基于虚拟流水线的船舶曲面分段建造调度研究

结合船舶曲面分段建造的特点,对曲面分段生产中采用虚拟流水线进行生产组织的问题进行探讨,重点研究曲面分段虚拟流水线生产的定量描述以及作业小组的调度。建立了基于虚拟流水线曲面分段生产的多功能机混合流水线调度数学模型;分析解决生产组织中可能遇到的问题,尤其是作业小组的构建与资源冲突的消解;用一种高效的调度算法即混合粒子群算法对问题加以调度。以某船厂的实际生产数据进行验证,结果表明,采用虚拟流水线的生产组织模式能有效提高船舶生产效率。     

基于虚拟流水的船舶曲面分段建造空间调度方法

针对具有时空耦合特性的船舶曲面分段生产调度问题,提出以充分利用场地资源为目标的基于虚拟流水生产方式的空间调度方法,建立了曲面分段生产调度流程。通过分析曲面分段具有不规则外形轮廓、空间和时间双重占用以及虚拟流水生产方式的特点,建立了曲面分段空间调度的总体框架。提出虚拟流水生产方式与空间调度相结合的调度方法,形成了分段生产顺序与空间调度过程相互衔接的机制,解决了曲面分段空间调度过程中分段建造顺序的问题;提出碰撞检测算法与优化规则筛选相结合的曲面分段空间布局方法,解决了不规则轮廓的曲面分段空间排布问题;提出基于虚拟流水生产的人力资源分配方法,实现了资源围绕固定工位的流转生产。通过应用曲面调度实例对以上关键技术进行了验证。     

基于仿真的船舶分段建造动态空间调度

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。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、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。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。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。     

船舶平面分段的非完全混合流水线调度

针对船舶平面分段流水线生产中存在的计划不准确、调度滞后、生产效率低等问题,分析平面分段流水线的特点,提出一类非完全混合流水线调度模型,并对该类调度问题进行优化研究。同时,综合考虑非完全混合流水线调度问题的特殊性及船舶建造的复杂性,以分段最大完工时问最小化为优化目标,建立两阶段的非线性整数规划模型,并利用分支定界法优化求解。结合某船厂实际数据进行实例验证和多次数值实验,并与混合遗传算法进行对比。结果表明,该模型和算法能有效解决平面分段流水线调度中存在的问题。     

虚拟单元下船舶分段缓冲区调度优化模型研究

在虚拟单元制造生产方式下,对船舶制造企业的分段缓冲区的调度问题进行研究,提出了考虑缓冲区时空占用率和承载设备移动成本率的缓冲区资源优化函数调度模型,应用人工蜂群算法进行模型求解,实现了调度方案的全局优化。根据某船厂实际生产数据应用MATLAB软件进行仿真,验证了该模型的可行性和有效性。     

基于HoloLens的船舶分段建造工艺信息引导技术

船舶分段具有船体结构复杂、零件数量多等特点。为减少建造过程返工,提出基于HoloLens的船舶分段建造工艺信息AR引导方法。基于分段三维模型和工艺视图,建立面向AR引导的船舶分段建造过程工艺信息模型。基于标志物识别和SLAM定位技术,实现CAD三维模型与虚拟环境的坐标映射,并构建工艺过程信息的虚实融合AR引导模式和浏览模式,通过手势和语音控制分段建造过程的信息引导。开发了原型系统,经应用案例测试,验证了系统的有效性和应用价值。     

复杂形状船舶分段建造空间调度优化算法

为了提高船舶分段建造场地装焊工场的利用率,提出复杂形状船舶分段的分层嵌套空间调度算法,算法将分段空间调度分为调度序列优化和布局寻优两个过程。针对不同的复杂形状分段提出一种通用的分段布局位置干涉检测方法,在此基础上采用栅格遍历与位置筛选的方法求解分段在装焊工场中的布局优化位置;分段调度序列采用基于优先级和遗传算法的混合排序优化方法,序列优化过程中调用分段布局寻优方法。计算结果表明,该算法可明显提高装焊工场的利用率,是解决分段空间调度的一种有效方法。     

基于实时碰撞检测的船舶曲面分段人机交互场地布局技术

针对船舶曲面分段的建造具有外形复杂、固定工位、混合场地的生产特点,为满足曲面分段建造规划对空间布局的精细化、可视化、高效化控制需求,提出了基于实时碰撞检测的曲面分段人机交互式场地布局技术。以曲面分段空间布局参数化注入建模为基础,研究了面向动态过程的曲面分段实时碰撞检测算法,实现了人机交互的可视化场地布局,解决了调整位姿、更换场地、更换时间的时空冲突问题;建立了具有结构化、可控化场地布局能力的技术机制。结合实际的工程实例运行分析,验证了技术的合理性与有效性。     

