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     

小组立生产线技术研究

在船舶生产制造过程中,小组立作为船舶零部件的最小单元对其进行归类划分,建立小组立智能流水线,对实现船舶智能化生产具有重要意义。文章研究了在船舶建造中,缩短前道工序的作业时间,做好组立阶段先行小组立的部材装配和焊接,以提高小组立生产效率,减小工人负担。可作为小组立生产线施工作业指导,也可以为其他同行提供借鉴和参考。     

知识驱动的船舶分段建造车间在线调度方法

针对船舶分段建造车间工位利用率低的问题，提出基于聚类算法的知识驱动船舶分段建造车间在线调度方法。利用DBSCAN算法对小组立参数进行聚类，并提取簇中的调度特征参数，作为该簇的调度知识；对于待加工小组立，依据参数数据确定归属的聚类簇，并为其绑定该簇调度知识。实例验证表明，知识驱动的在线调度方法相对于传统的调度方法，车间工位平均利用率提升了7.97%，说明采用文章提出的在线调度方法可有效改善分段建造车间调度问题。     

船体小组立自适应路径规划系统

通过对船舶小组立产线中机器人焊接系统的技术水平分析,研究小组立产线的科学排产、节拍控制和工艺匹配等技术,论证机器人船体小组立自适应控制方法对比和结构件特征参数化定义技术,分析视觉识别和路径规划作业后处理技术方法,并进行实验论证,为船体小组立生产线智能化升级提供可以借鉴的方向与思路,为船舶建造智能化转型建设积累实践和技术经验。     

基于虚拟流水的多重约束环境下船体分段车间动态调度

提出了固定位置分段生产和流水式的作业模式结合的分段虚拟流水式建造模式,分析了分段作业-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,同时以某船厂的实际场地布局和生产建造数据为案例进行了分析讨论。结果表明,提出的算法能够较好的适应分段调度过程的多重约束、动态调整等特点,较大幅度提高分段建造资源的利用效率。     

船舶分段涂装并行施工调度优化

以国内某大型造船厂为背景,对船舶分段涂装施工调度问题进行优化,达到缩短分段涂装施工周期的目的。通过对分段计划管理模式的应用研究,分析船舶分段涂装的网络计划模型,制订船舶分段涂装生产分级网络计划模型,明确船舶分段涂装并行施工调度的优化方向,即引用基于遗传算法的模拟退火分层遗传算法(Simulated Annealing Hierarchical Genetic Algorithm,SAHGA),通过在算法中引入模拟退火的思路,改善算法对问题最优解的求解效率,对低层网络计划进行优化,使船舶分段涂装生产周期满足建造计划的需求。     

基于蚁群算法的港内集装箱运输调度模式研究

以集装箱码头船舶装卸作业调度问题为研究对象，综合考虑港口多种装卸资源和流程，在船舶泊位占有时间确定的条件下，以装卸运输作业总成本最低为目标，提出单船装卸作业调度模型；用蚁群算法对所建立的模型进行求解和仿真，并结合实际问题给出具体调度结果。此模型和方法考虑了生产效率和作业成本之间的平衡，保证以较低的成本完成规定作业。     

船舶中小组立焊接机器人的发展与应用现状

焊接作为船舶和海工装备建造的关键技术，中小组立部件是船舶装配的重要对象，加大对中小组立焊接机器人的发展与应用是进行船舶智能制造的重要一步。为了更加全面的了解船舶中小组立焊接机器人，文章介绍了其在国内外的发展及其关键技术，中小组立机器人将多学科技术融入具备不同特征的中小组立生产中，在保证产品质量一致性的同时提高造船厂自动化生产效率，实现高效造船。     

受限资源的项目调度问题的分枝定界算法

项目实施过程中往往受到不同作业之间的资源共享与冲突以及它们之间的先后调度关系的约束,因此在资源受限的情况下如何调度作业以满足该项目的资源要求并缩短整个项目工期是一个重要的问题.在对该问题进行分析的基础上,建立了资源约束下的项目调度问题的数学模型.本文描述的算法基于分支定界法,并进行了优化,在保证各个作业紧前关系与资源约束的条件下,能够合理调度,从而有效地缩短多项目的总工期.通过具体实例的应用和与其他算法的比较,说明了该算法可以得到较好的项目进度计划,并有较高的效率.     

