船舶曲面分段建造作业调度数字化仿真与优化

针对船舶曲面分段建造难度大、效率低的问题,对曲面分段车间建造作业调度过程进行仿真与优化研究。首先,提出基于虚拟流水线的分段建造车间作业调度模式;其次,基于数字化工厂策略实现其作业调度过程的仿真;以最大完工时间最小化为目标,提出基于遗传算法的作业调度过程优化;最后,以实际生产计划为对象进行了实例验证。结果表明:基于虚拟流水线的作业调度模式和基于数字化工厂策略的仿真优化,有效缩短了曲面分段建造周期,为提升船舶建造效率和水平提供了支撑。     

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。     

基于综合分解策略的船体分段空间调度方法

考虑到船体分段建造调度的复杂性和长周期性,研究基于时间和空间的综合分解方法,将复杂的动态空间调度问题分解为若干短周期和单作业平台上的调度子问题.时间分解根据滚动变时域法,利用分段加工的时间窗动态设置滚动调度窗口和滚动机制;空间分解利用移动瓶颈法,依次在单平台上进行调度.通过企业实际数据,利用一维排序和二维布局结合的启发式算法对分解策略进行试验和比较,获得良好的调度结果,证明综合分解策略在空间调度问题上的有效性.     

烟草卷包作业动态调度技术

针对烟草卷包排产方案优化制定、周订单滚动追加,以及面向订单执行时间和数量变化的计划与实际同步调整等问题,提出了烟草卷包作业动态调度技术。以提高对动态生产环境的适应性为目标,提出了涵盖订单追加、移动调整和重调度的烟草卷包作业动态调度技术体系;建立了一种受影响订单及其机组的遍历算法,为订单约束变化及执行时间和数量偏差下的动态调整提供了支持;通过基于订单指定机组、时间和数量约束下的重调度算法,实现了卷包作业排产方案逐步求精的优化制定;提出了一种继承原作业调度方案中卷包机组组合配置情况的作业调度方案追加调度算法,减少了周订单滚动追加过程中的卷包换牌次数;提出了一类面向订单实际执行时间和数量与计划存在偏差情况下的移动调整算法,解决作业计划与现场执行同步的问题。最后,通过实例验证了该技术的有效性。     

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。     

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。     

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。     

工时不确定条件下的车间作业调度技术

为解决工时偏差快速调整、多种调整要求综合协调的问题,提出了面向多品种、变批量生产模式的工时不确定条件下的车间作业动态调度技术。通过分析工时不确定条件下车间作业调度方案制定的不确定性、执行过程的动态性、变更影响的关联性以及响应的实时性内涵,提出了解决工时不确定下调度问题的缓解、隔离和快速响应相结合的处理策略;在对工序移动、变换顺序、调整设备和重调度处理流程综合分析的基础上,建立了统一的模块化作业调度方案动态调整流程;基于调度方案数据结构的建模,提出了受影响工序遍历及其关联树构建算法;提出了工时偏差容忍度的概念,实现了对调度问题影响范围的有效缓冲;提出了工时扰动偏差驱动下的前后移动调整、顺序调整、设备更换调整和重调度调整等动态调度算法,解决了作业计划与执行现场同步的问题。最后,通过实例分析说明了该技术的有效性。     

面向曲面分段建造的双龙门吊车协同调度技术

针对曲面分段建造过程中双龙门吊车吊运缺乏计划协同的问题,提出一种面向曲面分段生产的综合吊运任务排序和吊运任务平衡分配双龙门吊车协同调度技术。通过分析吊车吊运作业调度问题和吊运目标,提出基于时间轴的吊车吊运堆排序技术与吊运任务动态平衡分配技术相结合的面向曲面分段生产的双龙门吊车协同调度技术框架,形成了基于启发式的最大堆构建规则和基于任务平衡协同的动态任务分配规则。以双吊车配合吊运为核心,综合形成了优先级与时间协调判定规则和吊车任务平衡分配机制,实现了多约束规则下双龙门吊车的协同平衡调度。结合所提算法开发了双龙门吊车协同仿真优化系统,并通过实例验证了其有效性。     

免疫度下的柔性车间动态重调度研究

柔性车间具有的机器柔性选择等柔性特点,使动态随机干扰下的车间调度问题更具有灵活性和优化空间.本文针对柔性车间生产系统的动态随机事件的干扰,对车间受影响程度进行量化分析和判断,针对车间调度的调整提出了基于免疫度的规则导向策略,以确保实际生产计划的健康执行.首先本文根据动态随机的干扰环境对车间系统的干扰程度,提出免疫度的概念,以免疫度值作为系统的自修复调度与调度调整的判定依据.在调度调整中,根据当前生产的状态,进行以规则为导向的动态调整,合理选择调度方式,以提高车间调度调整与车间实际目标需求的契合度.     

基于强化学习的分布式光伏运维资源动态调度

针对分布式光伏运维资源调度过程中因动态因素影响导致调度计划难以实施的问题,提出基于强化学习的分布式光伏运维资源动态调度方法.该方法通过构建动态调度规则同步调整运维任务的优先级,并以新计划完成成本最低和完成时间最短为优化目标构建动态调度模型.采用Q-Learning求解模型,通过实验对比,Q-Learning算法的求解速...     

