船舶平面分段单流水线反应式模糊调度研究

本文针对船舶平面分段流水线调度过程中加工时间和交货期的不确定性,采用模糊化手段进行调度决策。为了应对船舶平面分段生产过程中的急件插入的情况,提出描述船舶平面分段单流水线反应式调度问题的数学模型,以最小化模糊最大完工时间makespan、最大化平均AICD、最大化平均AISS为调度目标,设计了求解模型的一种多目标文化基因算法。基于解的形式采用有效的变异、交叉操作,并嵌入局部搜索算子以增强算法搜索能力。本研究通过makespan和satisfaction两个指标反映算法的有效性,通过甘特图模拟仿真调度过程,为实际船舶平面分段的生产建造提供决策支持。     

船舶平面分段流水线多目标模糊调度的改进粒子群算法

针对船舶平面分段建造过程中广泛存在的不确定性问题,考虑在平面分段流水线调度中引入更贴近实际的模糊调度。以模糊数表示加工时间和交货期,以最小化最大完工时间、最大化平均满意度为调度目标,建立平面分段流水线多目标模糊调度问题的数学模型,设计了求解该问题的改进多目标粒子群算法。提出一种按反Logistic曲线规律动态变化的惯性权重,从而在一定程度上平衡算法的全局和局部搜索能力;嵌入由3种邻域结构随机排列构造的变邻域搜索算子以增强算法的局部改良性搜索能力;采用一种基于拥挤距离的非支配解动态维护策略以提高解的分布性。结合实例数据,通过对算法进行比较,证实了各项改进措施的有效性,以及所设计算法求解平面分段流水线多目标模糊调度问题的优越性。     

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。     

Petri网在船舶MES构架中的应用研究

首次将Petri网理论引入到造船企业车间实时调度问题之中,分析了平面分段建造流程,建立起相应的Petri网模型;通过仿真计算,为建造现场调度方案的制订提供了依据。该研究为船舶平面分段制造流水线的实时有效调度和控制提供了新的方法,进而为船舶MES的建立奠定了技术基础。     

基于改进差分进化算法的船舶曲面分段车间调度

为有效提升船舶曲面分段车间的加工效率,解决已有算法存在的易陷入局部最优解和初始解质量低的问题,提出一种改进的差分进化算法,对曲面分段调度问题进行求解。以最小化完工时间和最小化班组间负荷差距为目标,建立该曲面分段调度问题的双目标数学模型,并采用改进的差分进化算法对该问题进行求解。该改进差分进化算法将全局搜索策略与局部搜索策略相结合,能提升初始解的质量,并加快收敛速度。使用某船厂的实际数据对该算法进行有效性验证,结果表明,该算法能有效求解船舶曲面分段调度问题,能更好地提升船舶曲面分段制造调度作业效率。     

基于数据挖掘的船舶平面分段智能调度模型设计

为了平衡船舶平面分段调度的决策速度与性能,克服调度优先规则与优化算法各自的弊端,开发智能调度原型软件,以配置7个工位的船舶平面分段流水线为例,经过调度知识模式和特征定义、灰狼算法求解、训练数据构建,构造决策树、神经网络、支持向量机三种机器学习模型,从中选取与研究问题最匹配的模型,实例计算对比模型的调度性能,验证了所提模型的有效性。     

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。     

基于混合储能的船舶电力推进系统模糊PI控制策略

针对船舶实际航行过程中因复杂海况造成的电力推进系统中直流母线电压波动问题,构建一种基于混合储能的船舶电力系统模型,该模型由超级电容器和蓄电池组成。根据系统功率频谱确定低通滤波时间常数,并通过模糊PI控制策略实现对功率型和能量型2种储能元件充放电全过程的精确管理,延长使用寿命,有效应对在各种复杂海况下的直流母线电压波动问题。在VS2010上进行编程仿真分析,通过将仿真结果与实际船舶电力推进系统模型运行数据相对比,验证所提出的能量管理方案和控制策略的有效性。     

港口船舶协同调度系统设计与实现

针对目前港口调度系统中的生产调度系统、引航调度系统和拖轮调度系统相互独立,相关信息不能共享,制约港口船舶的协同调度作业的现状.引入WEBGIS技术,构建一个WEBGIS基础平台,并依此建立一个高度信息化、智能化和网络化的港口船舶协同调度系统.本文以港口调度业务为应用核心,以整合港口现有系统资源和业务数据,解决各部门的信息共享与交换为宗旨,进行系统设计,开发了WEBGIS基础平台.实际应用结果表明,该平台实现了各调度系统的信息共享,并提供实时的进出港船舶动静态信息和其它相关信息,为各部门的业务联动及协同调度提供有效支撑,直观的基于电子海图的船舶动态可视化增加了船舶调度的可靠和安全性,大大提高了工作效率.     

