能。

采用结构刚度优化方法，可以通过改变构件的尺寸和形状，来调整船舶结构的刚度。

此外，通过选择合适的支承结构和刚度分布，也可以实现结构刚度的优化。

4.结构疲劳寿命优化：船舶在长期使用的过程中，会受到疲劳破坏的影响。

结构疲劳寿命优化方法主要包括研究结构的疲劳损伤机理、确定结构的疲劳荷载谱以及预测结构的疲劳寿命等。

通过优化结构的设计和材料的选择，可以提高船舶的疲劳寿命，同时减少结构检测和维护的成本。

5.结构安全优化：船舶结构的安全性是设计中的重要考虑因素之一、结构安全优化方法主要包括研究结构的极限状态和破坏机制，通过合理的结构布局、加强关键部位的结构和采用合适的结构连接方式等手段，提高船舶结构的安全性。

总之，船舶结构设计优化方法是为了提高船舶性能和降低成本而进行的研究。

这些方法可以通过数学模型、计算机软件和实验手段来实现。

然而，每种方法都有其优缺点，需要根据具体情况选择最合适的方法。

此外，船舶结构设计的优化是一个复杂的过程，需要综合考虑结构的力学性能、材料的性能、船舶的使用环境和要求等因素，以实现最佳的设计效果。

基于智能算法的船舶分段堆场调度计划与优化

基于智能算法的船舶分段堆场调度计划与优化曾建智;张志英【摘要】Block stockyard is a major operation procedure in dispatching a ship block in a storage yard. The pros and cons of moving path determined the efficiency and the cost of the stockyard scheduling operation. This paper presented a synthetical evaluation criterion that considering obstructive blocks, flat transporter turning times and moving distance which influenced the scheduling cost. A mathematical model was established based on this criterion with the aim of minimizing the synthetical degree of moving the block. A genetic algorithm was formulated to select the optimal storage positions for the inbound blocks. Tabu search was used to optimize the entrance order of the blocks with flexible entering times. A heuristic rule was constructed to confirm the optimum entering and leaving routes of the blocks. Finally, real data from a shipyard were used to test the numerical analysis used in the models. The results showed that the proposed algorithm was effective to solve the scheduling problem in shipbuilding yards.%分段的移动是船舶分段堆场调度中最主要的作业过程，而移动路径的优劣决定着分段堆场调度的效率和成本。

船舶结构设计中的优化方法研究

船舶结构设计中的优化方法研究随着航运业的不断发展，船舶设计日益注重安全性、经济性以及环保性等方面。

而船舶结构设计是船舶建造时最基本、最重要的环节之一，所以设计人员需要采用一系列的优化方法，使得船舶结构设计更加科学化、合理化。

本文将介绍几种船舶结构设计中的优化方法。

1.结构拓扑优化结构拓扑优化是基于有限元分析的非线性优化方法。

主要通过调整船体的内部空间布置，来减轻船体自重，提高载重能力，并且减小阻力、提高速度，进而降低能耗。

采用结构拓扑优化方法后，能够获得最优的结构布置，在满足设计要求的同时最大限度地减少材料成本，提高船体的使用寿命。

2.多目标优化多目标优化指的是同时优化多个冲突的目标。

例如，对于集装箱船而言，需要平衡船舶的载重能力和航速，以及船舶的稳性和安全性。

传统的单目标优化难以解决这种多目标问题，因此需要采用多目标优化方法。

这种方法会分析不同目标之间的权衡关系，给出不同设计方案的权衡结果，帮助设计人员选择最优方案。

3.敏感性分析敏感性分析是指在给定的设计参数下，通过有限元分析模拟，来计算相应的结构响应，同时探索设计变量的大小和反应对于响应的变化。

敏感性分析可以显示设计参数的影响程度，设计人员可以获得直观感受，根据响应参数选择使用哪种设计参数。

4.进化算法进化算法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。

这类优化方法根据潜在解的评价指标，将解空间分为多个子空间，依次进行搜索并逐步收敛到最优解。

这些算法的优点在于能够处理多目标优化问题、全局搜索和能找到网格约束的非线性优化问题。

优化出来的设计方案几乎是最优解或者接近最优解的解。

在船舶结构设计中，采用这些优化方法能够获得成本最小、重量最轻、最具经济效益的设计方案。

同时优化设计能够提高船舶的使用寿命、安全性和环保性。

这些优化方法会为船舶工程师以及设计团队提供更好的工具支持，使得设计方案更加合理和可靠。

面向船体曲面分段建造的空间调度方法研究

州
学术论丛
面向船体曲面分段建造的空间调度方法研究
苏振东
渤海船舶重工有限责任公司质量管理部１２５００４
摘要：通常情况下，船体由无数个分段组成，由于不同的船体具有不同的几何形状，可将船体分段大致分为曲面分段和平直分段。本文主要针对船体的曲面分段，对其建造空间调
度方法进行了研究。关键词：船体曲面分段空间调度
（・）
（
蠢１蠡膏努藏攀翘攀焉瓣
为了方便对船体曲面分段建造进行有效的管理，在实际的建造过程中采用的布局方式主要为预留交通道的方式，如

姥崎豁一
舞２空嘲一囊蠢法纛囊蕊

船舶建造过程中船体分段制造技术问题的研究

船舶建造过程中船体分段制造技术问题的研究摘要：本文分析了国内外在船体分段调度方面的发展并进行了概括和总结，为后面本研究进一步从船舶建造工艺学及物流系统规划角度出发对船体分段堆场问题进行创新性研究及模拟优化等工作铺垫。

关键字：船舶建造；分段堆场；船体；优化中图分类号：f252；u673.2船舶制造业是一个国家的经济和技术实力的重要体现之一，我国船舶制造业还处在向现代造船模式转换过程中，造船技术综合水平与国际水平的差距很大，尤其在船舶生产组织和生产过程控制方面差距达到20年以上。

船舶曲面分段制造生产效率低是影响船舶制造效率的重要因素之一。

2.关于船体分段堆场优化问题的进一步研究及发展趋势从国内外对船体分段堆场研究的现状来看，无论是传统的造船模式，还是加工一体化的现代造船模式，都没有把分段堆场作为连接详细设计和生产设计的桥梁，对船舶建造周期和建造质量起着重要作用来进行专门的研究。

