[发明专利]一种基于空间约束下舰船设备维修任务规划方法

说明书

本发明公开了一种基于空间约束下舰船设备维修任务规划方法，先绘制舰船设备布局草图，然后对布局草图进行识别读取，将读取的数据构造混合整数非线性规划模型，以此来求解最小总维修时长对应的最优维修任务分配。本发明具有较强的普适性，可以迁移到其他的应用场景，具有更强的实际应用性。

技术领域

本发明属于舰船技术领域，具体涉及一种舰船设备维修任务规划方法。

背景技术

良好的维修保障能力是设备效能得以充分发挥的重要前提，是设备战斗力持续保持和再生的直接手段，是影响设备系统战备完好性和任务成功性的重要因素。维修任务规划作为设备维修保障领域的重要问题之一，其主要是制定维修作业方案，对设备维修活动及其所需的各种资源进行统筹安排。科学、优化的维修作业方案对于设备维修至关重要，能够提高维修有效性、经济性和设备状态恢复能力，对于提高设备可用性、降低服役成本具有重要意义。

设备维修任务规划具有大规模、多目标、多约束、多样性的特点，其涉及大量不同的设备类型、维修任务、各式各样的维修资源，需要考虑维修空间、经费、资源等多种约束，以经济、高效、可靠的维修等为目标。舰船结构复杂，系统和设备组成数量众多，由于诸行各类任务密度大，且工作环境恶劣、服役周期长，维修规模很大、施工难度大、维修负担非常繁重，合理科学的维修任务规划对缩短维修工期，提高维修效率，保证其战备完好性具有至关重要的作用。

舰船设备的维修任务规划中，许多维修作业必须按特定条件和规程进行施工，然而在舰船舱室设备维修过程中，各维修作业时长不一，经常出现相互串联和资源冲突情况，牵连工程和空间干涉时有发生，导致维修作业调度非常复杂，不可避免产生了维修人员、时间和其它各种资源浪费，迫切需要进行维修任务规划，优化生成维修作业方案并验证。针对舰船的一系列维修任务，在同一时间段、在一个舱室中、在有限资源条件下，有必要优化调度和制定维修作业方案，避免空间冲突、时间冲突延误和资源浪费，提高维修效率和质量。然而，考虑到舰船设备维修任务规划问题的大规模(涉及多种设备、多种资源、多个维修任务)、多目标(经济、高效)、多约束(维修空间、资源、功能牵连)、不确定(维修执行时间、资源调度时间)等特点，科学合理进行维修任务规划难度很大，存在诸多关键技术和瓶颈问题需要研究和突破。

(1)缺乏舰船舱室设备维修任务规划技术支撑手段，维修方案冲突返工频繁，周期长、效率低，严重制约了舰船维修保障效率。

(2)相比于维修保障资源规划和调度，面向设备维修任务过程的规划问题研究的比较少，且目前在维修任务建模和维修任务规划方案生成的研究中很少考虑维修空间的问题，而维修空间对舰船舱室设备维修任务规划影响非常大，是其关注的重点，因此需要研究空间约束下维修任务建模和规划方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于空间约束下舰船设备维修任务规划方法，先绘制舰船设备布局草图，然后对布局草图进行识别读取，将读取的数据构造混合整数非线性规划模型，以此来求解最小总维修时长对应的最优维修任务分配。本发明具有较强的普适性，可以迁移到其他的应用场景，具有更强的实际应用性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

步骤1：绘制舰船设备布局草图，舰船为一矩形，舰船设备为互不相交或重合的矩形，舰船设备分布在舰船矩形内部，且舰船设备各矩形长边、宽边均对应平行；

步骤2：对布局草图进行读取与识别；

步骤2-1：将布局草图上下翻转，将布局草图的横纵坐标与像素数组的行列对应，获取布局草图的像素数组，其中舰船设备为黑色，像素值为1，其余地方为白色，像素值为0，数组大小为舰船大小；

步骤2-2：对像素数组进行连通区域标记，对每个识别出的连通区域赋值，第N片连通区域赋值为N，非连通区域部分为0；