專利名稱：一種船舶曲面分段建造動態調度的方法
技術領域：
本發明涉及制造技術領域，特別涉及一種船舶曲面分段建造動態調度的方法。
背景技術：
船舶曲面分段生產制造過程中生產的曲面分段屬于大型裝配體，在建造過程中需要完成曲面分段的焊接、裝配和噴漆等工序，且由于曲面分段的重量大并且外形復雜導致曲面分段在生產過很難被移動，因此需要加工人員和制造資源移動于場地中各個曲面分段之間的虛擬流水式建造。所謂的虛擬流水式建造是指加工工件位置固定而制造資源流轉于各個工件之間完成工件的生產。這種制造方式明顯區別于普通車間內制造設備不動而工件流動于各個制造設備之間的生產模式。虛擬流水式建造由于主要加工對象是在場地中固定不動的曲面分段，負責不同加工任務的人員在各曲面分段之間進行流動生產完成曲面分段的制造，形成的是一種軟性流式制造。在實際生產過程中，生產調度方案在生產執行過程中受到復雜的動態生產環境的各種擾動信息的影響，會造成生產調度方案與生產實際產生偏差。此時如果不對制造過程中出現的擾動事件進行響應，將會直接導致生產調度方案與制造實際相剝離，使得生產調度方案喪失對生產實際的指導性，從而最終影響實際生產計劃的執行，最終導致生產計劃無法按照得到貫徹執行。復雜動態生產環境具有不確定性、不準確性和不完備性等特點，具體到制造執行中存在來自生產任務、周轉過程以及制造資源的擾動。船舶曲面分段動態調度由于具有時空耦合性的特點，生產擾動產生的影響更加復雜。尤其是涉及場地資源的擾動事件，由于曲面分段的特點使得生產具有時間延續性。因此曲面分段的生產加工需要擴展時間維度，使得曲面分段的調整由二維平面圖形變為三維圖形的調整，從而使得受影響曲面分段集合進一步擴大，增加了曲面分段調整的復雜度。所謂曲面分段時空耦合性是指曲面分段在場地空間內生產，占用場地面積屬于空間范圍，同時由于曲面分段會在場地中持續加工直到完成生產，因此會產生時間延續性，從而使其具有空間和時間雙重影響范圍。船舶曲面分段建造過程中存在動態擾動事件與普通車間生產不同，其具有如下特點首先曲面分段動態調度面對的擾動事件來自場地和制造資源兩個層面，兩者相互關聯和影響，擾動的處理機制更加復雜，涉及的層次遠遠大于普通車間動態調度過程；其次曲面分段動態調度具有時空耦合性的特點，曲面分段調整的涉及范圍由二維向著三維進行擴展，擾動處理范圍大于普通車間；再次曲面分段的動態調度在場地空間布局上需要參考調度人員的經驗，在動態調度的調整過程中，會對曲面分段位置的擺放會提出特殊的需求，從而迫切需要人機交互式的調度方式。綜上所述可行的空間動態調度方案對于船舶曲面分段的生產起著舉足輕重的作用。對于船舶空間布局動態調度問題，雖然已有大量的研究，但往往存在以下不足(I)對于曲面分段制造過程中的動態擾動事件分析不夠全面，由于曲面分段動態調度具有以上特點，同時由于存在大量的動態調度事件，針對每個事件進行單獨的分析和處理，勢必會造成資源的浪費，降低處理機制的柔性，無法從根本上解決動態調度問題。(2)傳統的曲面分段調度算法主要集中于研究場地布局算法，對于實際生產中出現的動態調度算法，研究較為欠缺。對于曲面分段的圖形還無法進一步精確到任意多邊形，而仍處于抽象后的規則矩形的算法處理，對于更為復雜的動態調度過程中面對的約束問題鮮有研究。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供船舶曲面分段建造動態調度的方法，從而為實際生產過程中可能出現的擾動事件進行相應的處理。為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種船舶曲面分段建造動態調度的方法，包括步驟1、接收生產過程中反饋的擾動事件，并針對擾動事件依據對傳播曲面分段建造調度的影響程度進行分類；步驟2、分析所述擾動事件對所述調度的影響范圍；步驟3、計算剩余場地邊界，利用布局自動調度技術對受影響分段逐個進行處理。作為上述技術方案的優選，所述步驟I具體包括對擾動事件進行分類，以區分來自生產任務的內部擾動和來自制造資源的外部擾動。作為上述技術方案的優選，所述步驟2具體包括
對于內部擾動，根據調整后的生產任務優先級重新安排生成隊列，優先加工優先級比較高的分段，并將優先級比較低的分段取出，步驟結束；對于場地內部分段加工延期導致的外部擾動，分析所述外部擾動在當日和后續日內會影響那些分段，以建立受影響分段集合。作為上述技術方案的優選，所述步驟3具體包括步驟31、當場地中分段被調整后，對場地內部的剩余面積進行分析，以剩余場地為依據構建出場地邊界；步驟32，獲取分段的幾何圖形和場地邊界的幾何圖形，通過確定分段是否在場地內與其他分段及場地邊界發生碰撞，以獲取分段在該場地內的分配方案；步驟33、對所述可能的布置方案進行篩選以最終確定分段在場地內的布置位置，生成分段空間布局分配方案。作為上述技術方案的優選，所述步驟31具體包括步驟311、對場地內現有分段進行分析，找出所有分段與場地邊界接觸的端點，構
建端點集合；步驟312、對端點集合中的點進行逐個分析，判斷相鄰三個點之間的關系，判斷公式為
權利要求
