【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于鲸鱼优化算法的复杂船舶总段装配工艺优化方法，其属于船舶与海洋工程制造的。
技术介绍
1、现阶段，随着网络技术和计算机技术的飞速发展，造船模式的信息化和数字化已经成为船舶企业提高核心竞争力的关键因素。目前，得益于三维设计、虚拟仿真等技术的广泛应用，数字造船技术的不断发展，我国的造船模式正在逐渐步入数字化阶段。当前国内船厂仍然采用二维纸质图文档指导工人现场生产作业，作为工人施工信息的来源，作业指导是船舶设计建造中非常重要的一项内容，然而目前的作业指导方式存在如下弊端：
2、(1)现阶段，设计人员基于三维软件进行船舶设计，之后输出二维纸质图文档指导工人生产作业，其中三维模型和二维纸质图文档是两种不同维度的数据源。两种数据源之间的不协调性，使得更改设计内容时难度非常大。数据传递模式存在较大局限性，可能会导致工作失误、质量问题、生产周期延长。此外使用二维施工纸质图文档时，设计部门对设计内容或工艺内容调整时，必须出图和打印，浪费大量人力物力；生产现场环境复杂，二维施工纸质图文档数量多、不易保存等因素也不利于生产现场的管理。
3、(2)二维施工纸质图文档都是以分段为基础，集中表达了一个分段在制造全过程的工艺信息，信息表达混乱。工人要从混乱的信息中找到施工所需信息，需花费较多时间，可能会导致等工、待工等现象，造成生产作业不连续。二维施工纸质图文档指导工人施工缺乏直观性，对工人的工艺理解能力要求较高。但是，船厂工人多数是劳务工，普遍经验不足，所以二维作业指导的方式不利于工人进行快速施工。
5、鉴于目前二维作业指导形式的种种弊端，无法满足当前数字化造船的需求和船舶市场形势的要求，所以对复杂船舶总段装配工艺优化的研究具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于鲸鱼优化算法的复杂船舶总段装配工艺优化方法，主要解决的是复杂船舶总段装配工艺生成问题；以提高分段装配对接的准确性，简化操作流程，实现全程自动化，解放人力，保证工作人员的安全，增加操作的安全性。
2、本专利技术采用的技术方案为：一种基于鲸鱼优化算法的复杂船舶总段装配工艺优化方法，包括以下步骤：
3、s1.确定评价指标集：建立船体分段装配序列的评价函数，评价指标集如式(1)所示；
4、u＝{u1,u2,u3,u4,u5} (1)
5、式中：u1是船体分段的重定向次数；u2是船体分段的贯入度；u3是船体分段的焊接效率；u4是船体分段的吊装效率；u5是船体分段的装配效率；
6、(1)船体分段的重定向次数u1指的是在装配过程中，已完成装配的分段pi与等待装配的分段pi+1，在装配方向上改变的次数；分段在实际的装配过程中，应遵循其重定向次数最小的原则；
7、在装配序列b＝{b1，b2，b3，……，bn}中，bi表示装配序列中第i个分段的装配方向；用bi表示装配序列中，两个相邻分段发生装配方向改变的数目，若分段pi与分段pi+1的装配方向发生改变时，则bi的值取1；若分段pi与分段pi+1的装配方向不发生改变时，则bi的值取0，根据式(2)判断出整个船体总段在装配时，装配方向的改变总次数；
8、
9、式中：bi表示相邻分段装配时装配方向改变的次数；
10、(2)船体分段的贯入度
11、衡量贯入关系程度大小的量用贯入度表示，贯入度的值由贯入深度和贯入数量决定，其计算公式如式(3)所示：
12、fu2＝∑(li×ni) (3)
13、式中：li-贯入深度；ni-贯入数量；
14、(3)船体分段的焊接效率
15、船体分段是由各个构件之间通过焊接形成的，船体分段装配过程中，总的焊接效率计算公式如式(4)所示：
16、
17、式中：l-焊缝的总长度；lp-焊缝的平焊长度；lv-焊缝的立焊长度；lh-焊缝的横焊长度；ly-焊缝的仰焊长度；ηp-平焊的焊接效率；ηv-立焊的焊接效率；ηh-横焊的焊接效率；ηy-仰焊的焊接效率，且ηp＞ηv＞ηh＞ηy；
18、(4)船体分段的吊装效率
19、吊装效率的计算公式如式(5)所示：
20、
21、式中：v-总的吊装重量，其中v＝σvi+σvj；
22、vi是在最合理吊装重量区间时的吊装重量；vj是不在最合理吊装重量区间时的吊装重量；
23、β1是vi在最合理吊装重量区间{vmin，vmax}时的吊装效率；β2是vj＜vmin时的吊装效率，且β1＞β2；
24、(5)船体分段的装配效率
25、生产过程中，会采用不同的装配方式对船体分段进行装配；不同的装配方式产生不同的装配效率，其中效率最高的是自上而下的装配方式，效率最低的是自下而上的装配方式，水平装配方式的效率在这两种装配方式效率之间；装配效率的计算公式如式(6)所示；
26、
27、式中：e-总的装配次数，其中e＝ep+eh+ed；
28、ep是自上而下的装配次数；eh是水平的装配次数；ed是自下而上的装配次数；
29、αp是自上而下的装配效率；αh是水平的装配效率；αd是自下而上的装配效率，其中αp＞αh＞αd；
30、s2.建立优化数学模型：
31、(1)连接关系约束条件
32、根据分段装配信息模型中所建立的连接关系矩阵ciam查看具体值来判断组立gi在进行装配之前是否与已经装配完成的组立之间存在连接关系；式(7)中ci代表连接关系约束条件；
33、
34、
35、(2)干涉关系评价函数
36、船舶分段能够顺利完成装配的基本条件就是各组立之间在装配时及装配完成时都不存在干涉，根据装配干涉矩阵可以判断对于一个已知的装配序列在装配过程中存在的干涉次数in；
37、装配过程中，第一个组立不需要考虑其干涉性，从第二个组立开始判断与前面的组立干涉性，若沿dk方向装配，k表示组立i之前进行装配的任意一个组立，表示第i个进行装配的组立与之前任意一个装配组立的干涉关系；
38、
39、式(8)中iikx,iiky,iikz分别表示在装配序列中第i个进行装配的组立与在它之前进行装配的组立在x，y，z三个方向上的干涉值；则第i个进行装配的组立的干涉关系如式(9)所示：
40、
41、整个装配序列的干涉次数in为：
42、
43、(3)重定向评价函数
44、重定向次数作为装配序列评价的一项重要指标，对于一个已知的装配序列根据式(11)判断其重定向次数：
【技术保护点】
1.一种基于鲸鱼优化算法的复杂船舶总段装配工艺优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于鲸鱼优化算法的复杂船舶总段装配...
【专利技术属性】
技术研发人员：班继新，李楷，李瑞，刘鑫宇，张璐琦，
申请(专利权)人：江苏杰瑞信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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