船体车间的分段生产排程优化研究

摘要

在船体建造过程中，分段建造的时间占整个船舶建造时间的三分之一左右。不同类型分段的标准作业周期差别很大，在分段建造的过程中应采用船体分道建造的思想，尽可能地保证相似类型的分段在同一区域进行制造，以保证生产节奏的持续均衡。在实际的生产活动中，分段车间的排程通常依靠现场管理人员的经验调度完成的，往往会带来胎位选择混乱、胎位资源利用率不足等情况的发生。因此合理分配车间胎位资源，合理规划和管理分段生产排程过程对于提高船舶建造效率有着重要的意义。本文以船体分段车间的生产排程优化问题为研究对象，旨在通过该问题的研究找到分段的最优排程方案，达到合理配置和优化使用胎位资源的目标。主要研究工作如下： （1）阐述了现代造船模式下的船舶建造主流程、中间产品和分道建造思想，研究了船舶精益生产下的拉动式计划体系，在此基础上讨论了精益造船中均衡有节拍和准时化生产方式。 （2）从胎位资源重要性、总组搭载和企业的角度对分段生产排程优化问题进行需求性分析。基于分段车间排程优化问题的特点，以某个时间段内胎位资源平均利用率最高和胎位资源均衡程度最优为双目标函数，建立满足分段拉动式计划需求的船体车间的分段生产排程优化模型。 （3）在阐述标准遗传算法和模拟退火算法的原理的基础上，提出运用两种算法相结合的混合算法求解分段生产排程优化模型，对该算法在该模型上的具体运应用进行了详细的设计，包括个体的编码和解码算子计算、适应度值的计算、遗传操作、退火操作等。 （4）以某船厂实际分段排程方案为背景，通过Matlab语言编程实现模拟退火遗传算法求解时间和空间耦合约束下的船体车间分段生产排程优化，得到了最优的排程甘特图和胎位资源利用率分布图。为验证算法的有效性，将同样的数据导入标准遗传算法中进行迭代计算，通过比较得出本文研究的混合算法对于求解船体车间的分段生产排程优化问题具有合理性和可行性。

目录

声明

第1章绪论

1.2国内外研究现状分析

1.2.1传统车间作业排程问题研究现状

1.2.2船体车间分段生产排程优化问题研究现状

1.2.3当前存在的主要问题分析

1.3.1论文的研究思路

1.3.2论文的研究内容

1.3.3论文的创新点

第2章造船企业生产管理理论概述

2.1现代造船模式

2.1.1现代造船模式下船舶建造主流程

2.1.2中间产品及项目工程分解

2.1.3船体的分道建造技术

2.1.4船体分段的类型划分

2.2船舶精益生产拉动式计划体系

2.2.1船舶企业计划管理体系组成

2.2.2船舶企业生产计划的特点

2.2.3船舶企业生产计划目前存在问题分析

2.3精益造船中的均衡有节拍及准时化生产方式

2.3.1均衡有节拍生产

2.3.2 准时化生产

2.4本章小结

第3章船体车间的分段生产排程优化问题建模

3.1.1从分段车间胎位资源重要性的角度

3.1.2从总组搭载需求的角度

3.1.3从企业需求的角度

3.2传统制造车间生产排程问题分类及特点

3.2.1车间生产排程问题分类

3.2.2车间生产排程问题特点

3.3船体车间的分段生产排程优化数学模型

3.3.1问题描述

3.3.3模型的建立

3.4本章小结

第4章船体车间的分段生产排程优化问题算法设计

4.1.1遗传算法

4.1.2模拟退火算法

4.1.3模拟退火遗传算法的生成思路

4.2模拟退火遗传算法设计

4.2.1算法总体流程设计

4.2.2编码与解码操作

4.2.3适应度函数的确立

4.2.4选择、交叉、变异操作

4.2.5交叉、变异概率的自适应改进

4.3本章小结

第5章 某船舶企业分段车间的实际算例验证

5.2优化过程和结果

5.2.1数据采集和算法参数设置

5.2.2优化过程

5.2.3优化结果

5.3与标准遗传算法的比较分析

5.4应用结果分析

5.5本章小结

总结与展望

全文总结

研究展望

参考文献

附录1 本文实例验证中模拟退火遗传算法的部分代码

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