基于虚拟流水的多重约束环境下船体分段车间动态调度

文章提出固定位置分段生产和流水式作业模式结合的分段虚拟流水式建造模式,分析分段作业-人员-工具-物料-场地多关联约束下的资源调配机制,考虑时间-空间-资源等多重约束,给出了一种基于虚拟流水线生产模式的人员调度算法和场地调度算法。以某船厂的实际场地布局和生产建造数据为案例进行分析讨论,结果表明,提出的算法能够较好地适应分段调度过程的特点,较显著提高分段建造资源的利用效率。     

面向多约束的船舶组立构件建造作业调度方法研究

为了提高船舶中小组立等中间产品建造作业调度能力，提升船舶建造效率，提出面向多约束的船舶组立建造作业调度方法。首先，分析船舶组立建造的工艺流程和作业调度方法，综合考虑机器小组、工艺和交货期等多种约束条件，以建造周期最短为调度目标，建立船舶组立建造作业调度数学模型；其次，综合运用算法分解策略及调度规则，设计改进的最短作业优先调度算法实现模型求解；最后，以某船厂建造车间一定生产周期（17天）的中小组立先行中日程计划为对象，验证该方法的有效性和实用性。研究结果表明，所提出的面向多约束的船舶组立建造作业调度方法相较于当前的调度方法，排产周期压缩22小时，即缩短了原有周期的16.18%，有效提高了生产计划排产和作业调度效率。     

分段调度优化与堆场规划研究

为解决公司目前分段堆场堆放混乱、分段难查询等问题,综合分析各部门分段建造及船舶合拢的一般规律.提出了分段调度和场地规划方案.对提高分段场地利用率、保证生产顺利进行具有重大现实意义.     

蒙特卡罗法在造船分段作业成本控制中的应用

现代造船成本控制业已突破了经济手段的限制,因此研究包括先进技术和组织手段在内的合适的成本控制手段乃是极其必要的。选取船舶上层建筑一典型分段作为研究对象,考虑分段建造周期要求以及作业人员和生产场地等资源条件限制,引进蒙特卡罗法对作业任务包的安排做出优化,均衡资源利用,实现作业成本控制。     

多规则融合的船体小组立部件装焊作业调度算法

针对小组立装焊作业周期长、场地资源利用率偏低等问题。以最小化装焊作业完工时间为目标,考虑了装焊过程中的先序约束,人力资源约束和场地空间资源约束,建立小组立装焊作业的调度模型；设计了多规则融合的船体小组立部件装焊作业调度算法；利用最化小总时差规则优化装焊任务序列,利用最短可用模式规则优化任务的工人分配,利用改进的初始配置规则与最大化残余空间利用率规则优化小组立装焊的空间布置。最后,从实际船舶制造过程中收集的数据进行验证,结果表明,装焊作业完工时间缩短了21%,证明了该算法的有效性     

基于仿真的室内装焊工场分段建造方案评估与优化

基于仿真的生产调度方法,以室内装焊工场的分段建造(含分段总组)为研究对象建立三维仿真模型,通过仿真模拟输出仿真运行数据,实现对特定建造方案下的物量、场地利用率及生产计划等参数的准确评估。针对建造方案中的不合理之处,通过采用基于序列的优化方法对生产计划及场地布局等进行优化。实例分析结果表明,该优化方法可缩短分段建造周期、提高场地利用率,从而为生产计划的制定和生产调度水平的提升提供支持。     

面向船坞总组场地的分段调度管理技术研究

总组场地分段调度管理系统以资源、任务为核心,以生产计划为驱动,以信息系统为支撑,借助虚拟仿真技术,建立分段调度优化仿真分析模型,提前策划生成较优的总组场地分段布局方案和龙门吊装方案,实现船厂总组搭载阶段的均衡、高效生产,提升船厂信息化管理水平。     

虚拟流水线生产系统及Petri网建模技术研究

根据船舶生产模式和特点,提出了船舶产品中曲面分段加工的虚拟流水线作业模式.研究了虚拟流水线生产系统的原理和特点,并对虚拟流水线生产关键技术中的作业负荷均衡技术和准时化生产控制技术进行研究.利用面向对象Petri网技术建立虚拟流水线生产系统模型,并将系统决策规则融于模型中,为系统仿真和调度研究创造了条件.     

虚拟流水线生产系统及Petri网建模技术研究

根据船舶生产模式和特点，提出了船舶产品中曲面分段加工的虚拟流水线作业模式。研究了虚拟流水线生产系统的原理和特点，并对虚拟流水线生产关键技术中的作业负荷均衡技术和准时化生产控制技术进行研究。利用面向对象Petri网技术建立虚拟流水线生产系统模型，并将系统决策规则融于模型中，为系统仿真和调度研究创造了条件。     

曲面分段车间作业排程仿真优化

曲面分段建造是船舶建造过程的重要环节之一。由于曲面分段结构差异较大、工艺流程复杂、多采用固定胎位建造等特点,对于平衡分段建造、提升造船效率具有重要影响。针对曲面分段建造特点,船厂会结合船坞搭载节点制定胎位执行计划表。本文根据某船厂曲面车间胎位执行计划表,制定初始静态胎位作业计划,采用虚拟仿真技术,建立三条固定胎位虚拟流水线,结合启发式算法进行胎位计划排程,减少最大完工时间,得到较合理的胎位作业计划表,验证了启发式优化算法排程的可行性和有效性 。     

Optimal scheduling of block lifting in consideration of the minimization of traveling distance while unloaded and wire and shackle replacement of a gantry crane

