[发明专利]一种船厂总组场地智能布局优化算法

说明书

本发明涉及一种船厂总组场地智能优化布局算法。具体包括；总组场地调度管理所需的基础数据模型：船坞场地、船型数据、总组计划、搭载网络、吊车数据及吊装时间；建立以场地规则、物流逻辑和工艺流程为主要因素的约束条件；以基础数据模型和相应的约束条件建立总组计划均衡优化算法，形成总组场地布局优化方案和吊车计划优化方案。为自主研发总组场地调度数字化管理系统、实现总组场地的分段调度仿真优化提供了理论与算法基础，为实现船厂总组调度的精细化管理，提高生产效率，实现均衡连续造船奠定了基础。

技术领域

本发明涉及船舶建造技术领域，特别涉及一种船厂总组场地智能布局优化算法。

背景技术

船坞作为船厂的核心资源，船坞的使用效率直接决定了船厂的经济效益。而总组场地作为船坞搭载资源的直接供给者，其管理成效直接决定着船坞的搭载效率。总组场地管理涉及的因素众多，并且它们之间存在着诸多的相互影响，传统手段显然无法有效处理如此大量的信息，只能“抓大放小”以较为粗放的方式进行管理；

目前多数船厂由主管部门或搭载部专门成立多人组成的调度小组，按批次制定总组场地的二维布局调度方案和龙门吊使用计划，这种以资源驱动的被动式管理方式面对单批次的非连续生产时，此传统的总组场地管理模式问题并不突出，仅仅是无法做到综合效率最高。然而，面对多批次连续生产时，传统的总组场地管理模式的问题就暴露无遗了，主要体现如下：

1)管理粗放、被动，无法推动综合生产效率的提高。由于总组场地的分段数量太多，计划的变动性较大，可视化和信息共享手段缺乏，导致场地布局和吊车资源调度(吊装顺序、多台吊车的协同)的随意性、盲目性较大，因此单凭管理者的经验对多产品总组场地的分段调度管理已经无法适应现代造船节能减排、降本增效等精益造船方式；

2)应急处理能力不足。传统的总组场地管理模式对于多批次连续生产来说，如果某个环节出现了问题，导致当前场地分配无法实际执行，其结果往往是将总组场地后续的分配计划全部打乱，问题不断积累，有序管理逐渐变成无序管理，最终变成粗放的随机管理，无法保证资源的高效利用。

随着数字化造船技术的发展，多数国内领先的造船厂将计算机软件系统应用到船舶生产管理过程中，但是，对于总组场地的使用几乎都是处于无量化、无精细化和无对比化状态，导致搭载作业的效率无法提高。所以，有必要研究船坞/船台仿真平台的系统建模关键技术和支持具有交互特性的船坞/船台建造过程的生产调度优化仿真技术。在实船生产建造前进行有效的数字化仿真模拟能预先发现并纠正存在的问题，同时在实际生产过程中验证作业计划的合理性，优化场地布局，提高生产效率，平衡龙门吊资源负荷，从而实现均衡连续的造船，这也是今后数字化造船的主要发展方向。

发明内容

本发明提供一种船厂总组场地智能布局优化方法，替代传统的人工手动的计划编排方式，摆脱传统以资源驱动、被动式总组计划制定方式，实现船厂总组场地资源的精细化、数字化管理，提升总组场地的应急处理能力，提高作业计划的合理性，优化场地布局，提高生产效率，从而实现均衡连续的造船。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种船厂总组场地智能布局优化算法，包括总组场地基础数据模型、约束条件关系、场地布局智能优化算法和吊车计划智能优化算法；

总组场地基础数据模型包括船坞场地模型、船型数据、总组计划、搭载网络、吊车数据模块及吊装时间模块；

约束条件关系是设定在总组搭载过程中的场地规则、物流逻辑和工艺流程为主的相关调度约束，其中约束条件关系包括场地约束、搭载网络约束和吊车优化计算约束：场地约束包括场地网络划分大小、分段间隙、及计算权重值；搭载网络约束包括各分段周期最大浮动天数；吊车计划优化计算约束包括每天工作起始时间、休息时间、工作日历、初始吊车位置、及计算权重值；主要约束条件如表1所示：

表1约束条件分类