本發(fā)明涉及一種船舶搭載方法，具體涉及一種船舶搭載計(jì)劃優(yōu)化調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
：：在船舶搭載計(jì)劃調(diào)整方面，通常局限于在交船期內(nèi)綜合考慮船塢/臺(tái)資源、吊裝設(shè)備、吊裝網(wǎng)絡(luò)等因素對(duì)其進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，這對(duì)于安排吊裝順序和資源調(diào)配等起到了一定的積極作用。但由于未考慮相鄰大節(jié)點(diǎn)是否能夠準(zhǔn)時(shí)搭接，如在吊裝時(shí)分段或總段是否準(zhǔn)時(shí)建造完工并運(yùn)送到船塢/船臺(tái)等，在實(shí)際分段生產(chǎn)過(guò)程中往往會(huì)受到許多不確定因素，如機(jī)器設(shè)備故障、運(yùn)輸、場(chǎng)地及人力短缺等影響，導(dǎo)致分段不能按照倒排的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)，使工期延誤，分段搭載計(jì)劃不能實(shí)現(xiàn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于船舶搭載計(jì)劃調(diào)整的仿真優(yōu)化方法，根據(jù)遺傳算法對(duì)分段生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行重新排序，得到省時(shí)的分段制造優(yōu)化序列，然后重新修訂船舶搭載網(wǎng)絡(luò)圖，建立基于搭載網(wǎng)絡(luò)圖的船舶吊裝petri網(wǎng)模型，并將其映射到plantsimulation軟件中建立仿真模型，通過(guò)仿真模型的運(yùn)行再進(jìn)一步調(diào)整分段生產(chǎn)計(jì)劃，以縮短船舶周期，提高搭載效率，最后，依據(jù)仿真結(jié)果數(shù)據(jù)提取規(guī)劃總組區(qū)域場(chǎng)地的使用，制訂出合理的總組場(chǎng)地使用計(jì)劃。技術(shù)方案：一種用于船舶搭載計(jì)劃調(diào)整的仿真優(yōu)化方法，包括以下步驟：(1)以plantsimulation軟件建立分段生產(chǎn)模型，將原分段生產(chǎn)計(jì)劃輸入模型進(jìn)行仿真，運(yùn)用遺傳算法以最小的分段完工時(shí)間為輸出結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化序列，修訂分段生產(chǎn)計(jì)劃并記錄各個(gè)分段完工時(shí)間和總段完工時(shí)間；(2)以修訂版生產(chǎn)計(jì)劃為基礎(chǔ)，結(jié)合總段吊裝約束關(guān)系搭建新的船舶搭載網(wǎng)絡(luò)圖；(3)建立單元petri網(wǎng)吊裝模型，結(jié)合petri網(wǎng)與plantsimulation軟件之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立單元吊裝仿真模型；(4)根據(jù)步驟(2)搭載網(wǎng)絡(luò)圖組合步驟(3)各個(gè)單元petri網(wǎng)模型和仿真模型構(gòu)建出完整petri網(wǎng)與仿真的吊裝模型；(5)將原分段生產(chǎn)計(jì)劃下的各個(gè)總段完工時(shí)間輸入完整petri網(wǎng)模型中，修訂的分段生產(chǎn)計(jì)劃下的總段完工時(shí)間輸入完整仿真模型中，運(yùn)行仿真模型，記錄吊裝開(kāi)始和完工時(shí)間；(6)減慢仿真模型的運(yùn)行速度，使模型運(yùn)行過(guò)程易于觀察，通過(guò)運(yùn)用仿真技術(shù)的可視化性，找出影響吊裝效率的瓶頸總段，重新調(diào)整分段生產(chǎn)計(jì)劃，消除瓶頸效應(yīng)，提高吊裝效率；(7)建立總組場(chǎng)地使用計(jì)劃仿真模型，將步驟(1)分段生產(chǎn)模型和步驟(5)仿真模型中記錄的總組開(kāi)工時(shí)間和吊裝開(kāi)工時(shí)間輸入到總組場(chǎng)地使用計(jì)劃仿真模型中，利用仿真軟件中mu自動(dòng)尋找空閑的singleproc控件，模擬總段產(chǎn)出時(shí)安排場(chǎng)地的使用，使場(chǎng)地利用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化排序，生成總組場(chǎng)地使用計(jì)劃；(8)結(jié)合仿真數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分段生產(chǎn)、總組以及船舶搭載這三大連續(xù)的生產(chǎn)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，對(duì)比分析調(diào)整搭載計(jì)劃前后生產(chǎn)系統(tǒng)的變化。