分段堆场作为转换设计的主要组成部分，应该研究不同的分段堆场对船舶建造流程的影响，找到最佳的分段堆场优化方案，从而缩短船舶建造周期及提高建造质量。

本文认为，进一步的分段堆场研究及分段堆场研究的发展应包括下面几个方面。

2.1分段堆场必须提前到详细设计阶段的模型基础上进行分段堆场必须提前到详细设计阶段的模型基础上进行。

详细设计是面向系统的设计，而生产设计是面向区域的设计，以分段堆场为主要内容的转换设计则是完成从系统向区域的转换。

应当强化详细设计与生产设计之间的关系，即生产设计应在详细设计的模型上进行，直接对详细设计模型进行分段堆场，完成从系统到区域的转换。

而不像以前那样，在生产设计阶段重新按分段建模，延长了设计周期那种不经济的做法。

2.2船体段堆场应该结合船厂的生产计划船体段堆场应该结合船厂的生产计划。

从中间产品分解的角度看，分段就是一个中间产品，而理想的分段堆场是船体分道建造法的基础。

保证船体分道建造流程的通畅，维持生产节奏，船体的分段堆场是关键。

船舶曲面分段建造作业调度数字化仿真与优化

1 引言
现代造船模式中袁船体建造以分段作为基本生产单元袁分段建造约占整个船舶建造周期的三分之一遥针对曲面分段建造车间调度难度大尧场地及设备等利用率低等问题袁诸多学者开展了大量研究遥文献[1]研究了满足时间窗和一维空间约束的分段调度算法曰文献[2]提出了基于船体形状的启发式规则曰文献[3]提出了改进的基于极点的启发式定位规则曰文献[4]利用类似于野二维装箱冶的算法袁采用最下最左的启发式定位策略袁计算矩形分段的布局遥文献[5]设计了分段建造仿真系统袁模拟分段建造物料调运过程生产中的不确定因素曰文献[6]采用虚拟仿真技术袁建立了固定胎位流水线袁并进行了胎位计划排程曰文献[7]利用面向对象的方法对船厂的生产过程进行了建模和仿真遥然而袁上述研究忽略了人员尧设备等因素袁且缺乏面向曲面分段建造的仿真优化手段遥
粤遭泽贼则葬糟贼：In order to solve the difficulty and low efficiency in the construction of ship curve block袁 the simulation and optimization of curved block job shop scheduling is studied. Firstly袁 a job shop scheduling model based on virtual flow line is proposed. Secondly袁 the simulation and verification of the ship curve block job shop scheduling process are realized based on the strategy of digital factory. On this basis袁 the job scheduling process is optimized by genetic algorithm with the objective of minimize the makespan. Finally袁 an example of practical production planning for a shipyard is given. The results show that the scheduling model based on virtual flow line and the simulation optimization technology based on digital factory strategy can effectively shorten the period of the block construction. Key Words院Curve Block Shop曰 Virtual Flow Line曰 Digital Factory

浅谈船体分段复杂吊装方案自动化设计方法及运用

浅谈船体分段复杂吊装方案自动化设计方法及运用摘要在船舶制造当中，除了一些小船采用整体建造外，中大型船舶都是采用分段建造工艺。

随着科学技术不断发展，当今船体结构也变得愈加复杂，这也提高了船体分段的吊装难度。

基于此，本文以自动化技术为手段，探究自动化船体分段复杂吊装方案与设计方法。

关键词船体分段；复杂吊装方案；自动化设计；应用前言船体分段吊装是当今船舶建造中十分重要的一项工作，主要内容包括船体翻身、位移等，良好的吊装工作可以保障船舶建造周期、安全、质量。

为了能够保障船舶建造工作可以顺利进行，要求制造厂提前制定更加严谨、科学的吊装方案。

在设计吊装方案时，要重点加强可行性、合理性进行分析，确保吊装工作的效率和安全。

分段吊装需要反复对船体的尺寸、重量、重心、结构等各项参数进行考量，由于其中所涉及的因素较多，所以采用普通的Tribon等软件无法完全实现自动化，给吊装工作带来了极大的影响。

这就需要采用更加高效、安全的自动化设计方案，对Tribon软件进行优化、灵活运用，为船舶建造提供更加有利条件。

1 船體分段吊装中的自动化设置1.1 吊点设置例如在风电船体吊装过程中，通常都是采用反造法工艺，这就需要找出吊装船体的吊点，这也是风电船体吊装方案中的重点内容。

在吊点设置中，虽然使用软件技术可以计算船体中心点的理论值，但是依然要结合大量的人工经验，对吊点设置方案进行设计。

其主要流程为：①选择分段；②数据抽取；③判别关键位置；④选择布置方法；⑤生成吊点自动化方案；⑥选择对应规格的眼板类型；⑦布置眼板；⑧在Tribon中检查结果，是否符合吊装要求；⑨如果符合要求则完成设计，如果不符合要求则重新回到第四环节重新进行计算（如图1）[1]。

1.2 吊点位置识别与动态调整为了能够提高吊装的安全性，就必须要精准的辨别吊点的位置，这就要对吊装位置进行分段区分。

其实施流程如下（以船体x，y，z轴进行计算）：（1）信息获取。

打开Tribon软件，选择Vitesse二次开发工具，设定吊点信息采集区域，并对这些区域的板架信息进行采集，主要包括板架质量、分段名称、中心标、框架参数等，采用三维数值的形式进行保存，也就是x，y，z轴的形式。