面向船舶管子加工分组调度的矩阵实数编码遗传算法

分析了船舶管子加工车间任务重且加工进度会严重影响船舶制造进度的问题，结合管子加工成组技术和管件族制造法，建立了船舶管子的混合流水车间多目标分组加工模型。利用矩阵实数编码遗传算法（MRCGA）能对该加工模型建立有效的分组调度方案。该算法能保证在迭代过程中子代个体基因的交叉、变异的合法性和可行性，相较于遗传算法（GA）具有较好的寻优能力和稳定性。结果表明，调度目标最大完工时间降低了46.98%，很大程度上提高了船舶管子加工分组调度车间的生产效率。     

Modeling and analysis of panel hull block assembly system through timed colored Petri net

To implement efficient production control, this paper provides a timed colored Petri net (timed CPN) approach to performance modeling, real-timed dispatching and simulation of Panel hull block assembly system (PHBAS). The definition of Petri net is extended to accord with the real-world PHBAS’s organization, and the modeling method for hull flow production is provided in order to simplify modeling program. Using modeling and analyzing method, the dynamic characteristics of the system can be emulated and quantitatively calculated and work control tactics can be optimized. For the double bottom hull block shipbuilding system in a recently built shipyard in China, the simulation model with timed CPN was described and the system parameters and optimal task sequence which has the minimum operation time were obtained for a scheduling case.     

修船码头移泊调度系统研究

文章针对修船厂码头泊位计划调度安排进行分析,对智能移泊调度系统进行定义,实现人工调度与智能调度的结合,为企业船舶调度管理提供了计算机辅助决策功能。     

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。     

船台起吊能力的优化

本文在收集大量资料的基础上，综合分析了船台起吊能力与船体分段划分、分段重量与尺度、预舾装率、船台周期等相关因素的关系，并针对某船厂的实际生产状况和发展目标，运用模糊数学的方法对船台起吊能力进行了模糊综合评判。同时对臂架式起重机和门式起重机的工作特性进行了分析对比，对某船厂船台上起重机类型的选配方案做了优化，并对投资方案进行了技术经济分析，为新建船厂和老厂技术改造中确定船台的起吊能力提供了一种优化决策方法。     

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。     

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 。     

造船供应链合作伙伴的选择

造船业的特点是品种多、批量小、周期长、合作关系复杂，船厂必须与钢铁厂、造机厂、船东、船级社等有关各方通力合作，尤其要和船舶配套企业建立良好的合作伙伴关系。本文分析了船厂选择配套企业需要考虑的质量、成本、交货期等8个因素，运用模糊层次分析法进行选择评价，并给出具体示例。     

Optimization of shipyard space allocation and scheduling using a heuristic algorithm

In this article we describe the development of a tool that allows planners to efficiently and effectively plan space within valuable areas of a shipyard. Traditionally, space is considered as resource; however, it is difficult to accurately account for and plan its consumption with the currently available planning software’s. The spatial scheduling tool described in this article can be used by planners to manually or automatically reserve space within the shipyard for construction of large blocks over the entire erection period of the ship. The software is coupled with a heuristic optimization solver inspired by an algorithm used for "3D bin-packing problems." The result is the ability to efficiently generate and compare multiple space allocation alternatives in a reduced time with the ultimate goal of maintaining the critical ship erection schedule. A better solution than manual or semi-automatic allocation of blocks can be obtained through the optimization module.     

基于参数曲面表达的帆形船体外板展开方法

本文提出了一种基于参数曲面表达的帆形船体板曲面的平面展开方法.该展开方法以三角网格平面逼近船体曲面和3D网格点摊平后出现开裂角为基础,展开过程可分为三个阶段:定义初始导向单元条,初始展开形状确定和展开形状优化.本文所提出的展开方法符合帆形船体板水火弯板变形特点,可以提供水火弯板成形收缩量,并已在实际的船体板曲面展开中得到验证,计算结果与船厂计算的收缩量数据基本相同.     

基于流水线的船厂管加工车间MES设计与应用

为解决船厂管加工车间流水线生产管理中的问题和需求，开展管加工车间制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）总体设计，构建基于流水线的船厂管加工车间MES。该系统涵盖设计工艺、生产管理和质量管理等方面，整合各流程节点之间的数据与信息，实现管生产过程的综合监管和全局分析，可有效提升船厂管加工车间流水线的生产效率。