专利名称：一种实现船舶曲面分段插入布局的方法
技术领域：
本发明涉及制造技术领域，特别涉及一种实现船舶曲面分段插入布局的方法。
背景技术：
在大型制造行业(如船舶建造与飞机制造)的制造过程，需要将整体分为一个个大小不一、形状复杂的分段来进行建造，且很多分段往往十分的沉重并且占用很大的场地面积。因此为了建造体积和质量都很大的分段，其建造场地需投入很多昂贵且重要的设备和材料(如大型吊车，物料托盘，胎架等)。由于场地建造的成本很高，分段占用场地的时间周期长、面积大，所以场地往往是制约船舶建造效率的瓶颈。在船舶曲面分段调度的过程中，调度的核心资源就是场地，而不同于传统的机加生产调度主要考虑人员和设备。场地资源在船舶的建造中一直是一种重要的瓶颈资源，其成本高，可用量有限，但是又是船舶曲面分段建造过程中必不可少的一种资源。在实际生产中，大量的分段在建造时占用场地，它们形状多样，占用场地的时间段也不相同，体积庞大同时重量也很大不易移动。若原有的船舶曲面分段任务已经完成对有限空间的布局占用，一旦出现有紧急的分段任务插入，由于船舶建造的特殊性，如何在经过最小的调整实现对紧急分段任务的插入布局不但有空间方面的约束，还有时间方面的约束，此外还有资源能力方面的约束，其插入过程极为复杂。如果是通过调度人员的个人经验来实现分段的插入，几乎不可能。传统的方式解决方法不考虑任何优化移走场地内正在建造的分段从而释放出足够的空间放置插入分段，由于船舶曲面分段体积庞大且重量往往能达到几十吨，移动分地段越多，距离越远，所占用的人力，物力和时间就越多。因此本专利提出一种基于最小调整的曲面分段插入布局方法，旨在辅助调度人员获得最优的分段插入布局。在船舶曲面分段建造过程中，由于分段体积庞大，其建造必须先制造胎架，然后将其先放置到胎架上进行加工。不同于传统的机加生产，船舶曲面分段的建造时设备与人员在不同分段之间流转；分段的机构形状复杂且不统一，大量的各种不同的物料和零件在分段的周边放置。综上所述，未建造完成的曲面分段移动时非常复杂的，所以在分段插入布局时能不及移动分段就尽量不移动分段、能少移动分段就少移动分段、分段位置能少移一点就少移动一点。基于最小调整的曲面分段插入布局方法对船舶曲面分段建造具有非常重要的意义(I)、提高曲面分段建造的生产效率同时节约了生产成本；(2)、进一步的提高了场地的利用率，保证了场地的轮转利用；( 3 )、维护了原有调度方案的权威性，提高调度方案的可执行性和与制造现场的一致性。对于船舶曲面分段的插入空间布局问题，虽然已有大量的研究，但往往存在以下不足(I)插入布局算法对生产实际的约束进行了简化，从而出现了实际分段插入时低估了原有分段移动的复杂性，造成生产过程的停滞。例如多边形分段被抽象成了矩形，认为的增大了分段的体积，造成不需要移动的分段也发生了移动，造成大量人力物力的浪费；将场地面积划分为不同的区域，是的分段插入时只能在固定的区域内进行，虽然降低了分段插入位置搜索的难度，但是也形成了区域之间插入位置搜索的盲区；不考虑分段插入时在时间维度上的约束，对后续计划造成的影响估计不足。(2)场地内没有剩余空间可以放置的分段时，没有从分段和剩余空间的特征分析不可插入的瓶颈，而盲目的移动或移除分段，造成很多不必要的移动同时也增加了算法的负荷。(3)缺少对割离开的剩余空间的整合算法研究，在曲面分段插入的过程中，若场地没有位置空间可以放置时，传统的插入布局算法只是简单的通过将场地上已存在的分段移走来释放出更大的空间放置插入分段，没有或较少考虑将多个割离开的空间进行整合。这对实际生产节奏产生了很大的破坏；降低了场地的利用率；也严重扰乱了后续的生产计划。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种实现船舶曲面分段插入布局的方法，从而为调度人员进行插入分段布局调度提供辅助。为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种实现船舶曲面分段插入布局的方法，包括步骤1、确定不同时段场地内的剩余空间的边界，以确定所有时间内剩余空间的边
界集合；步骤2、在所述边界集合中筛选出最适合的分段插入空间；步骤3、根据边界集合和步骤2确定的分段插入空间，对调度方案进行重调度形成调整后的调度方案。作为上述技术方案的优选，所述步骤2还包括步骤a、当剩余边界内两个相邻端点十分接近时所示，两端点可以合为一个端点，判断公式如下；
权利要求
1.一种实现船舶曲面分段插入布局的方法，其特征在于，包括 步骤1、确定不同时段场地内的剩余空间的边界，以确定所有时间内剩余空间的边界集合； 步骤2、在所述边界集合中筛选出最适合的分段插入空间； 步骤3、根据边界集合和步骤2确定的分段插入空间，对调度方案进行重调度形成调整后的调度方案。
2.根据权利要求1所述的实现船舶曲面分段插入布局的方法，其特征在于，所述步骤2还包括 步骤a、当剩余边界内两个相邻端点十分接近时所示，两端点可以合为一个端点，判断公式如下；
3.根据权利要求1所述的实现船舶曲面分段插入布局的方法，其特征在于，所述步骤2还包括 步骤b、当相邻的三个端点几乎在一条直线时，中间的端点可以舍去；判断公式如下；
4.根据权利要求1所述的实现船舶曲面分段插入布局的方法，其特征在于，所述步骤2还包括 步骤C、当相邻的三个端点所形成夹角小于一定值时，中间的端点可以舍去；判断公式如下
5.根据权利要求1所述的实现船舶曲面分段插入布局的方法，其特征在于，所述步骤2还包括 步骤d、当剩余空间面积小于一定值时将剩余面积空间忽略；判断公式为
6.根据权利要求1所述的实现船舶曲面分段插入布局的方法，其特征在于，所述步骤2还包括 当计算能得到多个剩余空间，综合考虑时间和空间约束，对剩余空间进行筛选；计算方法如下公式
7.根据权利要求1所述的实现船舶曲面分段插入布局的方法，其特征在于，所述步骤3具体为步骤31、根据剩余空间外接矩形与剩余空间面积判定插入分段的放置方式和主分析方向判断
全文摘要
本发明提供一种实现船舶曲面分段插入布局的方法，包括步骤1、确定不同时段场地内的剩余空间的边界，以确定所有时间内剩余空间的边界集合；步骤2、在所述边界集合中筛选出最适合的分段插入空间；步骤3、根据边界集合和步骤2确定的分段插入空间，对调度方案进行重调度形成调整后的调度方案。本发明能够从而为调度人员进行插入分段布局调度提供辅助。
文档编号G06F17/50GK103065003SQ201210553568
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者王爱民, 卢治兵, 唐承统, 李京生 申请人:北京理工大学