船舶结构优化设计的算法研究

船舶结构优化设计的算法研究船舶作为一种重要的水上交通工具，其结构的安全性、稳定性和经济性一直是船舶设计中的关键问题。

为了满足不断提高的性能要求和降低成本的需求，船舶结构优化设计成为了船舶工程领域的一个重要研究方向。

而算法在船舶结构优化设计中起着至关重要的作用，它能够有效地提高设计效率和质量，为船舶的创新设计提供有力的支持。

在船舶结构优化设计中，算法的选择和应用需要考虑多个因素，如设计变量的类型和数量、约束条件的复杂性、目标函数的特性等。

常见的船舶结构优化算法可以分为传统优化算法和现代智能优化算法两大类。

传统优化算法包括梯度法、牛顿法、共轭梯度法等。

这些算法通常基于目标函数的导数信息来进行搜索，具有收敛速度快、计算效率高的优点。

然而，它们对于复杂的非线性问题和多峰问题往往容易陷入局部最优解，而且对初始点的选择比较敏感。

例如，梯度法通过计算目标函数的梯度来确定搜索方向，沿着梯度的反方向进行迭代搜索。

这种方法在目标函数具有良好的凸性和光滑性时效果较好，但当面对具有多个局部极值点的非凸函数时，很容易陷入局部最优解。

牛顿法则利用目标函数的二阶导数信息来构建搜索方向，具有更快的收敛速度。

但它需要计算海森矩阵，计算复杂度较高，并且对于初始点的要求更为严格。

共轭梯度法结合了梯度法和牛顿法的优点，在一定程度上克服了梯度法收敛速度慢和牛顿法计算复杂的缺点，但仍然存在局部收敛的问题。

相比之下，现代智能优化算法在处理复杂的船舶结构优化问题时表现出了更强的适应性和鲁棒性。

常见的智能优化算法有遗传算法、模拟退火算法、粒子群优化算法等。

遗传算法是一种基于生物进化原理的随机搜索算法，通过模拟自然选择、交叉和变异等操作来实现优化。

它具有全局搜索能力强、对问题的依赖性小等优点。

在船舶结构优化中，可以将船舶的结构参数编码为染色体，通过不断进化种群来寻找最优解。

模拟退火算法则借鉴了固体退火的过程，以一定的概率接受劣解，从而避免陷入局部最优。

船舶调度中的多目标优化研究

船舶调度中的多目标优化研究船舶调度是海运行业中至关重要的一个环节。

有效的船舶调度可以提高船舶的利用率，降低运输成本，提高运输效率。

然而，船舶调度问题的复杂性和多样性使得其成为一个具有挑战性的优化问题。

在实际的船舶调度中，通常需要解决多个目标，例如最小化运输成本、最大化运输效率、最小化航行时间等。

因此，研究船舶调度中的多目标优化问题具有重要的理论和实践意义。

多目标优化是一种寻求最优解集合的技术。

在船舶调度问题中，多目标优化可以被应用于寻找最佳的船舶调度方案。

传统的单目标优化方法只能给出一种最优解，而多目标优化方法可以给出一组最优解，称为非支配解集合。

在这个解集合中，每个解在某个目标上优于其他解，而在其他目标上不一定优于其他解。

通过引入多目标优化技术，船舶调度问题可以得到更全面的解决方案，以满足不同利益相关者的需求。

在船舶调度中的多目标优化研究中，有许多具体的方法和算法可以应用。

其中之一是遗传算法。

遗传算法是一种模拟生物进化思想的优化算法。

通过模拟自然选择、交叉和变异等操作，遗传算法可以在搜索空间中逐步优化解的质量。

在船舶调度中的多目标优化研究中，遗传算法可以应用于生成一组非支配解，以寻找最佳的船舶调度方案。

另一个常用的方法是粒子群优化算法。

粒子群优化算法是一种模拟鸟群觅食行为的优化算法。

在船舶调度中的多目标优化研究中，粒子群优化算法可以应用于搜索解集合。

通过模拟粒子在解空间中的移动，粒子群优化算法可以逐步优化解的质量。

粒子群优化算法具有迭代速度快、收敛性好等优点，因此在船舶调度中的多目标优化研究中得到广泛应用。

此外，蚁群算法也是一种常用的优化算法。

蚁群算法是一种模拟蚂蚁觅食行为的优化算法。

在船舶调度中的多目标优化研究中，蚁群算法可以用于搜索解集合。

通过模拟蚂蚁在解空间中的移动和信息素的传递，蚁群算法可以逐步优化解的质量。

蚁群算法具有全局搜索能力和鲁棒性强等优点，在船舶调度中的多目标优化研究中也得到广泛的应用。

船舶建造分段搭载精度的控制和优化

船舶建造分段搭载精度的控制和优化摘要：船舶建造分段搭载的传统测量方法效率低下，占用吊机时间较长；需要在现场对余量进行切割，需要对分段进行复位作业；很多分段需要进行二次定位，影响船台周期；传统的测量手段很难对船体分段在船体成型过程中的变化进行有效统计，为反变形的施放及无余量生产提供数据支持。

传统造船业采用的船舶建造测量手段比较落后，明显不适应现代造船对时间、精度的要求。

关键词：船舶建造；分段搭载精度；控制；优化；引言船舶搭载（Shipcarrying），是船舶建造的核心步骤，更是至关重要的环节。

船舶搭载，其自身具有着建筑时间短、劳动力强度低、建筑成本低、便于集中管理、提高狭小空间的质量等功能优势。

在一定程度上，伴随着船舶搭载相关技术日新月异的发展，可谓开启了我国船舶建造业发展的新空间，让我国船舶建造业可以稳步开创新的里程碑。

那么，基于在船舶搭载过程中，最为关键的就是分段搭载实际精度的控制。

为了能够更好的保证船舶搭载的效率及质量，就必须对船舶建造中分段搭载实际精度的控制予以深度分析，制定出较为科学的优化措施，以提升船舶建造中分段搭载实际精度控制的效果，促进我国船舶建造业的进一步发展。

1.重要意义根据相关调研数据，目前大多数中国造船企业非常重视船体建造的精度控制技术。

这些企业以船体分段建造精度为控制目标，通过精度控制技术和适当的建造工艺实现对不同部件的控制。

此外，一部分中国造船企业还会学习国外先进造船技术和精度控制技术，在造船过程中进行更加全面的检查和验证，以保证船舶建造的安全性、可靠性和合理性。

研究精度控制技术，分析船舶建造过程中各钢板的使用误差和热变形，可有效节省造船的物力和财力，降低劳动生产率，提高造船质量。

加强对船舶精密控制技术的研究和应用，将船舶建造过程中产生的误差控制在要求范围内，确保船舶性能达到预期效果，提高船舶安全性。

将精度控制技术应用于船舶建造，可有效提高船舶的生产质量，减少操作过程中的差错和误差，保证船上旅客和货物的安全，提高船舶运行效率，为船东实现价值，有助于提高我国造船业在国际造船市场上的竞争优势。

