船舶分段制造車間的模塊空間調度模型及算法.pdf

1、船舶工業(yè)是為航運業(yè)、海洋開發(fā)及國防建設提供技術裝備的綜合性產(chǎn)業(yè)，對關聯(lián)產(chǎn)業(yè)有較強的帶動作用。近20年來，我國船舶工業(yè)獲得了高速發(fā)展，綜合實力穩(wěn)步提升，已擠入世界造船業(yè)第一梯隊，但仍處于由大到強的轉變過程中。在關鍵造船指標上，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)嚴峻的壓力。改進現(xiàn)有的造船模式，縮短造船周期，建立以“中間產(chǎn)

2、品為導向”的現(xiàn)代造船模式，是關系我國船舶制造業(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。
　　 模塊化造船應用模塊化設計與制造的思想，改進傳統(tǒng)船舶設計和制造流程，能夠顯著縮短造船周期，大大降低單船分攤的場地、設備和工裝等費用，加快資金周轉，提高市場競爭力。在這種模式下，船體進行模塊劃分、分階段分區(qū)域加工和船塢大合攏，生產(chǎn)計劃及其動態(tài)控制顯得尤為關鍵。只有制訂準確的生產(chǎn)計劃、有效配置物料、設施

3、和人工等資源，并對全生產(chǎn)過程進行動態(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鍵路徑上最耗時且占用船廠最寶貴資源的船舶分段制造車間的生產(chǎn)調度問題，以縮短模塊制造最大完工時間為目標，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，建立模塊空間調度模型并設計模塊空間調度算法。本文主要解決如下幾個問題：
　　 (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)學描述，為構建模塊空間調度數(shù)學模型建立數(shù)學基礎；
　　 (2)在分析船舶模塊的二維平面布局問題基礎上，引入時間維度提出模塊排序和空間布局的三維描述，構建以最小化最大完工時間為目標的船舶模塊空間調度數(shù)學模型；
　　 (3)針對模塊空間調度的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，設計一系列啟發(fā)式模塊空間調度策略，并基于這些策略開發(fā)啟發(fā)式模塊空間調度算法；
　　 (4)針對船舶模塊空間調度問題復雜多樣，如需要滿足準時交貨、最小化最大完工時間、最小化最大延誤，以及提高設備設施使用效率等目標，本文還結合評價船舶制造企業(yè)競爭力的關鍵指標，以最小化最大完工時間和準時交貨為目標，提出一種滿足多目標的模塊空間調度方法；
　　 (5)基于啟發(fā)式模塊空間調度算法構建了船舶模塊空間調度系統(tǒng)，并應用船廠實際模塊數(shù)