船舶分段制造車間的模塊空間調(diào)度模型及算法.pdf

1、船舶工業(yè)是為航運(yùn)業(yè)、海洋開發(fā)及國防建設(shè)提供技術(shù)裝備的綜合性產(chǎn)業(yè)，對關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)有較強(qiáng)的帶動作用。近20年來，我國船舶工業(yè)獲得了高速發(fā)展，綜合實(shí)力穩(wěn)步提升，已擠入世界造船業(yè)第一梯隊(duì)，但仍處于由大到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變過程中。在關(guān)鍵造船指標(biāo)上，如年人均造船噸位、人均年產(chǎn)值和造船周期與日韓等有巨大的差距。尤其隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和市場需求的增加，傳統(tǒng)的低勞動力成本優(yōu)勢逐漸消失，船舶制造業(yè)直面日韓造船業(yè)嚴(yán)峻的壓力。改進(jìn)現(xiàn)有的造船模式，縮短造船周期，建立以“中間產(chǎn)

2、品為導(dǎo)向”的現(xiàn)代造船模式，是關(guān)系我國船舶制造業(yè)生死存亡與發(fā)展壯大的重要問題，是提高船舶制造企業(yè)參與國際市場競爭能力的戰(zhàn)略舉措。
　　 模塊化造船應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)與制造的思想，改進(jìn)傳統(tǒng)船舶設(shè)計(jì)和制造流程，能夠顯著縮短造船周期，大大降低單船分?jǐn)偟膱龅?、設(shè)備和工裝等費(fèi)用，加快資金周轉(zhuǎn)，提高市場競爭力。在這種模式下，船體進(jìn)行模塊劃分、分階段分區(qū)域加工和船塢大合攏，生產(chǎn)計(jì)劃及其動態(tài)控制顯得尤為關(guān)鍵。只有制訂準(zhǔn)確的生產(chǎn)計(jì)劃、有效配置物料、設(shè)施

3、和人工等資源，并對全生產(chǎn)過程進(jìn)行動態(tài)控制，才能發(fā)揮模塊化造船的優(yōu)勢。
　　 本文針對船舶制造關(guān)鍵路徑上最耗時(shí)且占用船廠最寶貴資源的船舶分段制造車間的生產(chǎn)調(diào)度問題，以縮短模塊制造最大完工時(shí)間為目標(biāo)，在工序約束、空間約束和資源約束下尋求合理的模塊空間布局和加工次序，建立模塊空間調(diào)度模型并設(shè)計(jì)模塊空間調(diào)度算法。本文主要解決如下幾個(gè)問題：
　　 (1)分析模塊和工作臺特征、船舶制造全過程資源配置和設(shè)施使用狀況，以及影響船舶制造周

4、期的典型約束，建立模塊、工作臺和典型約束的數(shù)學(xué)描述，為構(gòu)建模塊空間調(diào)度數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；
　　 (2)在分析船舶模塊的二維平面布局問題基礎(chǔ)上，引入時(shí)間維度提出模塊排序和空間布局的三維描述，構(gòu)建以最小化最大完工時(shí)間為目標(biāo)的船舶模塊空間調(diào)度數(shù)學(xué)模型；
　　 (3)針對模塊空間調(diào)度的NP-hard特性，按照flow-shop和job-shop兩種生產(chǎn)類型提出分批和不分批調(diào)度算法。并且根據(jù)模塊的形狀特性、工藝特性和資源約束特

5、性，設(shè)計(jì)一系列啟發(fā)式模塊空間調(diào)度策略，并基于這些策略開發(fā)啟發(fā)式模塊空間調(diào)度算法；
　　 (4)針對船舶模塊空間調(diào)度問題復(fù)雜多樣，如需要滿足準(zhǔn)時(shí)交貨、最小化最大完工時(shí)間、最小化最大延誤，以及提高設(shè)備設(shè)施使用效率等目標(biāo)，本文還結(jié)合評價(jià)船舶制造企業(yè)競爭力的關(guān)鍵指標(biāo)，以最小化最大完工時(shí)間和準(zhǔn)時(shí)交貨為目標(biāo)，提出一種滿足多目標(biāo)的模塊空間調(diào)度方法；
　　 (5)基于啟發(fā)式模塊空間調(diào)度算法構(gòu)建了船舶模塊空間調(diào)度系統(tǒng)，并應(yīng)用船廠實(shí)際模塊數(shù)