基于仿真的船舶分段建造动态空间调度

基于仿真的船舶分段建造动态空间调度王津剑1 杜吉旺1 范秀敏1,2何其昌1,21.上海交通大学,上海,2002402.上海市网络化制造与企业信息化重点实验室,上海,200240摘要:为缩小船舶分段空间调度计划与实际作业安排之间的差别,提出了一种基于仿真的船舶分段建造动态空间调度方法㊂针对分段建造的不同阶段,在分析影响因素的影响形式基础上提出了动态调整策略,包括定位延时策略㊁进度控制策略和吊运等待策略,调整分段建造过程以适应影响因素的作用㊂构建了船舶分段建造仿真模型,实现了分段建造在影响因素作用下动态空间调度的仿真㊂以实际数据为输入进行仿真分析,结果表明,该方法制定的调度计划与实际作业情况接近,且能够为分段生产计划优化调整提供指导㊂关键词:船舶分段;空间调度;仿真;优化中图分类号:T P 391.9 D O I :10.3969/j.i s s n .1004132X.2015.14.011S i m u l a t i o n ‐b a s e dS h i p B l o c kB u i l d i n g D y n a m i c S p a t i a l S c h e d u l i n gW a n g J i n j i a n 1 D u J i w a n g 1 F a nX i u m i n 1,2 H eQ i c h a n g1,21.S h a n g h a i J i a o t o n g U n i v e r s i t y ,S h a n gh a i ,2002402.S h a n g h a iK e y L a bo fA d v a n c e d M a n u f a c t u r i n g E n v i r o n m e n t ,S h a n gh a i ,200240A b s t r a c t :T o r e d u c e t h e d i f f e r e n c e a m o n g s h i p b l o c k s p a t i a l s c h e d u l i n g r e s u l t s a n d a c t u a lw o r k i n g a s s i g n m e n t s ,a s i m u l a t i o n ‐b a s e d d y n a m i c s p a t i a l s c h e d u l i n g m e t h o dw a s p r o p o s e d .A c c o r d i n g t o d i f f e r -e n t s t a g e s of s h i p ‐b l o c kb u i l d i ng a n da n a l y z i n g th ei n f l u e n c e f o r m s o f a f f e c t i n g f a c t o r s ,t h r e ed yn a m i c a d j u s t m e n t s t r a t e g i e sw e r e p u t f o r w a r d ,i n c l u d i n gp o s i t i o n i n g d e l a y s t r a t e g y ,p r o g r e s s c o n t r o l s t r a t e g ya n d s w i n g w a i t i n g s t r a t e g y .W i t h t h e s e s t r a t e g i e s ,t h e s h i p ‐b l oc kb u i ld i n gp r o ce s s e s c o u l db e a d ju s t e d s o a s t o a d a p t t o a f f e c t i n g f a c t o r s .As h i p b l o c kb u i l d i n g s i m u l a t i o nm o d e lw a s d e v e l o p e d t o r e a l i z e t h e d y n a m i c s p a t i a l s c h e d u l i n g s i m u l a t i o nu n d e r t h e i n f l u e n c eo f a f f e c t i n g f a c t o r s .T h e s i m u l a t i o nr e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e p r o p o s e d m e t h o dc a nr e d u c et h ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h es c h e d u l i n gpl a na n da c t u a l w o r k i n g o n e s ,a n d c a n p r o v i d e g u i d a n c e t oo p t i m i z e s h i p ‐b l o c kb u i l d i n gp r o d u c t i o n p l a n .K e y wo r d s :s h i p b l o c k ;d y n a m i c s p a t i a l s c h e d u l i n g ;s i m u l a t i o n ;o p t i m i z a t i o n 收稿日期:20140928基金项目:国防基础科研项目(A 0720133009)0 引言按照现代造船模式的要求,船舶建造以分段为单元,制定计划并组织生产㊂调度计划人员需要按照生产计划制定分段调度计划,即安排分段的开工时间和作业位置㊂制定分段调度计划,就是在满足调度约束条件下获得最优的分段空间布局,这是一类资源受限的空间调度问题[1‐2]㊂文献[3‐4]采用分段空间调度算法,实现了分段布局的优化,比较好地解决了空间调度问题㊂但是分段建造除受场地资源约束外,还受多种因素影响,分段生产难以严格按照生产计划执行,这导致理想的调度计划与现场作业差别很大,不能用于指导生产㊂为了缩小调度计划与现场作业情况之间的差别,有学者开始研究动态空间调度方法㊂L i 等[5]提出了一种动态调度方法,采用预计划算法对分段进行预调度,然后使用遗传算法对分段进行空间排列㊂L i 等[6]提出了虚拟生产系统的自适应动态调度算法,并通过分析动态事件的局部影响制定自适应措施㊂张志英等[7]考虑调度过程中存在的不确定因素,针对不同的分段影响事件提出了不同的调整和响应措施㊂赵明华等[8]针对曲面分段作业中出现的异常提出了自动调整算法,实现了分段作业计划的调整㊂也有学者采用仿真技术分析生产系统不确定因素,或使用仿真预测的方式对调度计划进行调整㊂朱琳等[9]建立了车间物流仿真模型获取生产数据,用于物料摆放的布局优化,但是没有考虑生产影响因素㊂刘建锋等[10]根据国内船厂的生产实际,构造排序函数和分段布局规则,对船舶分段制造计划的场地安排进行了模拟和优化,同样没有考虑分段建造影响因素㊂王岳等[11]建立了船舶平面分段仿真模型,对计划执行情况进行仿真,并对计划变动进行快速评估㊂C h a 等[12]设计了离散事件仿真系统,模拟分段建造物料吊运过程生产中的不确定因素㊂张光发等[13]构造了船舶建造仿真系统,对船舶制㊃0091㊃中国机械工程第26卷第14期2015年7月下半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.造中的不确定因素进行模拟,实现了船舶建造计划的仿真,但是并没有针对分段布局进行优化㊂L i u 等[14‐15]提出了基于仿真的混合空间调度方法,实现了长期调度计划的制定,但是仿真中考虑的不确定因素数量偏少,而且是采用平均分布来描述的,误差较大㊂上述研究主要从两个方面展开:一是分析分段建造影响因素,研究动态空间调度调整策略,但调整是在突发事件已经发生的情况下进行的,并没有考虑到生产计划自身存在的问题㊂二是采用仿真技术模拟分段建造过程,获取调度计划或者实现对生产计划的验证,但是在仿真过程中不是缺乏考虑影响因素,就是缺乏分段布局调整㊂上述研究大多将空间调度和仿真割裂开来,没有统一进行研究㊂本文针对船舶分段空间调度和分段建造仿真中存在的问题,提出了基于仿真的船舶分段建造动态空间调度方法㊂在分析分段建造过程的基础上考虑影响因素的作用,设计了对应的调整策略,形成动态空间调度;构造了船舶分段建造动态空间调度仿真模型,预测调度过程中影响因素所造成的影响,实现了分段建造动态空间调度仿真㊂采用实际数据进行仿真,输出分段的动态布局㊁分段按时完工率㊁场地利用率等数据,通过对比其他方式获取的数据,验证了方法的可行性,同时指导了分段生产计划的优化调整㊂1 问题描述1.1 装焊工场和分段数学描述动态空间调度仿真框架如图1所示㊂分段在装焊工场中进行建造,装焊工场由若干个跨组成,如图2所示,每个跨上装配有焊接㊁吊运设备等㊂建造完成的分段从安全通道中运走㊂图1 动态空间调度仿真框架装焊工场的数学模型如下:J j :L jB j j =1,2, ,M (1)其中,J j 表示跨j ,L j ㊁B j 分别表示跨j 的长度和宽度,M 表示跨的数量㊂图2 装焊工场㊁跨㊁分段示意图一旦分段在装焊工场确定位置,那么直到分段建造完成,分段的位置都不能移动,其所占据的空间也不能被其他分段占据㊂分段在装焊工场的占用区域为D i ={(x i ,yi ,J i ),S i ,h i } i =1,2, ,N (2)其中,D i 是分段i 在装焊工场的投影占据的区域;(x i ,yi ,J i )是分段i 的投影参考点坐标,参考点取分段左下点,如图2中分段所示,J i 是分段i 所在跨的编号,x i ㊁y i 表示参考点在跨J i 上的坐标;S i 是分段i 的形状;h i 是分段i 的高度㊂按照生产计划,分段建造需要在其时间窗内完成,即在最早开工时间E 和最晚完工时间F 之间开工并完成㊂分段建造时间窗和分段开工时间T ㊁建造周期P 满足下式:E i ≤T iT i +P i ≤F{i i =1,2, ,N (3)1.2 动态空间调度数学模型动态空间调度数学模型如下:m a x U =∑Mi =1∑N ij =1s i ,j/∑Mi =1(B i L i)(4)s .t .E i ≤T iT i ∈{t {} i =1,2,,N (5)D i ⊆∪Mj =1J jD i ∩D k ={⌀i ,k =1,2, ,N 且i ≠k (6)T f i =Ti +P i +~f i i =1,2, ,N (7)T m i =T fi +~m i i =1,2, ,N (8)其中,t 为工作时间㊂动态空间调度的目标是装焊工场的利用率U 最大,如式(4),其中,s i ,j 是跨i 中第j 个分段的投影面积,N i 是跨i 中分段数㊂开工时间约束是分段建造开工时间T 迟于最早开工时间E ,且开工时间在工作时间集合内,如式(5)㊂空间约束是分段投影区域要在装焊工场跨的有效使用区域内且分段投影区域之间不能重叠,如式(6)㊂分段建造作业过程中受到多种因素影响,分段完工时间T f 并不是一个确定值,完工㊃1091㊃基于仿真的船舶分段建造动态空间调度王津剑杜吉旺范秀敏等Copyright ©博看网. All Rights Reserved.