進(jìn)一步，步驟(3)單元petri網(wǎng)吊裝模型中集成的生產(chǎn)信息包括：庫(kù)所a1與a2表示總段資源，變遷r1、r2表示運(yùn)輸變遷，變遷t1、t2為吊裝變遷，庫(kù)所p1、p2、p3、p4表示分段、總段對(duì)接面，即前一總段與后續(xù)總段的對(duì)接面。進(jìn)一步，完整的petri網(wǎng)吊裝模型由多個(gè)單元petri網(wǎng)吊裝模型構(gòu)成，每個(gè)單元petri網(wǎng)吊裝模型的搭載過(guò)程包括：庫(kù)所a1得到一個(gè)token表示總段a1建造完畢，則進(jìn)行運(yùn)輸變遷r1，p1是由a1和a2共同控制，因此只有滿足a2也存在token并吊裝完成后，總段a1才能獲得對(duì)接面p1，進(jìn)而可以進(jìn)行吊裝變遷，吊裝完成后形成兩個(gè)對(duì)接面p3和p4。有益效果：本發(fā)明將分段生產(chǎn)計(jì)劃、場(chǎng)地資源及運(yùn)輸考慮在內(nèi)，圍繞分段生產(chǎn)、總組以及船舶搭載這三大連續(xù)的生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行仿真模擬，通過(guò)petri網(wǎng)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模，plantsimulation軟件進(jìn)行過(guò)程建模，結(jié)合遺傳算法，構(gòu)建新的生產(chǎn)計(jì)劃和船舶網(wǎng)絡(luò)搭載圖，并驗(yàn)證了新搭載圖的可行性，petri網(wǎng)和仿真軟件的結(jié)合，使結(jié)果更加可靠。相較于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：1、結(jié)合petri網(wǎng)、仿真軟件和遺傳算法對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，在計(jì)劃制定階段為生產(chǎn)監(jiān)控提供便利，計(jì)劃體系的動(dòng)態(tài)調(diào)整更強(qiáng)；2、不再單純考慮時(shí)間成本，而是以petri網(wǎng)為基礎(chǔ)將搭載場(chǎng)地、分段運(yùn)輸影響等因素作為參數(shù)集成在計(jì)劃體系中，相比原來(lái)只考慮交船期更為全面，使得模型更符合實(shí)際生產(chǎn)；3、在petri網(wǎng)的結(jié)構(gòu)化模型基礎(chǔ)上運(yùn)用仿真軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽象建模仿真，增強(qiáng)了結(jié)果的準(zhǔn)確性，把petri網(wǎng)建立的結(jié)構(gòu)模型最終集成在plantsimulation平臺(tái)上，計(jì)劃編制、執(zhí)行過(guò)程和結(jié)果的集成性、可視性更強(qiáng)；4、將分段生產(chǎn)計(jì)劃、場(chǎng)地資源及運(yùn)輸考慮在內(nèi)，以分段生產(chǎn)、總組以及船舶搭載這三大連續(xù)的生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行仿真模擬，保證了計(jì)劃的連續(xù)性，與單純考慮某一生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)相比更加合理。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明單元petri網(wǎng)吊裝模型；圖2為本發(fā)明單元仿真吊裝模型；圖3為分段建造仿真模型；其中，圖3(b)為圖3(a)的局部放大圖；圖4為原網(wǎng)絡(luò)搭載圖；圖5為原分段部分生產(chǎn)計(jì)劃；圖6為新分段部分生產(chǎn)計(jì)劃；圖7為新搭載網(wǎng)絡(luò)圖；圖8為基于原搭載網(wǎng)絡(luò)圖的petri網(wǎng)吊裝模型和仿真吊裝模型；其中(a)為petri網(wǎng)吊裝模型，(b)為仿真吊裝模型，(c)為(a)中petri網(wǎng)吊裝模型(虛線部分)的局部放大圖，(d)為(b)中仿真吊裝模型(虛線部分)的局部放大圖；圖9為基于修訂搭載網(wǎng)絡(luò)圖的petri網(wǎng)吊裝模型和仿真吊裝模型；其中(a)為petri網(wǎng)吊裝模型，(b)為仿真吊裝模型，(c)為(a)中petri網(wǎng)吊裝模型(虛線部分)的局部放大圖，(d)為(b)中仿真吊裝模型(虛線部分)的局部放大圖；圖10為總組場(chǎng)地使用計(jì)劃仿真模型。