船厂分段物流仿真控制系统设计.pdf

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1、第34卷第1期2017年2月江苏船舶BANGSUSHIPV01．34No．1Feb．2017船厂分段物流仿真控制系统设计林加灶1，才鹏飞1，王嘉励2，彭子良2(1．上海外高桥造船有限公司，上海200023；2．上海海事大学，上海201306)摘要：根据上海外高桥造船厂的生产需求，设计了一种分段物流仿真控制系统来辅助造船生产过程。通过本系统的实施，上海外高桥造船厂实现了在生产过程中对船体分段调度的优化，有效地减少了船体调度指令的数量。经实践验证，船厂的堆场堆放率达到80％以上时，衍生指令可以降低到40％左右，从而提高了生产效率。同时，通过实际运营，

2、可以不断完善规则库，使得该方法具有良好的可扩展性。关键词：物流仿真控制系统；船体分段调度；智能算法中图分类号：TP315文献标志码：A0引言由于受到全球经济持续低迷的影响，目前航运市场运力过剩，船市处于低迷状态。造船业作为航运业的重要部分，同样面临着严峻考验。造船过程中为了降低制造成本，必须要解决的一个问题就是船体分段调度的问题。由于船体分段的体积和重量不是一般制造业的半成品所能比拟的，再加上一些船体分段在建造和摆放时还有特殊的空间要求，所以必须有效解决船体分段调度的问题。上海外高桥造船分段物流仿真控制系统就是针对上海外高桥造船厂的生产需求所开发

3、的用于船体分段厂内物流作业的动态调度系统，属于制造行业的自动化和信息领域。其中涉及一种动态调度方法，通过规则的设计，使造船厂的物流部门在满足船体分段移动需求的同时，通过衍生指令的执行，盘整相关场地，将分段摆放更加合理，从而减少船体分段在厂内移动的衍生指令数，提高船厂生产效率，降低运作成本，在执行船体分段移动指令的过程中使得分段总搬运次数最小。船体分段堆场调度的研究主要集中在船舶建造应用方面。Lee等⋯利用配置空间和启发式规则，研究多工作平台上分段的最有效布局规划，并应用到船舶生产实践中，取得了较好的效果；Baek等口1根据船舶建造网络图PERT得

4、到最早开始时间，建收稿日期：2016—11_24作者简介：林加灶(1983一)，男，工程师，从事船厂生产制造系统规划与设计；才鹏飞(1986一)，男，工程师，从事船厂生产制造系统开发；王嘉励(1993一)，男，硕士研究生，从事自贸区与供应链管理研究；彭子良(1993一)，男，硕士研究生，从事运输管理研究。立初始资源限制，应用启发式算法，通过一个给定的增量减低资源限制，得到新的调度方案；Park等∞J研究开发了满足时间窗约束和空间约束的船舶分段装配工艺调度算法；KohL41等考虑了平衡装配生产车间以及装配车间的负荷均衡问题，研究开发出船体装配车间的

5、生产调度系统；张志英等。5o针对船体曲面分段生产调度复杂且具有时空耦合特性，提出船体曲面分段建造动态空间调度方法；李川等旧·结合船舶生产模式的特点，提出了船舶曲面分段加工的虚拟流水线作业模式；郭美娜等¨1提出一种基于树搜索的动态调度方法，首先把调度时间分割成连续的时间段，在各时间段内采用优先树搜索方法进行基于一维空间的布置搜索。另外，有学者根据分段作业计划提出物流调度的启发式优化算法，利用分段加工的时间窗动态设置滚动调度窗口和滚动机制，将复杂的动态空间调度问题分解为若干短周期和单作业平台上的调度子问题。然而，在企业实际运作过程中，船体分段物流调度

6、没有可靠辅助手段，仍然依赖于工作人员的操作经验，尚无相关已公开的专利。本文首先分析分段系统的需求分析，指出分段的不合理规划导致堆场物流效率低；其次为了切实完成系统的各项任务，将系统总体功能设计细化为各个功能模块；然后通过算法的设计，使造船厂的物流部门在满足生产部门的船体分段移动需求的同时，通过衍生指令的执行，盘整相关场地，将分段摆放更加合理，使得在一段时间内厂内分段物流的衍生指令数最少。通过运输指令实现平板车的运输以及调度指令的评价系统对调度方案进行效率评价，得到最优调度方案，从而提高作业效率。目前已经对4片场地、11条模拟指令进江苏船舶第34卷

7、行了测试，下一步将根据实际场地状况，扩大测试范围。同时，通过完善规则，可以使该方法持续改进。1船体分段调度系统设计的需求分析改革开放后，我国的造船业不断学习世界先进造船技术，造船模式也逐渐由传统造船模式转变为现代造船模式。现代造船模式并不是整体生产整个船只，而是分别在不同车间建造具有不同功能的船体分段，作为船体建造的中间产品，然后将船体分段集中到船坞进行组装制造。船体分段在进行总装之前需要在多个不用的堆场中进行堆放以及加工。每个堆场容量有限并且功能相对单一，而每个分段所要求的工艺阶段是不同的，这就要求各个分段在几个堆场之间进行不同而有序的单向流动

8、。每天业务部门都会向物流部门提出若干分段移动的需求。由于目标分段存放在各建造区域上，且各建造区域没有预留平板车行驶的空间，要利用宽大的平