时间约束如式(7),其中,~f i是影响因素造成分段建造周期变化的模糊变量,~f i>-P i㊂完工的分段可能会因为周围的分段过高,与其发生高度干涉,无法从装焊工场中运输出去,需要等待周围的分段移出,或者遇到停工等情况,造成分段移出的时间T m不确定,移出时间约束如式(8),其中,~m i 是由于吊运等待造成移出时间变化的模糊变量, ~m i≥0㊂如果分段空间调度时能够考虑停工影响,准确预测分段完工时间T f㊁移出时间T m,那么分段调度计划与现场作业的差别将大大缩小㊂此时的空间调度则需要依据分段建造过程㊁影响因素和分段高度等因素进行动态调整,是动态的空间调度㊂1.3 分段建造主要影响因素分析要实现分段动态空间调度,首先要分析分段建造的影响因素㊂以上海某造船企业为例,对分段的主要影响因素进行统计,结果见表1㊂表1 分段建造主要影响因素影响因素种类主要影响因素设备因素焊机故障㊁吊运设备保养人员因素假期㊁加班气候因素高温生产变动因素分段完工检验不合格设备因素主要考虑设备无法正常运行,导致分段建造过程受到影响㊂每个分段在建造中会使用到若干台焊机,焊机故障会导致分段建造进度减缓㊂装焊工场中,每个跨有若干台吊运设备,吊运设备服务于跨间的不同区域㊂按照规程,吊运设备运行若干时间段后需要进行保养,保养期间,其所服务区域内的分段建造㊁吊运作业停止㊂人员因素和气候因素导致生产工作时间发生变化,使分段建造进度受到影响㊂假期期间,分段建造的一切工作将停止㊂加班是在标准工时的基础上,增加工作时间㊂当最高气温达到法定高温(36℃)时,将减少当天标准工时㊂生产变动因素主要是分段的建造周期发生变化,导致分段完工时间发生变化㊂检验不合格分段需要进行若干天的修整,达到设计要求后,分段才算是建造完成㊂2 船舶分段建造动态空间调度分段建造按照不同的过程设计了不同的调度策略:待开工分段进行空间定位,如果处于停工阶段或分段放置不下,则采用定位延迟策略;已定位分段进行建造,采用进度控制策略;完工分段进行吊运移出,如果处在停工阶段㊁吊运设备保养阶段或分段周围存在高度干涉,则采用吊运等待策略㊂2.1 分段空间定位分段空间定位就是采用空间调度算法,计算分段的最优布局㊂分段最优布局计算分为两个步骤:首先是对开工的分段进行序列优化,采用遗传算法[3]等智能算法;然后按照优化后的序列计算分段的最优位置,采用启发式定位规则[4]计算分段二维位置㊂空间定位时,只考虑假期因素造成停工,此时执行定位延迟策略,将分段定位延迟到下一个调度时间㊂没有空间放置的分段,也执行定位推迟策略㊂分段空间定位的流程如图3所示㊂图3 分段空间定位流程2.2 分段建造完工预测分段建造采用进度控制策略,预测分段的完工时间T f㊂建造进度与影响因素的影响形式有很大的关系,将主要影响因素的影响形式分为四种:一是停止分段建造活动,如吊运设备保养㊁假期;二是直接减缓分段建造进度,如焊机故障;三是改变工作时间,从而间接改变分段建造进度,如加班㊁高温;四是直接增加分段的建造周期,如完工检验不合格㊂分段的建造过程主要是将零部件吊运到指定位置,然后采用焊接设备将零部件焊装在一起㊂以该主要过程为基础,为便于分析,默认分段不在受影响因素作用下每天建造进度是相同的㊂针对前三种影响因素,设计分段的建造进度预测模型:分段以1天为单位进行建造进度预测,分段i在t 天的建造进度是前t-1天进度与t天新增进度之和:P r o(D i,t)=P r o(D i,t-1)+X i(t)Y i(t)YZ i(t)Z W i(9)i=1,2, ,N其中,X i(t)是分段建造活动状态,由吊运设备保养和假期共同控制,X i(t)=0或1;Y是焊接设备㊃2091㊃中国机械工程第26卷第14期2015年7月下半月Copyright©博看网. All Rights Reserved.总数,Y i(t)是正常工作的焊机设备数量;Z是标准工时,Z i(t)是实际生产时间,主要由加班和高温因素控制;W i是分段每天标准建造进度,满足W i P i=1㊂当P r o(D i,t)=1时,考虑第四种影响形式㊂对分段进行合格检验,检验不合格的分段将要进行m i天的修整,使得分段达到合格,合格的分段才是建造完工的分段㊂2.3 完工分段吊运移出完工分段移出采取吊运等待策略,来获得移出时间T m㊂当处在吊运设备保养㊁假期等阶段时,吊运活动停止,此时执行吊运等待策略,等待下一个调度时刻㊂完工的分段使用吊运设备将其吊运出去,当分段周围存在过高的分段,阻挡分段吊运时,同样执行调度等待策略㊂如图4所示,分段112周围有分段,吊运时需要判断是否存在高度干涉㊂假设最大吊运高度是H m,待吊运分段的高度是H,分段之间的安全距离是H s,待吊运分段在Y轴两侧移出方向上其他分段的最高位置分别是H1㊁H2㊂如果分段能够从跨中吊运出去,则存在i=1或2,满足:H+H i+H s≤H m(10)图4 分段吊运仿真示意图对于不能调运的分段,将其一直放置在原地,直到能够满足式(10),过程就是执行吊运等待策略㊂在建造过程中,分段的高度是依据分段的建造进度不断变化的,需要实时更新分段的高度㊂3 船舶分段建造仿真模型船舶分段建造的不同过程可以看成若干个离散的事件,采用离散事件系统仿真技术,构建船舶分段建造仿真模型,实现分段建造的动态空间调度仿真㊂3.1 仿真模型架构设计采用面向对象的方法构造仿真模型,模型对象如图5所示㊂仿真模型共有两组对象:仿真引擎对象和动态空间调度对象㊂仿真引擎对象是离散事件系统仿真模型中必不可少的:仿真控制器是模型的核图5 仿真模型对象心,其主要功能是控制仿真流程,使得仿真朝着预定的流程执行;统计计数器用来统计仿真过程中数据;随机数发生器生成随机数,通过数学变换生成其他的随机分布;仿真时钟控制仿真时钟的推进㊂动态空间调度对象是仿真中主要的执行体:调度执行对象的作用是生成事件列表,并针对不同建造过程对象处理不同的事件;调度事件列表记录调度时刻的分段及其类型,包括开工的分段㊁建造的分段和完工的分段;建造过程对象是用来处理不同类型分段的方法,包括空间定位对象㊁分段建造对象和吊运移出对象;影响因素对象的作用是获取主要影响因素的状态数据(例如是否加班㊁损坏焊机维修时间等),实现流程如图6所示㊂图6 影响因素状态数据获取流程使用封装技术将对象中的功能封装成类㊂采用继承多态的方式,实现分段建造影响因素对象和三种建造对象的功能及其调整策略㊂仿真模型的UM L类图如图7所示,通过构造这些类来实现仿真模型㊂图7 仿真模型的U M L类图㊃3091㊃基于仿真的船舶分段建造动态空间调度王津剑杜吉旺范秀敏等Copyright©博看网. All Rights Reserved.3.2 仿真模型实现流程在仿真控制器S i m u l a t o r控制下,仿真模型执行流程如图8所示㊂仿真开始前,输入仿真信息,包括装焊工场跨图8 仿真系统模时序图的数量㊁尺寸,分段的尺寸和生产计划,主要影响因素数据㊂然后对仿真主控进行初始化,对影响因素进行建模㊂仿真时,调度执行类依据仿真时间,生成事件列表;对开工的分段进行空间定位,位置计算成功的分段和已定位的分段进行建造进度预测;对完工的分段进行吊运移出操作㊂将仿真的结果反馈到统计分析类,然后设置下一个仿真时刻,进入下一轮仿真㊂仿真结束后,输出分段的建造情况㊁场地的利用情况和分段动态布局㊂4 案例应用与分析以V S2010M F C软件作为编程工具,开发一套船舶分段建造动态调度仿真系统㊂输入分段建造的影响因素㊁生产计划,输出分段生产评价指标,动态布局㊂4.1 主要影响因素统计数据以上海某船舶企业作业区间历史数据和2014年高温出现概率预测数据(参考2010~2013年上海气温),统计分析得出分段建造主要影响因素的数据和设备配置情况,结果见表2㊂4.2 案例仿真验证分段建造计划选取该船厂生产的7.6万吨散货船㊂建造数量是4,每条船有150个分段,部分分段建造生产计划见表3,表3中,P㊁h分别表示分段周期和高度㊂装焊工场有3个跨,跨的长度都是275m,宽度都是25m㊂每个跨上有6台吊运设备,最大吊运高度是20m㊂为便于分析,分段高度按照建造进度线性变化㊂表2 主要影响因素统计数据中国机械工程第26卷第14期2015年7月下半月说明:表中略去吊运设备的初次保养时间;形如x ‐y 表示日期,例如7‐1表示7月1日,日期均为2014年㊂表3 分段(部分)建造生产计划(日期均为2014年)船号H 2470H 2471H 2472H 2473分段P (d )h (m )EF EF EF EF10231121-142-223-164-185-046-067-208-2210328101-142-293-194-185-076-067-238-2210131111-263-053-174-295-016-038-039-052012781-172-193-013-294-035-217-188-1521031121-122-192-243-295-016-037-138-150031932-203-114-285-177-117-309-1610-050041933-154-035-256-138-068-2510-1010-290051933-164-045-266-148-078-2610-1110-300061932-223-134-305-197-138-019-1810-070071932-233-145-015-207-148-029-1910-08利用原型系统,对分段建造进行10次仿真㊂由于调度计划难以实施,现场作业时分段是沿着装焊工场安全通道的方向进行一维空间布局的,对这样的布局方式同样进行10次仿真㊂两种情况均仿真后,统计分段完工情况,其结果见表4㊂分段移出时间T m 如果不迟于最晚完工时间F(T m ≤F ),此时分段就算按时完工㊂将实际作业㊁空间调度计算的结果和上述两种仿真进行对比,见表5,其中延迟开工指分段开工时间T 大于最早开工时间E ,即T >E ㊂通常,船舶企业的实际按时完工率约75%,实际作业调度方式仿真后的按时完工率是78.1%,与实际作业基本相符㊂而采用本文方法后,减小了延期开工分段数,提高了场地利用率,使按时完工率提高3.5%,达到81.6%;虽然仿真一次的时间从2.1m i n 延长到20.5m i n ,主要是因为采用了布局优化算法,耗时比较多,但是在时间上的损失是值得的㊂空间调度算法和本文方法耗时相差不多,主要是分段布局优化耗时比较长,在此算法中分段基本上是按照生产计划来生产的,统计按时完工率没有意义㊂仿真结果表明,本文方法能够缩小调度计划与实际作业之间的差别,同时能够提高场地利用率㊂采用本文方法仿真输出的布局如图9所示,可作为分段调度计划㊂表4 分段按时完工情况统计本文动态空间调度仿真现场布局方式仿真序号月份按时完工数完工总数按时完工率(%)按时完工数完工总数按时完工率(%)02014年1月00-00-12014年2月105.3120.387.589.9106.484.522014年3月26.840.166.835.851.869.132014年4月104.5125.783.1102.9127.181.042014年5月35.942.384.931.138.181.652014年6月80.294.185.277.197.179.462014年7月20.822.194.120.925.382.672014年8月105.3134.678.299.5130.576.382014年9月7.313.852.97.516.645.292014年10月3.67.051.43.77.152.110平均49.060.081.646.860.078.1㊃5091㊃基于仿真的船舶分段建造动态空间调度王津剑杜吉旺范秀敏等Copyright ©博看网. All Rights Reserved.表5 仿真结果与实际调度对比调度方式考虑因素分段布局方法按时完工率延期开工分段数平均耗时(m i n)实际作业全部影响因素无优化一维布局约75%--空间调度计算场地限制布局优化算法-919.3本文方法主要影响因素布局优化算法81.6%1520.5实际作业仿真主要影响因素无优化一维布局78.1%392.1图9 分段布局动态界面(2014-1-31部分布局)(日期均为2014年)图10对装焊工场利用率进行了统计㊂图10中,利用率出现了4处峰值和3处低谷,而且第三个跨的利用率偏低,这说明单条船的分段建造计划相对集中,而多条船之间的集中建造时间间隔比较大,装焊工场利用不充分㊂如果适当缩小多条船的集中建造时间间隔,在保证按时完工率的基础上,可以提高装焊工场的利用率㊂分析图10中波峰之间的时间间隔和波峰之间的利用率变化情况,预测船号H 2471㊁H 2472㊁H 2473的建造时间可以分别提前10d ㊁20d㊁30d ㊂按照预测优化调整后的生产计划,仿真10次分段建造㊂统计分段按时完工率达到81.3%,与优化前基本保持一致㊂图11是装焊工场场地利用率统计图,与图10相比,利用率曲线明显平缓,利用率得到了大幅度的提高㊂可见,利用本文方法能够有效地评估分段生产计划㊁同时指导生产计划的优化调整㊂图10 装焊工场场地利用率(日期均为2014年)5 结语本文针对船舶分段建造空间调度过程中存在的问题,在分析分段动态空间调度数学模型和分段建造的主要影响因素的基础上,设计了分段建造动态空间调度调整策略,使得分段建造过程能图11 生产计划调整后场地利用率(日期均为2014年)够按照影响因素的作用进行动态调整㊂采用离散事件仿真技术,建立了船舶分段动态空间调度仿真模型,实现了分段建造动态空间调度的仿真,并开发了原型系统㊂采用实际数据作为输入进行仿真,结果表明,本文方法使调度计划更好地反映实际作业情况,并且提高了场地利用率;仿真输出的㊃6091㊃中国机械工程第26卷第14期2015年7月下半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.