[发明专利]装配式混凝土结构塔机吊装服务调度方法

权利要求书

1.一种装配式混凝土结构塔机吊装服务调度方法，其特征在于，包括：

根据装配式混凝土吊装结构的特征，计算物料请求任务的塔机吊装时间；

根据所述塔机吊装时间以最小化塔机吊装的完工时间与拖期惩罚为目标，建立塔机吊装服务调度的多目标调度优化模型；

通过动态搜索启发式算法求解所述多目标调度优化模型，得到所有物料请求任务的塔机吊装服务序列的执行过程；

所述的根据装配式混凝土吊装结构的特征，计算物料请求任务的塔机吊装时间，包括：

设置每个物料请求任务R_m所需要的塔机吊装总时间由4部分组成：

式中表示塔机吊钩从当前位置P_T移动到R_m物料供应位置所用的行程时间，表示吊钩从物料供应位置到物料需求位置所用的行程时间，T_loading表示物料的上货时间，T_unloading表示物料的下货时间；

以塔机位置为基准建立塔机运动水平面坐标系，塔机位置P_T＝(x_T,y_T)＝(0,0)，物料供应地A位置＝(x_A,y_A)，物料需求地B位置＝(x_B,y_B)；

(1)塔机吊钩的径向运动时间和角行程时间

根据塔机的制造规格确定塔机吊钩的径向速度(V_r)，角速度(V_a)和垂直速度(V_v)，塔机吊钩在A点和B点之间的径向时间(T_r^(i,j))和角行程时间(T_a^(i,j))使用公式(1)和公式(2)计算,如下：

(2)塔机吊钩的水平行程时间

根据径向时间和角行程时间合成吊钩在水平方向上的行程时间，考虑引入λ参数反应径向运动和角度方向上运动的重叠程度，λ是连续的正数，取值在0≤λ≤1之间，塔机吊钩在A点和B点之间的水平行程时间使用公式3计算：

T_h^(i,j)＝max{T_r^(i,j),T_a^(i,j)}+λ·min{T_r^(i,j)_r,T_a^(i,j)} (3)

(3)塔机吊钩的垂直行程时间

塔机吊钩在A点和B点之间的垂直行程时间T_v^(i,j)使用公式4计算：

式中，Z_A和Z_B分别是点A和B的高度坐标，h是最小提升高度；

(4)塔机吊钩的总行程时间

根据吊钩水平行程时间和吊钩垂直行程时间合成吊钩的总行程时间T_T，如公式5所示：

T_T＝μ·(max{T_h^(i,j),T_v^(i,j)}+η·min{T_h^(i,j),T_v^(i,j)}) (5)

η,μ是连续的正数，取值在0≤η≤1，1≤μ≤∞之间，参数η表示操作者在水平和垂直方向上同时移动吊钩的能力；

所述的基于塔机吊装时间以最小化塔机吊装的完工时间与拖期惩罚为目标，建立塔机吊装服务调度的多目标优化模型，包括：

假设某施工现场塔机在进行作业，现场有I个物料供应地点S_i，其中i＝1,2…I，有J个物料需求地点D_j，j＝1,2…J，有M个物料请求任务R_m，m＝1,2...M，物料请求任务R_m的交货期为为物料请求任务R_m的完工时间，α为拖期惩罚系数，为物料请求任务R_m的拖期时间，优化目标是所有任务的完工时间与拖期惩罚最短，计算方法如下：

假设：

(1)物料请求任务R_m之间没有先后顺序约束,且无相互影响；

(2)物料请求量能够一次完成；

(3)调度时刻均已到达；

其中，决策变量为整数，表示任务R_m的执行顺序，

所述的通过动态搜索启发式方法求解所述吊装服务调度的多目标优化模型，得到所有物料请求任务的塔机吊装服务序列的执行过程，包括：

基于物料请求任务序列的塔机吊装时间计算，根据塔机工作过程中运动特征，通过动态搜索启发式方法对所述塔机吊装服务调度的多目标优化模型进行求解，具体步骤如下：

Step1初始化吊钩位置P_T，物料供应地集合S＝{S_i|i＝1,2,…,I},物料需求地集合D＝{D_j|j＝1,2,…,J},物料请求任务集合R＝{R_m|m＝1,2,…,M}，待调度任务集合R’＝R；

Step2设置循环变量z＝1；z＝M；z++；

Step3对于计算吊钩从当前位置P_T到R_z供应地的行程时间具体执行以下步骤：

(1)根据公式(1)(2)计算吊钩径向时间和角行程时间；

(2)结合公式(3)计算吊钩的水平行程时间；

(3)利用公式(4)计算吊钩垂直行程时间；

(4)结合公式(5)合成吊钩总的行程时间；

Step4对于计算吊钩从R_z供应地到需求地的行程时间具体执行以下步骤：

(1)根据公式(1)(2)计算吊钩径向时间和角行程时间；

(2)结合公式(3)计算吊钩的水平行程时间；

(3)利用公式(4)计算吊钩垂直行程时间；

(4)结合公式(5)合成吊钩总的行程时间；

(5)根据以及现场装载和卸载物料的时间T_loading和T_unloading，计算任务R₂的吊装时间

Step5:对于选择该任务的服务序列号记为更新待调度任务集合R’＝R’-{R_z}，已调度任务集合{R-R’}；

Step6:交货期检查与冲突消解

(1)循环变量n＝Z；n＝2；n--；

(2)计算完工时间

(3)从已调度任务集合{R-R’}选择任务R，X_R＝n-1，若R没有交货期约束，则X_R＝n，否则结束循环，执行Step7；

Step7:从已调度任务集合{R-R’}中选择任务R，X_R＝Z，更新吊钩位置P_T＝D_R；

Step8:输出所有物料请求任务的吊装服务序列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据装配式混凝土吊装结构的特征，计算物料请求任务的塔机吊装时间，包括：

根据塔机的制造规格确定塔机吊钩的径向速度，角速度和垂直速度，根据塔机吊钩的径向速度，角速度和垂直速度利用所述塔机运动水平面坐标系计算出塔机吊钩从当前位置移动到物料供应位置，再从物料供应位置到物料需求位置所用的径向时间和角行程时间，根据所述径向时间和角行程时间计算出塔机吊钩从当前位置移动到物料供应位置，再从物料供应位置到物料需求位置所用的水平行程时间，根据从当前位置、物料供应位置和物料需求位置的高度计算出塔机吊钩从当前位置移动到物料供应位置，再从物料供应位置到物料需求位置所用的垂直行程时间；

将所述塔机吊钩的水平行程时间和垂直行程时间，以及物料的上货时间，物料的下货时间相加得到每个物料请求任务所需要的塔机吊装总时间。