具體實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。實(shí)施例：一種用于船舶搭載計(jì)劃調(diào)整的仿真優(yōu)化方法：步驟一：建立單元petri網(wǎng)吊裝模型，如圖1所示，圖中庫(kù)所a1與a2代表著總段資源，變遷r1、r2表示運(yùn)輸變遷，變遷t1、t2為吊裝變遷，庫(kù)所p1、p2、p3、p4表示一種狀態(tài)，在此稱為分段/總段對(duì)接面，也就是前一總段提供給后續(xù)總段的對(duì)接面。此單元petri網(wǎng)模型集成了總段資源的生產(chǎn)、運(yùn)輸以及吊裝約束，以圖1為例說(shuō)明搭載過(guò)程：庫(kù)所a1得到一個(gè)token(即總段a1建造完畢)，則進(jìn)行運(yùn)輸變遷r1，圖中p1是由a1和a2共同控制，因此只有滿足a2也存在token并吊裝完成后，總段a1才能獲得對(duì)接面p1，進(jìn)而可以進(jìn)行吊裝變遷，吊裝完成后形成兩個(gè)對(duì)接面p3和p4。此圖也表明了總段a1的吊裝約束關(guān)系，即前道總段為a2，并且有兩個(gè)后續(xù)吊裝總段。表1為petri網(wǎng)庫(kù)所及變遷含義，在完整的petri網(wǎng)模型中是由多個(gè)這種單元petri網(wǎng)組成，因此其運(yùn)行過(guò)程不再贅述。表1petri網(wǎng)庫(kù)所及變遷的含義結(jié)合petri網(wǎng)與plantsimulation軟件之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立典型的吊裝仿真模型，如圖2所示。petri網(wǎng)中token流動(dòng)推動(dòng)著整個(gè)petri網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行，在仿真軟件中是以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)著軟件系統(tǒng)的運(yùn)行，兩者在一定程度上具有相似之處。petri網(wǎng)中的庫(kù)所的狀態(tài)是通過(guò)變遷的觸發(fā)來(lái)改變的，它表示系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中事件的發(fā)生，仿真軟件中輸入的數(shù)據(jù)是通過(guò)編寫(xiě)程序或控件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此petri網(wǎng)中的token，庫(kù)所和變遷均可以運(yùn)用仿真軟件中的編程或控件來(lái)實(shí)現(xiàn)，petri網(wǎng)與仿真軟件之間具有一定的相似關(guān)系，可以相互轉(zhuǎn)化。結(jié)合圖1所示的單元petri網(wǎng)吊裝模型中庫(kù)所和變遷代表的含義，將其映射到仿真軟件中。圖2為與petri網(wǎng)吊裝模型相對(duì)應(yīng)的仿真吊裝模型，在仿真模型中各個(gè)控件對(duì)應(yīng)petri網(wǎng)中庫(kù)所和變遷的說(shuō)明如下：①source控件(圖2中的a1、a2)對(duì)應(yīng)總段的資源庫(kù)所，總段合攏的完成時(shí)間作為觸發(fā)產(chǎn)生token的條件；②singleproc控件(圖2中的r1、r2)對(duì)應(yīng)運(yùn)輸變遷r，模擬運(yùn)輸過(guò)程；③assembly控件(圖2中的p1、p2)對(duì)應(yīng)吊裝前的總段對(duì)接面p，assembly控件只有在滿足裝配要求的條件下才開(kāi)始工作，符合petri網(wǎng)中的p庫(kù)所的意義；④dismantlestation控件(圖2中的t1、t2)對(duì)應(yīng)吊裝變遷t，分解控件在完成分解后，會(huì)同時(shí)向后續(xù)工位傳遞mu，在petri網(wǎng)模型中一個(gè)總段吊裝變遷完成后，會(huì)有一條或多條后續(xù)總段進(jìn)行吊裝，因此運(yùn)用分解控件模擬這一過(guò)程十分合適。此步驟構(gòu)建了petri網(wǎng)與仿真軟件之間的關(guān)系，為二者的組合使用提供了理論基礎(chǔ)，同時(shí)不再單純考慮時(shí)間成本，而是以petri網(wǎng)為基礎(chǔ)將搭載場(chǎng)地、分段運(yùn)輸影響等因素作為參數(shù)集成在計(jì)劃體系中，相比原來(lái)只考慮交船期更為全面，這使得模型更符合實(shí)際生產(chǎn)。