基于仿真优化的海工分段智能排程系统架构及排程算法技术方案

本发明专利技术公开了基于仿真优化的海工分段智能排程系统架构及排程算法。输入层将输入的初始信息处理后输入算法层，算法层通过建立模型、用算法求解后输出结果至输出层，通过输出层进行结果展示，算法层的求解结果同时反馈至输入层，通过输入层进行原有信息和动态信息的整合后再次输入至算法层求解结果，通过输出层输出；输入层具有预处理模块和类生成模块，算法层具有控制策略模块和仿真模块，输出层具有可视化模块。本发明专利技术的优点在于：通过基于仿真优化的分段智能排程算法和以该算法为核心的标准化排程系统架构，优化胎位资源和分段生产任务的匹配，对分段胎位计划进行统筹安排，提高生产效率；且可推广至不同生产计划环节，具有通用性。有通用性。有通用性。

【技术实现步骤摘要】
基于仿真优化的海工分段智能排程系统架构及排程算法
[0001][0002][0003]

[0004]本专利技术涉及海工分段制造领域，具体涉及基于仿真优化的海工分段智能排程系统架构及排程算法。

技术介绍

[0005]由于海工产品结构调整变化大，为迎合客户需求，提升现代化造船协同化管理、柔性生产和精确制造等能力，迫切需要提升船舶数字化、智能化生产技术。分段制造是海工产品制造过程的核心，想要提升海工制造的智能化水平和生产效率，必须提高分段制造的效率。但是分段制造前道后道工序较多，受资源等约束的情况突出，很难形成有效的排程计划，从而拖慢整个项目的进度。为此，必须通过智能算法提高生产计划的可行性，从而提高制造效率，并提升整个海工产品制造的效率。
[0006]为解决以上难点，一些企业已经对船舶制造的生产计划和调度问题进行了探索，面向不同的流程对象，包括总组、分段制造和整体项目进行研究，以解决生产计划难以制订，从而影响整体生产效率的问题。如专利CN106709646 A公开了一种考虑资源约束的项目进度动态调控的方法，以处理进度偏离或资源变化的情况；专利CN106056286A公开了一种船舶分段建造车间的作业调度系统和相应的调度，包括信息管理和计划管理，实现计算机辅助调度过程；专利CN102968702A公开了一种基于遗传算法的曲面分段场地布局调度方法，仅针对曲面分段设计遗传算法，辅助调度人员进行分段布局和调度；专利CN103065004 A公开了一种船舶曲面分段建造动态调度算法，通过接受生产过程中反馈的扰动时间，针对扰动事件分类处理，来辅助调度。
[0007]尽管上述专利提出的方法或系统可以解决部分船厂的部分车间的生产计划调度问题，但提出的排程系统中的计划和调度算法不够智能、适应性差，得到的计划决策所需时间较长且解的质量难以保证。求解过程的可解释性较差，不利于现场计划员的理解和应用，且仅是针对制造场地的生产调度，提高场地的利用率，并未对分段的具体制造进行适应性排程，系统和算法的整体框架专用性强，灵活性较低。因此，需要开发一种能动态调整以适应船舶制造多变的生产环境的高效智能算法，以及标准化的、模块化的能轻易应用至同行业其他企业的系统架构。此外，计划和调度算法在兼具求解效率和求解质量的同时，求解过程和计算逻辑应易于被计划员理解，便于实施。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是提供基于仿真优化的海工分段智能排程系统架构及排程算法，能够解决现有技术中计划和调度算法不够智能、适应性差、仅是针对制造场地的生产调度并未对分段的具体制造进行适应性排程、系统和算法的整体框架专用性强的问
题。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：包括输入层、算法层和输出层；
[0010]所述输入层将输入的初始信息处理后输入算法层，所述算法层通过建立模型、用算法求解后输出结果至输出层，通过输出层进行结果展示，所述算法层的求解结果同时反馈至输入层，通过输入层进行原有信息和动态信息整合再输入至算法层求解结果，通过输出层输出；
[0011]所述输入层具有预处理模块和类生成模块，所述算法层具有控制策略模块和仿真模块，所述输出层具有可视化模块；
[0012]所述预处理模块通过读取输入的生产资源、生产计划以及分段信息，实现固有信息数据格式的标准化，并将信息输出至类生成模块以及算法层；
[0013]所述类生成模块通过提取预处理模块和仿真模块的生产资源信息、分段信息两个类的相关属性值，生成实体类，作为算法层的输入；
[0014]所述控制策略模块读取输入层的生产资源、分段的状态以及仿真模块的两个类的属性更新，综合实际生产计划考虑的约束，建立分段生产计划数学模型，结合基于规则的启发式算法求解，生成待排分段和空闲生产资源的匹配关系，输出分段布置计划给输出层，同时供仿真模块调用；
[0015]所述仿真模块根据已有的生产资源、分段状态以及调用的控制策略模块的分段布置计划，依次将分段布置于空闲的生产资源上，模拟分段加工过程以及分段根据当前布置策略的流动过程，进行策略优化，仿真优化的结果输出给控制策略模块，控制策略模块根据算法输出分段布置计划，仿真优化的生产资源、分段两个类的属性值输出给输入层的类生成模块；