Rule- and PSO algorithm-based dynamic spatial rescheduling method for hull curved block construction

Due to no effective rescheduling method in hull curved block construction planning, existing scheduling planning can’t be applied in practical production effectively. Two-dimensional layout and dynamic attributes of block construction planning are considered to develop a spatial rescheduling method, which is based on the spatial points searching rule and the particle swarm optimization(PSO) algorithm. A dynamic spatial rescheduling method is proposed to solve the manufacturing problem of rush-order blocks. Through spatial rescheduling, the rescheduling start time, the current processing information set and rescheduling blocks set can be obtained automatically. By using and updating the data of these sets, the rescheduling method combines the PSO algorithm with the spatial points searching rule to determine the rescheduling start time and layout of the blocks. Three types of dynamic events, including rush-order block delay, existing block delay and existing block position changes, are used to address problems with different function goals by setting different function weights. Finally, simulations based on three types of rush-order block events are performed to validate this method, including single rush-order block, multi rush-order blocks at the same time and multi rush-order blocks at different times. The simulation results demonstrate that this method can solve the rush-order block problems in hull block construction and reduce the interference to the existing manufacturing schedule. The proposed research provides a new rescheduling method and helps instruct scheduler to make production planning in hull block construction.     

新型直驱式水下液压工具系统的设计与仿真

针对传统水下液压工具体积大、效率低的问题,采用直驱容积控制（Direct Drive Volume Control, DDVC）技术自主研究设计一套满足潜水员水下作业环境需求的新型动力驱动系统。介绍了基于DDVC的新型水下液压工具的工作原理,提出了具备压力补偿功能的油罐和无动力式补油液压集成块的整体结构设计方案,构建了整套系统的数学模型,并分析了该系统稳定性,最后,通过仿真分析验证了所提出的系统能够满足水下液压工具的实际需求。     

动态车间环境下的调度控制器设计

为了对车间制造系统实施有效动态调度,提出了一个动态调度控制器的设计框架,并详细阐述了它的功能模块和工作流程.控制器采用基于过程规范语言本体论的工艺规划信息表示和多步骤适应调度策略,并从知识库中获取规则,使用在线仿真的方式对其进行评价.这些技术的应用保证了控制器与车间内部其他异构信息系统间有效地传递工艺规划信息,并具有很好的调优能力.最后,给出了一个制造企业的应用实例,验证了该设计框架的可行性和有效性.     

考虑客流分布的动车组部件预防性维护决策

为探究客流分布不均的动车组部件维护策略的经济性,引入多项式拟合方法对波动客流进行分段量化,并提出客流分布不均的部件差异化停机损失成本函数,进而结合加速失效模型建立了以可靠度为约束条件的部件维护策略动态调整方法,通过对部件延迟维护可靠度阈值进行敏感性分析,确定了经济性最佳的维护策略调整方法.研究结果表明,考虑客流分布的维...     

[生产计划]动态制造系统生产计划与调度协同优化

基于生产计划与调度协同优化的思路,建立了计划与调度滚动优化模型,并提出一种 “闭环集成滚动重调度”策略。当生产系统出现产能受限或订单变更等动态变化时,调度与计划形成“闭环响应模式”,进而采用动态约束平衡的混合算法对生产计划与调度进行协同优化。为验证所提出协同优化策略的有效性和可行性,选取典型算例进行了仿真研究,结果表明该策略能有效处理生产系统的动态变化,保证系统的调度优化及时调整。     

一种面向机械车间柔性工艺路线的加工任务节能调度方法*

大量研究表明机械车间消耗了大量能量,因此降低机械车间的能耗是实现可持续制造的策略之一。现有机械车间节能调度研究主要针对给定的或者具有部分柔性的工艺路线,缺乏对机械车间任务工艺路线多柔性的节能调度研究。针对机械车间任务柔性工艺路线对机械车间调度能耗的影响特性,提出一种面向机械车间柔性工艺路线的节能调度方法。首先,分析了面向机械车间柔性工艺路线的加工任务调度的能耗特性;基于此,构建了节能调度模型,该模型是以任务加工总能耗、加工完成时间、机床负载为目标。进一步提出了一种改进的Q学习算法对该模型进行求解获得其Pareto解。最后通过案例验证了提出模型的节能效果及算法的可行性。     

基于Agent的生产调度混合协商策略研究

当前大多协商策略无法兼顾规划和反应能力，为此，本文提出一种短期规划与动态响应能力相结合的混合协商策略。该策略针对柔性车间生产调度问题和面对扰动的再调度问题，将组合拍卖与改进合同网相结合，通过规定相关智能体的动作和交互顺序，实现系统在平稳或扰动状态下的生产调度。基于上述协商策略，开发了一个基于智能体的生产调度原型系统，并通过仿真实验验证协商策略的可行性和有效性。     

变扰动强度下柔性装配作业车间调度性能分析

柔性装配作业车间是柔性作业车间的一类现实化扩展,其调度问题既要考虑复杂的加工路径柔性,还要考虑零件间的装配关联约束,以及由其带来的关联零件生产进度协同难题。首先给出了柔性装配作业车间调度问题的数学模型;然后考虑现实生产中普遍存在的随机扰动,采用了完全反应式与预测-反应式两类动态调度策略,并提出了相应的优先度规则算法和周期性滚动遗传算法。前者能快速协同各关联任务,但其决策分散,缺乏全局优化力度;后者进行全局周期决策,但扰动将导致性能的下降。最后构建了一般化的仿真模型,并设计了大量的比较实验,分析了不同综合扰动强度对两种调度策略的影响,为实际生产调度策略选择提供了有效的依据。     

多目标柔性作业车间稳健性动态调度研究

研究了以调度稳定性和鲁棒性为优化目标的柔性作业车间动态调度问题。建立了多目标柔性作业车间动态调度问题模型;针对动态事件特点,采用工件到达发生器和机器故障预维护发生器模拟动态事件,提出了基于周期与事件驱动的混合重调度策略,该策略在每个重调度点对工件进行完全重调度或右移重调度;为克服传统差分算法早熟的缺点,设计了一种改进的多目标差分进化算法求解该调度问题;实例验证了提出策略和算法的有效性。