布局可以作为调度计划来指导现场作业;仿真结果可为生产计划评估㊁优化调整提供指导㊂但本文提出的动态空间调度策略中分段进度预测模型是理想化的,分段高度变化是取线性变化的,今后将考虑实际变化情况对其进行改进㊂参考文献:[1] L e eKJ,L e eJK,C h o iS Y.A S p a t i a lS c h e d u l i n gS y s t e ma n dI t s A p p l i c a t i o nt oS h i p b u i l d i n g:D A S‐C U R V E[J].E x p e r t S y s t e m s w i t h A p p l i c a t i o n s,1996,10(3):311‐324.[2] L e eJ K,L e e K J,P a r k H K,e ta l.D e v e l o p i n gS c h e d u l i n g S y s t e m s f o rD a e w o oS h i p b u i l d i n g:D A SP r o j e c t[J].E u r o p e a n J o u r n a lo f O p e r a t i o n a l R e-s e a r c h,1997,97(2):380‐395.[3] 马少辉,王景秋,陆春霞,等.动态空间调度的混合遗传算法[J].运筹与管理,2013,22(2):99‐104.M aS h a o h u i,W a n g J i n g q i u,L uC h u n x i a.e t a l.AD y-n a m i c S p a t i a l S c h e d u l i n g A p p r o a c hB a s e d o nH y b r i dG e n e t i c A l g o r i t h m[J].O p e r a t i o n s R e s e a r c h a n dM a n a g e m e n t S c i e n c e,2013,22(2):99‐104. [4] K o hS,E o m C,J a n g J,e ta l.A nI m p r o v e dS p a t i a lS c h e d u l i n g A l g o r i t h mf o rB l o c k A s s e m b l y S h o p i nS h i p b u i l d i n g C o m p a n y[C]//T h e3r dI n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo n I n n o v a t i v e C o m p u t i n g I n f o r m a t i o na n dC o n t r o l.D a l i a n:I E E E,2008:253‐256.[5] L i B o,Z h a oZ h i y a n,L iG a n g.A D y n a m i cS c h e d u l i n gM e t h o d f o rS p a t i a lL a y o u tP l a n n i n g[C]//P r o c e e d-i n g s o f t h e4t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n M a c h i n eL e a r n i n g a n dC y b e r n e t i c s.G u a n g z h o u:I E E E,2005: 18‐21.[6] L i L i n,J i a n g Z h i b i n.S e l f‐a d a p t i v eD y n a m i cS c h e d u-l i n g o fV i r t u a l P r o d u c t i o nS y s t e m s[J].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fP r o d u c t i o nR e s e a r c h,2007,45(9):1937‐1951.[7] 张志英,徐晨,毛祖杰,等.基于规则的船舶分段动态空间调度方法[J].上海交通大学学报,2010,44(8):1019‐1025.Z h a n g Z h i y i n g,X u C h e n g,M a o Z h u j i e,e ta l.R u l eB a s e d D y n a m i cS p a t i a lS c h e d u l i n g f o r H u l lB l o c kC o n s t r u c t i o n[J].J o u r n a l o fS h a n g h a i J i a o t o n g U n i-v e r s i t y,2010,44(8):1019‐1025.[8] 赵明华,蒋祖华.针对异常的船舶曲面分段作业计划自动调整算法[J].上海交通大学学报,2010,44(3):428‐432.Z h a o M i n g h u a,J i a n g Z h u h u a.A l g o r i t h m o f A u t o-m a t i cA d j u s t m e n t i nC u r v e dB l o c k sB u i l d i n g S c h e d-u l eS u b j e c tt o E x c e p t i o n s[J].J o u r n a lo fS h a n g h a i J i a o t o n g U n i v e r s i t y,2010,44(3):428‐432. [9] 朱琳,何其昌,范秀敏.多品种混合装配车间配料区物料摆放布局优化[J].中国机械工程,2012,23(22):2708‐2713.Z h uL i n,H eQ i c h a n g,F a nX i u m i n.O p t i m i z a t i o no fW a r e h o u s eI t e m s L a y o u tI n a M i x e d A s s e m b l yW o r k s h o p[J].C h i n a M e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,2012, 23(22):2708‐2713.[10] 刘建峰,秦士元,应长春.船舶分段制造日程计划的模拟与优化[J].中国造船,2000,41(4):13‐21.L i u J i a n f e n g,Q i nS h i y u a n,Y i n g C h a n g c h u n.B l o c kC o n s t r u c t i o n S c h e d u l i n g S i m u l a t i n g a n d O p t i m i-z i n g[J].S h i p B u i l d i n g o fC h i n a,2000,41(4):13‐21.[11] 王岳,姚伟,蒋志勇.基于虚拟仿真的船舶平面分段生产计划调整技术研究[J].中国造船,2012,53(3):192‐198.W a n g Y u e,Y a o W e i,J i a n g Z h i y o n g.S i m u l a t i o n‐B a s e dR e s e a r c ho nA d j u s t m e n tT e c h n o l o g y o f P r o-d u c t i o n P l a n o n P l a ne A s s e m b l y L i n e s w i t hB l o c k e dJ o b s[J].S h i p B u i l d i n g o fC h i n a,2012,53(3):192‐198.[12] C h aJ H,R o h M.C o m b i n e d D i s c r e t eE v e n ta n dD i s c r e t eT i m eS i m u l a t i o nF r a m e w o r ka n d I t sA p-p l i c a t i o nt ot h eB l o c k E r e c t i o n P r o c e s si n S h i p-b u i l d i n g[J].A d v a nc e si n E n g i n e e r i n g S o f t w a r e,2010,41:656‐665.[13] 张光发,刘玉君,纪卓尚.船舶分段建造计划仿真与优化[J].计算机集成制造系统,2011,17(12):2643‐2651.Z h a n g G u a n g f a,L i u Y u j u n,J iZ h u o s h a n g.S i m u l a-t i o na n dO p t i m i z a t i o no f S h i p B l o c k‐B u i l d i n g P l a n-n i n g[J].C o m p u t e r I n t e g r a t e d M a n u f a c t u r i n g S y s-t e m s,2011,17(12):2643‐2651.[14] L i uZ,H u a tDCK,W e eK H.S c h e d u l i n g D y n a m i cB l o c k A s s e m b l y i nS h i p b u i l d i n g t h r o u g h H y b r i dS i m u l a t i o na n dS p a t i a lO p t i m i z a t i o n[J].I n t e r n a-t i o n a lJ o u r n a lo f P r o d u c t i o n R e s e a r c h,2012,50(20):5986‐6004.[15] L i uZ,C h u aD K,W e eK H.A S i m u l a t i o n M o d e lf o r S p a t i a l S c h e d u l i ng D y n a m i c B l o c kA s s e m b l y i nS h i p b u i l d i n g[J].J o u r n a lo fE n g i n e e r i n g,P r o j e c ta n dP r o d u c t i o n M a n a g e m e n t,2011,1(1):3‐12.(编辑陈勇)作者简介:王津剑,男,1989年生㊂上海交通大学机械与动力工程学院硕士研究生㊂主要研究方向为生产系统建模仿真与仿真㊂杜吉旺,男,1987年生㊂上海交通大学机械与动力工程学院博士研究生㊂范秀敏,女,1971年生㊂上海交通大学机械与动力工程学院教授㊁博士研究生导师㊂何其昌,男,1977年生㊂上海交通大学机械与动力工程学院讲师㊂㊃7091㊃基于仿真的船舶分段建造动态空间调度王津剑杜吉旺范秀敏等Copyright©博看网. All Rights Reserved.。

