面向船体曲面分段建造的空间调度方法研究

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要面向船体曲面分段建造的空间调度方法研究摘要船舶制造业是一个国家的经济和技术实力的重要体现之一。我国船舶制造业正处在向现代造船模式的转变过程中，现代造船模式对船体分段制造的生产调度提出了“生产有序，空间有道”的要求。曲面分段建造是船体制造中的难点，高效的船体曲面分段建造计划是提高船体建造效率的重要因素。本文以船体曲面分段建造计划为研究对象，阐述了空间调度的性质，给出空间调度问题的规范化描述；在理论研究的基础上完成了船体曲面分段空间调度模型的建立，设计并实现了启发式算法和粒

2、子群算法；开发了船体曲面分段制造计划模块。主要研究工作有：（1）结合曲面分段建造计划的调度过程，分析空间调度问题的空间和时间耦合特性，与并行机调度问题和装箱问题进行类比，给出一类空间调度问题的定义、假设和约束；（2）针对矩形件在矩形平面上的动态布局问题，建立三维装箱问题模型，通过建立混合整数规划模型，进一步分析了空间调度问题的实质，并设计了该问题的下界，为启发式算法提供理论基础；（3）针对梯形件在矩形平面上的动态布局问题，利用两阶段调度策略，依次解决分段排序和分段布局问题。对于分段布局这一空间调度

3、的核心问题，研究更具一般性的梯形件在矩形场地上的定位问题，借助位图来描述空域，通过搜索可放置的边界点，提高了局部搜索的效率。采用不同的规则，设计分段排序算法，包括基于时间的，基于空间和时间混合的，粒子群算法框架下的随机序。给定一组分段序列，提供了基于不同排序算法的多种调度方案。（4）利用曲面分段组立车间的实际数据，设计不同的算例，对启发第I页上海交通大学硕士学位论文摘要式算法和粒子群算法进行验证，分析不同算法的优劣。（5）基于二维空间布局的启发式算法，采用VisualC#语言和SQLSEVER数据

4、库开发了曲面分段空间调度系统计划模块，具有良好的可视性。面向船体曲面分段建造的空间调度算法可以推广到船厂的其他制造车间和涂装车间，并且对于飞机、桥梁等重型产品建造等一类空间调度问题，也有良好的应用前景。关键词：曲面分段建造计划，空间调度，启发式算法，位图，可行的边界点集第II页上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTTHERESEARCHONSPATIALSCHEDULINGMETHODORIENTEDTOCURVEDBLOCKCONSTRUCTIONINSHIPBUILDINGABSTRACTT

5、heShipbuildingIndustryisoneoftheimportantsymbolsofthecountry'seconomyandthetechnicalstrength.Thetraditionalshipbuildingpatternistransformedintomodernshipbuildingpattern,presentinghigherstandardofproductionplanningandspatialallocationforshipbuilding.Fo

6、rcurvedblocksassemblyisthebottleneckinshipbuilding,efficientschedulingforcurvedblockassemblyisvitalforshipbuildingproductivity.Orientedtoschedulingforcurvedblockassemblyinshipbuilding,spatialschedulingproblemisanalyzed,andbasedontheformulationofspatia

7、lscheduling,themathematicalmodelisbuilt,heuristicsandparticleswarmoptimizationalgorithmisdesignedrespectively,andthenplanningmoduleisdevelopedforcurvedblockassemblyscheduling.Contentsandachievementsofthedissertationaremainlyasfollows:Firstly,consideri

8、ngcurvedblockassemblyschedulinginshipbuilding,spatialschedulingproblemisanalyzedonspatialandtemporaldimension,andcomparedwithparalleledmachineschedulingandbin-packingproblem,thespatialschedulingproblemisdescribedwithdefinitions,assumptionsandc