集装箱港口装船作业模式下场桥和内集卡跨箱区联合调度优化

为了进一步缩短集装箱船舶在港靠泊时间,基于场桥作业区域划分思想,综合考虑场桥分配均衡、场桥任务量均衡和集装箱任务顺序等实际约束,以装船任务总完成时间最短为目标,构建场桥和内集卡跨箱区协同调度方法,并设计包含带改进操作的遗传算法进行求解。对比实证分析表明,在装船任务一定的情况下,所提出的调度算法能够进一步缩短场桥和内集卡的作业时间,提升场桥和内集卡调度效率,从而缩短集装箱船舶在港靠泊时间。     

大型船舶平面分段智能车间的物流系统

目前,车间级的物流系统调度问题研究主要通过信息采集和现场监控解决,并没有通过优化算法进行实际分析。本文主要研究大型船舶平面分段智能车间的工件、物流设备的调度问题。首先将平面分段中的不同工位进行重组,同时将天车和卡车进行并行处理。其次引入有阻塞的混合流水线车间调度模型,搭建大型船舶平面分段智能车间物流系统的数学模型。最终基于粒子群优化算法(PSO),计算部件加工时间最短的数值仿真。     

面向船舶分段流水线的多工位协同作业建模技术

为实现船舶分段制造的流水化生产,提高生产效率,提出一种针对车间级的多工位协同制造控制系统,实现针对工位级的精确作业计划。通过分析分段制造工艺数据流、多工位协同作业的特点和关键协同数据,建立以月度生产计划总工期最短为目标的多工位协同作业数学模型。通过搭建仿真验证平台,以上海某船厂的实际案例数据为基础,充分验证模型的正确性,为多工位协同控制系统的建立提供理论依据。     

现代煤炭港口卸车联合调度优化问题研究

现代煤炭港口由传统装卸服务向综合物流服务转型过程中,对港口整体调度的智能性与效率性要求提升到新高度,因此需要以系统论的观点解决煤炭港口的联合调度优化问题。针对影响卸车调度的关键问题,综合考虑车流集中到达、列车限制性调度等因素,以现代煤炭港口生产工艺流程为基础,重点研究现代煤炭港口卸车联合调度优化,构建以待车时间最短、作业时间最短且关联堆场作业动态的卸车联合调度优化模型(火车-翻车机-堆场联合调度优化模型),运用相应优化策略,分析优化模型,实现卸车调度各环节智能化的最优解决途径。     

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。     

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 。     

A simulation optimization approach for solving the dual-cycling problem in container terminals

Dual cycling is an operation technique whereby quay cranes perform loading and unloading operations simultaneously in the same ship bay. In this article, a mixed-integer programming model for quay crane dual-cycling scheduling is developed. The model considers the stowage plan of outbound containers and the operation sequence of quay cranes. To solve the model, a heuristic method, called bi-level genetic algorithm, is designed. Meanwhile, a simulation optimization method integrating the intelligent decision mechanism of the optimization algorithm and evaluation function of simulation model is proposed. Numerical experiments indicate that dual cycling can reduce the operation time of quay cranes compared to the method of scheduling loading and unloading separately. Moreover, the model and algorithms developed in this article can tackle quay crane dual-cycling problem efficiently.     

基于CATIA的船舶边锚锚台放样及现场作业指导

随着船舶制造的大型化,采用大抓力不平衡锚作为边锚的船舶设计越来越多。这对船舶边锚锚系设计、制造及现场安装均提出了较高要求。边锚锚系的放样和现场作业指导是这些过程中的核心环节,其设计质量和施工效率的直接影响到锚系系统生命周期。本文基于船厂在锚系施工工作的实践经验,对边锚锚系施工设计工作的业务流程进行了介绍,基于CATIA软件,对某型船的边锚锚系进行了创成式三维放样,结合现场施工的实际需求,提出了基于CATIA的锚系现场作业指导办法,大幅提升了设计质量和施工效率。     

基于ITOC的船舶管系生产进度控制系统研究(英文)

Manufacturing of ship piping systems is one of the major production activities in shipbuilding. The schedule of pipe production has an important impact on the master schedule of shipbuilding. In this research, the ITOC concept was introduced to solve the scheduling problems of a piping factory, and an intelligent scheduling system was developed. The system, in which a product model, an operation model, a factory model, and a knowledge database of piping production were integrated, automated the planning process and production scheduling. Details of the above points were discussed. Moreover, an application of the system in a piping factory, which achieved a higher level of performance as measured by tardiness, lead time, and inventory, was demonstrated.