1.一種船舶曲面分段建造動態調度的方法，其特征在于，包括 步驟1、接收生產過程中反饋的擾動事件,并針對擾動事件依據對傳播曲面分段建造調度的影響程度進行分類； 步驟2、分析所述擾動事件對所述調度的影響范圍； 步驟3、計算剩余場地邊界，利用布局自動調度技術對受影響分段逐個進行處理。
2.根據權利要求1所述的船舶曲面分段建造動態調度的方法，其特征在于，所述步驟I具體包括 對擾動事件進行分類，以區分來自生產任務的內部擾動和來自制造資源的外部擾動。
3.根據權利要求2所述的船舶曲面分段建造動態調度的方法，其特征在于，所述步驟2具體包括 對于內部擾動，根據調整后的生產任務優先級重新安排生成隊列，優先處理優先級比較高的分段，并將優先級比較低的分段取出； 對于場地內部分段加工延期導致的外部擾動，分析所述外部擾動在當日和后續日內會影響那些分段，以建立受影響分段集合。
4.根據權利要求3所述的船舶曲面分段建造動態調度的方法，其特征在于，所述步驟3具體包括 步驟31、當場地中分段被調整后，對場地內部的剩余面積進行分析，以剩余場地為依據構建出場地邊界； 步驟32，獲取分段的幾何圖形和場地邊界的幾何圖形，通過確定分段是否在場地內與其他分段及場地邊界發生碰撞，以獲取分段在該場地內的分配方案； 步驟33、對所述分配方案進行篩選以最終確定分段在場地內的分配位置，生成分段空間布局分配方案。
5.根據權利要求4所述的船舶曲面分段建造動態調度的方法，其特征在于，所述步驟31具體包括 步驟311、對場地內現有分段進行分析，找出所有分段與場地邊界接觸的端點，構建端點集合； 步驟312、對端點集合中的點進行逐個分析，判斷相鄰三個點之間的關系，判斷公式為
6.根據權利要求5所述的船舶曲面分段建造動態調度的方法，其特征在于，所述步驟32具體包括 步驟321、以端點坐標集合的形式描述分段的幾何圖形，并將集合中的坐標點順序連接以形成分段的外輪廓圖形； 步驟322、從所述端點坐標集合中選取一個端點的坐標作為該分段幾何圖形的定位基準點； 步驟323、選取待定的分段對應的端點坐標集合，以及所述待定的分段的定位基準點；步驟324、以所述定位基準點沿X軸正方向做一條射線，并計算該射線與場地邊界及已設置的分段的交叉的次數N ;如果 步驟325、判斷所述以及已排布分段邊界碰撞的次數N ;如果N/2=0，則該定位基準點在其他圖形外部，跳轉到步驟324 ;如果N/2=0，則該定位基準點在其他圖形內部，確認該分段與其他分段或場地邊界發生了碰撞； 步驟326、判斷所述端點坐標集合中是否還有未處理過的端點，如果有則從所述未處理過的端點中一個端點的坐標作為該分段幾何圖形的定位基準點，并跳轉到步驟323;如果否則確認該分段未發生碰撞。
7.根據權利要求6所述的船舶曲面分段建造動態調度的方法，其特征在于，所述步驟325中，當確認該分段與其他分段或場地邊界發生了碰撞后還包括 步驟325a、建立場地邊界坐標的集合C ； 步驟325b、選取一對邊界點Cd分別作為邊界的起始點和結束點； 步驟325c、將定位基準點從該起始點沿著所述場地邊界向結束點方向移動，以判斷該定位基準點對應的分段是否與其他分段發生了碰撞；如果與已有邊界塊發生碰撞后，則對碰撞點的位置通過以下公式進行判定
8.根據權利要求7所述的船舶曲面分段建造動態調度的方法，其特征在于，所述步驟33具體為 通過分段的位置確定規則對分段的可能位置中的點集合進行篩選，分別將分段位置帶入最大剩余矩形規則與最小包絡面積規則中進行計算，得到在此優化規則下分段位置的優化指標，并最終篩選出最優化的位置作為該分段的位置。
9.根據權利要求8所述的船舶曲面分段建造動態調度的方法，其特征在于，其中所述最大剩余矩形規則具體為 分段放入場地后，場地剩余面積能夠構建出的面積最大的矩形的位置為最優化位置； 所述最小包絡面積規則具體為步驟A、以所有分段位置中縱坐標不同且橫坐標最大的點為包絡點，建立包絡點集合； 步驟B、將集合中的點首尾相接便構成了包絡圖形，并計算出包絡面積； 步驟C、通過以下公式將每一可能位置對應的包絡面積與包絡范圍內分段的總面積進行對比，并選擇比值最大的可能位置
10.根據權利要求9所述的船舶曲面分段建造動態調度的方法，其特征在于，所述步驟32還包括 當所述分段的位置確定后，對場地邊界進行重新分析以將新加入的分段與原場地形狀進行擬合，重新計算場地邊界形狀，從而簡化分段碰撞檢測步驟，直接檢測分段與場地邊界的碰撞即可完成分段位置的篩選。
全文摘要
本發明提供一種船舶曲面分段建造動態調度的方法，包括接收生產過程中反饋的擾動事件，并針對擾動事件依據對傳播曲面分段建造調度的影響程度進行分類；分析所述擾動事件對所述調度的影響范圍；計算剩余場地邊界，利用布局自動調度技術對受影響分段逐個進行處理。本發明能夠為生產實際過程中可能出現的擾動事件進行相應的處理。
文檔編號G06F17/50GK103065004SQ20121055378
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者王愛民, 盧治兵, 唐承統, 李京生 申請人:北京理工大學