船体分段建造现场精度控制工艺研究

船体分段建造现场精度控制工艺是精益造船的重要部分，是精度控制的具体实施阶段。根据分段建造过程中不同工艺的特点，对分段建造过程中的胎架制作、划线检查、装配、构件焊接、分段运输、变形等问题的现场精度控制要点进行讨论，并对现场精度控制数据进行收集及分析。文章以公务海工船舶为例，阐述了分段建造过程中现场精度控制的具体应用方法。     

面向成本的车间调度优化模型研究

简述了典型调度问题,给出了调度优化的成本目标函数,包括加工成本、设备等待的静态成本以及工件作为在制品的存储成本3个子目标,然后提出了兼顾总加工时间和总成本两个指标的车间调度优化依据。最后,应用所提出的模型对标准调度问题FT06的调度方案进行了评估优化,证明提出的方法是可行的。     

工艺设计与车间作业计划优化运行模式的研究

工艺设计与车间作业计划是制造系统中的两个重要环节,实现二者的优化运行具有很大的实际意义。本文详细分析了工艺设计与车间作业计划之间的联系和区别,研究了串行模式下二者之间存在的问题和目前的解决方法,基于分布式工艺设计的任务划分思想,考虑了并行工程的要求和特点,提出一种工艺设计与车间作业计划的优化运行模式。     

重型机械加工车间天车调度问题过程仿真与优化

天车作为重型机械加工车间主要的物料搬运设备,其调度方法直接影响生产的连续性和生产效率。重型机械加工车间天车调度是典型的多机多任务问题,以完成生产任务为目标建立基于免疫遗传算法的仿真模型和天车调度优化方法。该模型结合过程仿真与启发式算法有效解决天车调度过程中由于空间约束导致的多机多任务冲突,通过免疫算法的免疫机理对各近似最优解进行动态邻域搜索,维持了群体多样性,实现了多峰值收敛,使调度方案有效可行。最后通过实例仿真验证了该天车调度优化方法的可行性和有效性。     

解决JOB SHOP问题的粒子群优化算法

设计了2种解决Job shop问题的粒子群算法,即实数编码的粒子群调度算法和工序编码的粒子群调度算法。工序编码的粒子群调度算法更符合Job shop问题的特点,优化性能相对高。但粒子群调度算法容易陷入局部最优。为了提高优化性能,将粒子群算法和模拟退火算法结合,得到了粒子群-模拟退火混合调度算法。仿真结果表明了算法的有效性。     

粒子群优化算法求解车间调度问题

针对车间调度问题的特点构造了此问题的粒子表达方法,给出了具体的算法应用过程,并将结果与神经网络方法、遗传算法、改进的加工效率函数的调度算法做了对比.结果表明粒子群算法在柔性工作车间调度问题的应用上是十分有效的.     

作业车间多工艺路线批量作业计划优化

提出一种基于遗传算法的作业计划算法,用于解决作业车间的中小批量多工艺加工作业计划的优化问题。在作业计划算法中,提出了一种将工件的子批数量和加工工序包容在一起的染色体编码方法,使得子批数量的确定和子批加工顺序的安排能够被同时优化。以生产周期为目标优化作业计划,将遗传算法和分派规则相结合,通过交叉、变异等遗传操作,得到目标的最优或次优解。最后对算法进行了仿真研究,并给出了算法运行结果,仿真结果表明该算法是可行的。     

一种求解不确定作业车间调度问题的随机仿真优化方法

针对以工件提前/拖期惩罚成本期望值最小化为目标函数、且工序加工时间不确定条件下的作业车间调度问题,将宽度-深度(BD)仿真量全局优化分配机制嵌入至进化序优化(ESOO)算法框架的粗糙仿真评估阶段。宽度仿真量分配用以调整样本数量,并利用进化算法进行调度解的样本取样和迭代优化;而深度仿真量分配则是利用最优计算量分配技术,依据当前种群中个体的均值和方差进行仿真量的自适应分配。最后通过标准调度测试算例验证了ESOO-BD随机仿真优化方法的可行性和有效性。     

一种求解车间作业调度问题的混合微粒群算法

在对车间作业调度问题优化目标与约束条件分析的基础上,以最小化机器完工时间为目标构建优化模型.通过将遗传算法和模拟退火算法的优点与标准微粒群算法相结合,提出一种求解该问题的混合微粒群算法,并结合实例验证了该算法的有效性与收敛性.     

工艺计划与车间作业计划集成系统的研究

分析了现有工艺计划与车间作业计划的系统集成模型,建立了企业生产工艺计划与作业计划的层次结构,提出了面向车间作业计划的动态、分布式工艺计划与车间作业计划集成模型。将工艺计划与基于周期和事件驱动的动态作业计划相结合,把改进的离散化粒子群算法引入车间优化作业计划运算,使集成模型中生产作业计划与控制功能得以实现。实例证明了集成系统的可行性和有效性。