[0016]所述可视化模块读取控制策略模块的分段布置计划，生成对应的可视化结果。
[0017]进一步地，所述生产资源信息、分段信息两个类的属性包括固有属性和动态属性，固有属性为生产资源信息的胎位和分段本身具有的属性，动态属性随生产计划的制订和实际生产情况的变化而变化。
[0018]进一步地，所述可视化模块生成的可视化结果为分段布置计划报表和甘特图。
[0019]进一步地，所述实际生产计划考虑的约束包括时序约束、生产资源约束、工艺约束、劳动力资源约束、分配均衡性约束。
[0020]基于仿真优化的海工分段智能排程系统的排程算法，采用基于规则的启发式算法，优化生产资源和分段生产任务的匹配，将中间产品交付期和生产资源周转率作为考虑目标，生产资源设为胎位，结合分段制造的难度系数指标，对分段胎位计划进行统筹安排，具体算法流程如下：
[0021]Step1：对待排的分段按交付日、标准加工时间由小到大排序；
[0022]Step2：选择当前状态为空的胎位，状态为空的胎位数设为n，对胎位按面积从小到大排序；
[0023]Step3：按顺序选择前n个分段，判断这n个分段是否有副胎属性，如果有进入step4
‑
1，否则进入step4
‑
2；
[0024]Step4
‑
1：规则1：n个胎位是否有相邻胎位，如果有相邻胎位，把有副胎的分段放入该相邻胎位，同时更新待排序分段列表以及分段、胎位的属性；如无相邻胎位，判断空闲胎
位的相邻胎位是否有3 天内能空出的，如有，将有副胎的分段分配至该胎位，并更新待排序分段列表以及分段、胎位属性，且对3天内能空出的胎位进行标记，将所有有副胎的分段分配完后，转入step4
‑
2；
[0025]Step4
‑
2：规则2：将待分配分段依分段顺序依次判断胎位的尺寸和吊运能力限制能否满足；
[0026]Step5：在所有满足限制的胎位中，选取相邻胎位完工日期与该分段预计完工日期最接近的胎位，将分段分配给该胎位，更新待排序的分段列表以及分段、胎位属性。
[0027]进一步地，所述算法步骤Step4
‑
1中，有副胎的分段对应胎位放入时，判断胎位的尺寸和吊运能力限制能否满足，将有副胎的分段放入满足限制的胎位中。
[0028]本专利技术的优点在于：通过基于仿真优化的分段智能排程算法和以该算法为核心的标准化排程系统架构，优化胎位资源和分段生产任务的匹配，将中间产品交付期和胎位周转率作为重点考虑目标，综合考虑约束条件，结合分段难度系数指标，对分段胎位计划进行统筹安排，排程系统得到计划决策的求解效率高，求解质量得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于仿真优化的海工分段智能排程系统架构，其特征在于：包括输入层、算法层和输出层；所述输入层将输入的初始信息处理后输入算法层，所述算法层通过建立模型、用算法求解后输出结果至输出层，通过输出层进行结果展示，所述算法层的求解结果同时反馈至输入层，通过输入层进行原有信息和动态信息整合再输入至算法层求解结果，通过输出层输出；所述输入层具有预处理模块和类生成模块，所述算法层具有控制策略模块和仿真模块，所述输出层具有可视化模块；所述预处理模块通过读取输入的生产资源、生产计划以及分段信息，实现固有信息数据格式的标准化，并将信息输出至类生成模块以及算法层；所述类生成模块通过提取预处理模块和仿真模块的生产资源信息、分段信息两个类的相关属性值，生成实体类，作为算法层的输入；所述控制策略模块读取输入层的生产资源、分段的状态以及仿真模块的两个类的属性更新，综合实际生产计划考虑的约束，建立分段生产计划数学模型，结合基于规则的启发式算法求解，生成待排分段和空闲生产资源的匹配关系，输出分段布置计划给输出层，同时供仿真模块调用；所述仿真模块根据已有的生产资源、分段状态以及调用的控制策略模块的分段布置计划，依次将分段布置于空闲的生产资源上，模拟分段加工过程以及分段根据当前布置策略的流动过程，进行策略优化，仿真优化的结果输出给控制策略模块，控制策略模块根据算法输出分段布置计划，仿真优化的生产资源、分段两个类的属性值输出给输入层的类生成模块；所述可视化模块读取控制策略模块的分段布置计划，生成对应的可视化结果。2.根据权利要求1所述的基于仿真优化的海工分段智能排程系统架构，其特征在于：所述生产资源信息、分段信息两个类的属性包括固有属性和动态属性，所述固有属性为生产资源信息的胎位和分段本身具有的属性，所述动态属性随生产计划的制订和实际生产情况的变化而变化。3.根据权利要求1所述的基于仿真优化的海工分段智能排程系统架构，其特征在于：所述可视化模块生成的可视化结果为分段布置计划报表和甘特图。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：江志斌，耿娜，沈海辉，赵思翔，郑俊丽，崔峰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：