步驟二：如圖3所示，以plantsimulation軟件建立分段生產(chǎn)模型，圖中，序號(hào)1為事件控制器：控制仿真的開(kāi)始和結(jié)束；序號(hào)2為shiftcalendar：用于模擬生產(chǎn)和休息的控件，下文實(shí)施例中的工作時(shí)間為周一至周天早上8：00至17：00，其中12：00至13：00為休息時(shí)間；序號(hào)3為mf：程序控件，用于控制序號(hào)11的flowcontrol控件；序號(hào)4為gawizard：軟件自帶的遺傳算法控件；序號(hào)5為ori：程序控件，用于排列序號(hào)8中的生產(chǎn)順序；序號(hào)6為m：程序控件，用于控制序號(hào)7的totaltime；序號(hào)7為totaltime：用于統(tǒng)計(jì)完工時(shí)間的全局變量；序號(hào)8為tablefile：生產(chǎn)序列表，儲(chǔ)存著需要生產(chǎn)的產(chǎn)品及順序；序號(hào)9為proc_t：加工時(shí)間表，各個(gè)產(chǎn)品在不同工位上的處理時(shí)間；序號(hào)10為a1-a11：模擬平面分段建造的各個(gè)工位，包括拼板定位焊、正面焊、反面焊、劃線、縱骨安裝、縱骨焊接、肋骨安裝、肋骨焊接、分段舾裝、分段焊接和分段涂裝；b1-b13：模擬曲面分段建造的各個(gè)工位，包括形狀檢測(cè)、胎架制作、上胎架拼板、定位焊、拼板焊接、部件裝配焊接、外板裝焊、修補(bǔ)打磨、翻身焊接、完工報(bào)驗(yàn)、切割余料下胎、分段舾裝和分段涂裝；序號(hào)11為flowcontrol：分流器，使平面分段與曲面分段分別流向各自的生產(chǎn)線。根據(jù)17.5萬(wàn)噸尾部區(qū)域搭載網(wǎng)絡(luò)圖(圖4)建立原分段生產(chǎn)計(jì)劃，如圖5所示，將原分段生產(chǎn)計(jì)劃輸入圖3所示模型進(jìn)行仿真，運(yùn)用遺傳算法以最小的分段完工時(shí)間為輸出結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化序列，優(yōu)化前后生產(chǎn)序列如表2所示，修訂分段生產(chǎn)計(jì)劃并記錄各個(gè)分段完工時(shí)間和總段完工時(shí)間，表3所示，時(shí)間格式dd:hh:mm:ss。表2優(yōu)化前后分段生產(chǎn)序列表3優(yōu)化前后分段/總段的完工時(shí)間此步驟運(yùn)用軟件中的遺傳算法來(lái)優(yōu)化分段生產(chǎn)，相比于人工預(yù)測(cè)具有快速性和準(zhǔn)確性；同時(shí)，結(jié)合petri網(wǎng)、仿真軟件和遺傳算法對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，在計(jì)劃制定階段為生產(chǎn)監(jiān)控提供便利，計(jì)劃體系的動(dòng)態(tài)調(diào)整更強(qiáng)。步驟三：以如圖6所示的修訂版生產(chǎn)計(jì)劃(即由優(yōu)化后的生產(chǎn)序列制定的計(jì)劃)為基礎(chǔ)，結(jié)合總段吊裝約束關(guān)系搭建新的船舶搭載網(wǎng)絡(luò)圖，如圖7所示。步驟四：根據(jù)搭載網(wǎng)絡(luò)圖組合單元的petri網(wǎng)模型和仿真模型構(gòu)建出完整petri網(wǎng)與仿真的吊裝模型，如圖9(a)(b)所示，(c)(d)為(a)(b)的局部放大局，此外，圖8為基于原搭載網(wǎng)絡(luò)圖的petri網(wǎng)吊裝模型和仿真吊裝模型，(c)(d)為(a)(b)的局部放大局。圖中序號(hào)12為bottleneckanalyzer：瓶頸分析器，用于分析生產(chǎn)線中的瓶頸工位；序號(hào)13為a1-a22：表示總段資源；序號(hào)14為r1-r22：表示各個(gè)總段的運(yùn)輸過(guò)程；序號(hào)15為p1-p22：表示總段對(duì)接面；序號(hào)16為t1-t22：表示總段吊裝過(guò)程。此步驟在petri網(wǎng)的結(jié)構(gòu)化模型基礎(chǔ)上運(yùn)用仿真軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽象建模仿真，增強(qiáng)了結(jié)果的準(zhǔn)確性。步驟五：將原分段生產(chǎn)計(jì)劃下的各個(gè)總段完工時(shí)間(表3所示，包含修訂前后的各個(gè)總段完工時(shí)間)輸入圖8的仿真模型中，修訂的分段生產(chǎn)計(jì)劃下的總段完工時(shí)間(表3所示)輸入圖9的仿真模型中，運(yùn)行仿真模型，記錄吊裝開(kāi)始和完工時(shí)間。