船舶建造分段搭载精度的控制和优化

船舶建造分段搭载精度的控制和优化摘要：本文主要从船舶建造中分段搭载的精度控制实际发展趋势、船体分段三维测量及相关分析技术入手，对船舶建造中分段搭载的精度控制予以综合分析，进而对船舶建造中分段搭载的精度控制优化措施，进行了深度的分析及研究。

从而能够通过对船舶建造中分段搭载实际精度控制的合理优化，切实地保证船舶建造中分段搭载实际精度的有效性控制，为我国船舶建造业的持续性发展奠定基础。

关键词：船舶建造；分段搭载；精度；控制；优化；前言：船舶搭载（Ship carrying），是船舶建造的核心步骤，更是至关重要的环节。

船舶搭载，其自身具有着建筑时间短、劳动力强度低、建筑成本低、便于集中管理、提高狭小空间的质量等功能优势。

在一定程度上，伴随着船舶搭载相关技术日新月异的发展，可谓开启了我国船舶建造业发展的新空间，让我国船舶建造业可以稳步开创新的里程碑。

那么，基于在船舶搭载过程中，最为关键的就是分段搭载实际精度的控制。

1、精度控制发展趋势的分析在船舶建造中分段搭载的精度控制，是我国最具科学性的造船技术之一。

通过将其利用在船舶建造中，不仅能够将造船的周期予以缩短、将造船的成本有效降低，还能够极大的减轻劳动力的强度性，提高船舶建造的效率及质量。

那么，针对于我国船舶建造中分段搭载实际精度的控制技术，该项技术目前发展的趋势主要表现在以下几点：其一，船舶相关零件制造类设备逐渐向着自动化、数控化方向发展着，船舶相关零件制造的精度也相对愈加提升，对予船舶精度的控制也起着一定的正面作用。

例如，控水火弯性板机、数控的切割机、数控的卷板机等相继出现，让船舶相关零件制造的实际精度逐渐提升，能够适应于对精度要求相对较高的船舶建造；其二，自部分的加放精度性补偿量，逐渐向着全船舶建造均实现精度的补偿量来替代余量的方向不断发展着。

船舶建造分段制造计划优化方法及工具

关键词：分段制造计划；船舶建造；资源建模；项目调度
I
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
It is extremely competitive in international ship building industry market. In order to achieve higher economic benefits, ship enterprises around the world continue to research and explore new ship construction process and efficient management concepts. The CIMS technology that widely used promotes the information management level of the ship enterprise rapidly. At present, ship construction process uses the block manufacturing pattern, divides the hull into each block according to the region, and each block is made independently, finally all the completed blocks will be closed on the slipway. Block as an important intermediate product in the ship construction process plays a key role in the ship construction project quality management and schedule management. Ship enterprises on the one hand need to meet timing constraints generated by the network carrying figure, the other hand, to meet the resource constraints of labors and venues. Now the whole planning process relies on the human experience, which has restricted the block manufacture efficiency seriously. Based on the above research background, this topic has borrowed ideas from the domestic and foreign relevant research results. According to the difficulty of the preparation of block manufacturing plan for ship construction and low efficiency in the implementation, this topic puts forward an optimization method of making block manufacture plan, and demonstrates the efficiency of this method through a lot of test data. It is first to analyze the ship building block manufacturing process, describe the detailed main attribute of tasks and resources with formal language, get timing constraint relation between tasks, such as assembly, block outfitting and block painting, and resources constraint relation generated by labors and venues in the task scheduling produce. The optimized object is the shortest project period, and ship building block manufacturing plan problem is abstracted as resource-constrained project scheduling problem (RCPSP), established the mathematical model of the block manufacturing plan problem. The description of attributes associated tasks and resources of block manufacturing plan is quantitive, and the constraints and optimization

基于多规则的船体分段建造空间调度方法

基于多规则的船体分段建造空间调度方法张志英;曾燕慧;陈洁【期刊名称】《工业工程》【年(卷),期】2011(14)3【摘要】为了解决船体分段在矩形平台建造计划的时空冲突问题，提出了基于时间和空间相似性的分段分类规则。