Nowadays, shipyards are making every effort to efficiently manage their resources such as gantry cranes, transporters, and block stock yards. The scheduling of block lifting for a gantry crane has been manually performed by an expert shipyard manager for many years. Such a practice, however, can lead to an undesirably long time to produce scheduling plans. In addition, the quality of the scheduling plans may not be optimal. To improve the overall process, a block lifting scheduling system for a gantry crane was developed in this study by using optimization techniques. A block lifting scheduling problem was first formulated as a multiobjective optimization problem. For a gantry crane, minimization of the traveling distance while unloaded and wire and shackle replacement between block lifting was considered. An optimization algorithm based on the genetic algorithm was then proposed and implemented so as to solve the problem. To evaluate the efficiency and applicability of the developed system, the system was applied to an actual block lifting scheduling problem in a shipyard. Compared to results achieved by manual scheduling by an expert manager, the results of this work show that blocks can be more efficiently lifted by a gantry crane when the developed system is applied.     

虚拟装配中基于层次包围盒的空间快速验证

[目的]针对现有虚拟装配与维修中可移动空间计算的算法精度、效率较低,甚至缺少算法的问题,结合舰船虚拟装配、维修的实际需求,提出一种能够快速、准确计算零部件在移动空间中碰撞验证的算法。[方法]首先,以层次包围盒与三角面片相交检测算法为基础,改进层次包围盒与三角面片在移动空间中进行变换的方法;然后,根据二分法与递增法求得干涉距离,提出一种空间碰撞验证与空间距离验证的算法;最后,利用CATIA二次开发技术设计并开发空间快速验证模块,验证算法的合理性与准确性。[结果]实例结果表明,在复杂程度不同的2000多个零件模型中,计算空间碰撞的时间在100 ms以内,计算空间距离的时间约为0.5 s。[结论]该算法在舰船设计人员考虑装配与维修空间时可起到较大的辅助作用,能够有效缩短舰船设计周期、生产周期与维护周期。     

一种基于IMMKF的相控阵雷达波束调度算法

针对相控阵雷达多目标跟踪环境,提出了一种基于I MMKF（Interacting Multiple Model Kal man Filter）的自适应波束调度算法。建立了相控阵雷达波束调度的最优化模型,该模型能够利用机动目标跟踪时协方差控制的思想来调度相控阵雷达的工作模式。分别给出了基于协方差偏差均值最小准则和最大协方差偏差最小准则两类自适应波束调度算法。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于数字孪生的舰船蒸汽动力总体模型框架研究

[目的]为了实现舰船蒸汽动力系统的数字化、网络化和智能化,提出一种总体数字孪生模型应用体系。[方法]从物理对象、过程要素、生命周期及虚拟空间这4个维度,提出基于数字孪生的舰船蒸汽动力系统总体“四维思想模型”,并创建总体全生命周期的“五阶体系模型”,涵盖概念论证、系统设计、总装建造、试验试航及运维保障这5个典型的阶段。通过引入大数据、物联网、云计算、人工智能和基于模型的系统工程等先进技术,形成由物理层、接口层、数据层、模型层、调度层、功能层及应用层组成的舰船蒸汽动力系统总体数字孪生“7层架构模型”。[结果]舰船蒸汽动力系统虚拟设计分析及试验平台的验证结果表明,数字孪生体系框架可以有效支撑系统方案设计、操作运行分析及试验方案评估,从而实现舰船全生命周期中物理空间与虚拟空间的交互协同。[结论]研究成果可为舰船蒸汽动力系统的总体数字化设计提供参考。     

船体分段制造日程计划的模拟与优化

本文分析了国内外对分段制造日程计划的研究状况,得到了适合中国国情的研究思路。提出了分面制造日程计划的模拟与优化方法,包括年生产计划的分解、构造排序函数、分段进出场地的规则,提出了优化的目标函数,以若干艘相同的７万吨级散货船为对象组成一年造船计划,以上海一造船厂为模拟船厂,用Ｄｅｌｐｈｉ编制程序,实现了计划的模拟,并能达到优化。经计算证实本文提出的方法是可行的。     

基于批量分割的虚拟单元制造系统多阶段动态调度

鉴于虚拟单元中批量分割调度模型研究的不足以及虚拟单元下批量分割呈现的新特点,文中考虑作业车间中同类设备有多台,多重作业具有不同加工路径可选的情况下的批量调度问题,其中批量分割包含横向分割和纵向分割。考虑到调度的复杂性,文中运用一个多阶段调度模型对设备资源进行分配,确定设备上的批量种类、大小和顺序,并在交货期内使总生产成本达到最小。通过算法对案例研究结果的对比,证明了所提方法的可行性和有效性。     

基于CPC和动态联盟的船舶建造系统研究

倘若按敏捷制造理论来考虑船舶建造过程,将每艘船的设计和建造过程管理视为一个项目组并以此作为盟主,则各个分段加工中心和大量的配套厂是内外盟员且可组成一个动态联盟;若多艘船同时建造,则存在多个项目的动态联盟,并形成多层次和多交叉的形态. 本文在基于CPC理念的协同平台上将船厂、客户、供应商和合作伙伴引入船舶的开发和建造过程,通过有效的协作,将质量好、全寿命成本低的船舶更快地推向市场.文中对组建船舶建造多项目动态联盟的方式及其协调机制进行了分析和研究,并用多学科分析综合的方式提出了对船舶建造系统的模式及其功能进行评价的方法,为进一步研究和探索新的造船模式提供了参考.