步驟六：執(zhí)行修訂的分段計(jì)劃的模型，減慢圖9仿真模型的運(yùn)行速度，使模型運(yùn)行過(guò)程更易觀察，通過(guò)運(yùn)用仿真技術(shù)的可視化性，發(fā)現(xiàn)在37天到45天這一段時(shí)間中，搭載工作基本上處于等待狀態(tài)，找出影響吊裝效率的瓶頸總段(影響總段完工時(shí)間的是分段231和分段264)，重新調(diào)整分段生產(chǎn)計(jì)劃(將這兩個(gè)分段序列中移除，單獨(dú)建造)，消除瓶頸效應(yīng)，提高吊裝效率。此步驟將petri網(wǎng)建立的結(jié)構(gòu)模型最終集成在plantsimulation平臺(tái)上，通過(guò)集成性、可視性對(duì)執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行分析，進(jìn)而調(diào)整計(jì)劃，提高生產(chǎn)效率。步驟七：從圖8和圖9的仿真模型中記錄的總組開(kāi)工時(shí)間和吊裝開(kāi)工時(shí)間(表4所示)輸入到圖10總組場(chǎng)地使用計(jì)劃仿真模型中，圖中序號(hào)17為proctime：表示分段在總組區(qū)域的形成總組的時(shí)間，即總組場(chǎng)地的使用時(shí)間；序號(hào)18為tablefile：生產(chǎn)序列表，存儲(chǔ)著各個(gè)分段生產(chǎn)序列和運(yùn)往總組區(qū)域的時(shí)間；序號(hào)19為d：singleproc控件，用于模擬總組過(guò)程；序號(hào)20為drain：回收加工品控件，在此表示總段完工運(yùn)出。利用仿真軟件中mu自動(dòng)尋找空閑的singleproc控件，模擬總段產(chǎn)出時(shí)安排場(chǎng)地的使用，使場(chǎng)地利用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化排序，生成總組場(chǎng)地使用計(jì)劃(表5所示)。表4總組和吊裝開(kāi)工時(shí)間表5總組場(chǎng)地使用計(jì)劃此步驟為創(chuàng)建船廠總組區(qū)域場(chǎng)地分配計(jì)劃提供了一個(gè)新的方法，該方法相比于人工制定分配計(jì)劃來(lái)說(shuō)更具快速性和準(zhǔn)確性，避免了由人工計(jì)劃的不合理性而導(dǎo)致場(chǎng)地資源的浪費(fèi)。步驟八：結(jié)合仿真數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分段生產(chǎn)、總組以及船舶搭載這三大連續(xù)的生產(chǎn)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，對(duì)比分析調(diào)整搭載計(jì)劃前后生產(chǎn)系統(tǒng)的變化。表6為優(yōu)化分段建造序列前和優(yōu)化后以及再調(diào)整優(yōu)化后的序列(即移除序列中的分段264和231)三種情況下的建造時(shí)間節(jié)點(diǎn)，以分段開(kāi)始建造為零點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。從表6所示的結(jié)果可以看出優(yōu)化序列后的船舶分段建造與搭載所用的時(shí)間明顯要比原始生產(chǎn)計(jì)劃短，船臺(tái)周期的縮短尤為明顯；原分段制造序列下總組開(kāi)工時(shí)間和搭載開(kāi)始時(shí)間均比優(yōu)化后的早，但是在完工時(shí)間上卻不如優(yōu)化后的制造序列，說(shuō)明在原制造計(jì)劃并不合理，浪費(fèi)了船廠資源，生產(chǎn)和搭載的效率很低；在優(yōu)化分段建造序列的基礎(chǔ)上，再運(yùn)用仿真模型進(jìn)行模擬搭載，可以從仿真過(guò)程中發(fā)現(xiàn)影響搭載進(jìn)度的問(wèn)題并解決，進(jìn)一步提高了搭載效率。表6時(shí)間節(jié)點(diǎn)表此步驟說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)化方案將分段生產(chǎn)計(jì)劃、場(chǎng)地資源及運(yùn)輸考慮在內(nèi)，以分段生產(chǎn)、總組以及船舶搭載這三大連續(xù)的生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行仿真模擬，保證了計(jì)劃的連續(xù)性，與單純考慮某一生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)相比更加合理。當(dāng)前第1頁(yè)12當(dāng)前第1頁(yè)12