根据分类规则对同一计划期内待调度分段进行归类，形成若干分段类并得到调度计划时间。

按照最优可用点搜索法将分段类进行工作平台上的布局安排。

对同类分段按照调度计划确定其建造位置和顺序。

最后利用软件仿真实际船舶分段建造的空间调度过程，表明该方法是可行且实用的。

%When hull blocks are constructed in a rectangle working plate conflict between time and space exists. To avoid such conflict, a spatial scheduling method based on multi-rules is proposed in this paper. In this method, time and space similarity rule is proposed. All the unscheduled blocks in the same schedu-ling period are classified by using the time and space similarity rule. Then, these blocks are allocated into corresponding time slots. The layout of these blocks on working plate is then determined by means of the Best available point search method. The blocks in the same set are then sequenced according to the con-struction order of the hull. A hull block construction case from a real shipbuilding factory is used to vali-date the effectiveness and applicability of the proposed method.【总页数】5页(P96-100)【作者】张志英;曾燕慧;陈洁【作者单位】同济大学机械工程学院，上海200092;同济大学机械工程学院，上海200092;同济大学机械工程学院，上海200092【正文语种】中文【中图分类】TP391；U673【相关文献】1.基于虚拟流水的船舶曲面分段建造空间调度方法 [J], 李京生;王爱民;唐承统;卢治兵2.基于综合分解策略的船体分段空间调度方法 [J], 张志英;马姗静3.基于规则的船体曲面分段空间调度方法 [J], 王蕾;张志英4.基于规则的船舶分段动态空间调度方法 [J], 张志英;徐晨;毛祖杰;刘建峰5.面向船体分段建造的二维不规则空间调度方法 [J], 张志英;杨克开;于瑾维因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

船体不规则分段的动态空间调度算法

船体不规则分段的动态空间调度算法马少辉;陆春霞【期刊名称】《运筹与管理》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】提出了一种基于遗传算法的针对船体不规则分段的动态空间调度方法。

基于遗传算法和临界多边形算法直接对不规则分段进行优化调度，提高空间的利用率。

首先，利用遗传算法产生多个可行的分段调度序列。

然后，基于临界多边形算法及重心最低策略，根据分段调度序列一一确定各不规则分段的空间位置。

充分考虑到空间调度问题所特有的动态性和时空关联性，同时以场地利用率和未延迟加工分段所占比例的综合加权和作为评价函数，实现了调度方案的全局优化。

以江苏澄西船厂大型散货船的119个不规则分段作为实验数据，并通过多个算法的比较，发现该动态调度算法可以快速收敛得到较优解，并且在空间利用率和延迟分段指标上有了提高，最终可以得到比较理想的调度结果，证明了所提方法在动态空间调度问题上的有效性和优越性。

%This paper proposes a dynamic spatial scheduling algorithm for irregular blocks in shipbuilding .We schedule the irregular blocks directly based on genetic algorithm (GA)and no-fit polygon(NFP)algorithm.First, GA is used to determine the optimal processing sequence .Then we use no-fit polygon and lowest shape gravity center heuristic algorithm to allocate all the blocks in a gene sequence generated by gene algorithm into the work -place, and then we can obtain the final space schedule layout graph .We use both the average space utilization ratio and the number of undelayed blocks as the objectives ,and integrate the two objectives into one evaluation function with weights , which fully considers the dynamic nature and the correlation between time and space in a spatial schedule problem .Finally , we use the data including 119 blocks of a big bulk cargo carrier which was built by the Chengxi shipbuilding company in Jiangsu province of China as the experimental data .We compare the proposed algorithm with several competing algorithms , and find that the proposed dynamic schedule algorithm con-vergences satisfy the solution rapidly .Both the space utilization rate and delayed block can be improved compared to the result from competing algorithms .Therefore , this proves that the proposed algorithm can obtain ideal schedu-ling results and is effective and superior in dealing with dynamic space scheduling problem .【总页数】7页(P281-287)【作者】马少辉;陆春霞【作者单位】江苏科技大学经济管理学院，江苏镇江 212003;江苏科技大学经济管理学院，江苏镇江 212003【正文语种】中文【中图分类】F423.1【相关文献】1.船体平板龙骨上不规则开口群应力集中及强度分析报告 [J], 于纪军2.基于仿真的船舶分段建造动态空间调度 [J], 王津剑;杜吉旺;范秀敏;何其昌3.基于网格搜索的船体不规则分段动态堆放方法 [J], 陆春霞;马少辉4.基于规则的船舶分段动态空间调度方法 [J], 张志英;徐晨;毛祖杰;刘建峰5.面向船体分段建造的二维不规则空间调度方法 [J], 张志英;杨克开;于瑾维因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

船舶曲面分段制造成组技术研究

船舶曲面分段制造成组技术研究发布时间：2021-04-28T08:02:41.439Z 来源：《中国科技人才》2021年第6期作者：船舶曲面分段制造成组技术研究[导读] 在船舶建造期间，分阶段建造时间约占船舶总建造时间的三分之一，对船舶建造的总体效率产生了重大影响。

根据船舶的几何结构，通常分为平面划分和曲面划分。

平面截面很多且非常相似。

大多数造船厂使用装配线进行生产。

摘要：在船舶建造期间，分阶段建造时间约占船舶总建造时间的三分之一，对船舶建造的总体效率产生了重大影响。

根据船舶的几何结构，通常分为平面划分和曲面划分。

平面截面很多且非常相似。

大多数造船厂使用装配线进行生产。

由于面积划分非常具体，该国的大多数造船厂都采用固定的生产方法，生产率较低。

因此，在分析曲面区段的建造时，必须研究曲面区段的分组制造技术，以提高船舶建造的效率。

关键字：船舶曲面分段；成组技术船舶分段是现代造船模式中最常见的中间产品。

根据其形状特征，一般可以分为平面和曲面线段。

因此，造船厂目前正在对机械化生产线进行研究，特别是，曲面分段施工过程的机械化非常困难，目前仍处于研究和试验阶段。

因此，曲面施工机械化是提高船体装焊机械化水平的一个重要问题。

一、成组技术的基本原理及曲面分段制造技术分析分组方法是研究事物之间的相似之处，根据规范和标准对事物进行分组，并以相同或相同的方式对待事物，以提高效率。

分组技术最重要的作用是将相似的零件分组，生产少量和多种多样的产品，使这一过程更加合理。

同时，它能够提供合理的设备来处理各类零件，减少等待、调整和处理时间，取得与批量生产相似的效果，大大提高生产效率，这是一种科学合理的生产方法。

基本原则如下1.中间产品的工作分解原理。

中间产品业务分解是产品制造的基本原则。

它根据产品的制造级别对最终产品任务进行分组或分解。

它主要基于中间产品结构和制造工艺的差异中间产品是生产过程中的特定活动或与最终产品分开的小型产品。

求解船体分段堆场调度问题的改进遗传算法

求解船体分段堆场调度问题的改进遗传算法李敬花;樊付见;余峰【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2012(018)012【摘要】To solve the block yard scheduling problem of ship completion, a three-dimensional space-time scheduhng model was proposed with the aim of shortening the turnaround time of shipbuilding and improving the space resource utilization. On the basis of effective dealing with related constraints, an improved genetic algorithm to solve the pro- posed model was designed. In this algorithm, the node of sectional lifting plan was taken as basic constraint to opti- mize the algorithm by using hierarchic genetic algorithm. The speed of population evolution was optimized through crossover and mutation probability of adaptive adjusting algorithm, thus the overall computing performance of the algorithm was improved. The feasibility and effectiveness of proposed algorithm was verified by contrast test of ex- amples.%为有效解决船坞／船台完工分段堆场调度问题，给出了以缩短整船周转周期和提高场地资源利用率为优化目标的时空三维调度问题模型。