一种实现船舶曲面分段虚拟流水式建造的方法

摘要

本发明提供一种实现船舶曲面分段虚拟流水式建造的方法，包括：获取每一分段内的加工工序；设置初始设置的人员配置方案，并以虚拟流水制造资源分配目标对每一分段内每一加工工序的初始设置的人员配置方案进行调整，得到调整结果；对每一分段中，在前后工序的加工时间存在间隙加工工序进行调整，以最终生成船舶曲面分段虚拟流水式建造的人员调度方案。本发明的方法以船舶曲面分段虚拟流水生产方式的人员调度为出发点，以人员在分段之间无间隙流转为思路，最终建立面向曲面分段生产的基于制造人员持续性调整的虚拟流水式建造的方法，填补并完善曲面分段虚拟流水建造理论和方法。

说明书

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虚拟流水式建 造的方法。

背景技术

船舶曲面分段生产制造过程中生产的分段属于大型装配体，在建造过程中 需要完成分段的焊接、装配和喷漆等工序，且由于分段的重量大并且外形复杂 导致分段在生产过很难被移动，因此需要加工人员和制造资源移动于场地中各 个分段之间的虚拟流水式建造。所谓的虚拟流水式建造是指加工工件位置固定 而制造资源流转于各个工件之间完成工件的生产。这种制造方式明显区别于普 通车间内制造设备不动而工件流动于各个制造设备之间的生产模式。虚拟流水 式建造由于主要加工对象是在场地中固定不动的曲面分段，负责不同加工任务 的人员在各分段之间进行流动生产完成分段的制造，形成的是一种软性流式制 造。

由此便会产生流水生产中普遍存在的问题，即如何保证制造资源生产连续 性。在曲面分段生产过程中，由于针对的是加工人员的流转，因此加工人员在 分段生产过程中的数量分配便成为了曲面分段虚拟流水生产方式的核心技术。 加工人员分配不合理将直接造成分段生产过程中某些分段出现人员过剩的现 象，而其他分段出现生产人员不足的现象，从而直接导致整个生产方案出现人 员不均衡，最终影响整个分段生产制造计划，造成分段生产效率降低，制造人 员利用率低下的问题。由此可见曲面分段虚拟流水生产方式在整个曲面分段的 制造过程中，对全面分段的连续性生产起到了关键性作用。

现有技术中虽然已经对船舶建造过程中的虚拟流水式建造的调度问题进 行了很多研究，但是现有技术往往存在以下不足：

（1）虚拟流水式建造机制与船舶生产实际结合较少，由于分段制造过程 具有其自身的特点，造成传统的虚拟流水式建造算法对于工件进行缓冲生产等 处理机制无法适用于分段制造。例如：车间内部工件体积小，制造设备固定， 因此必须采用工件流转于加工设备的生产方式，区别于曲面分段固定，人员流 转的生产方式。

（2）以往研究的曲面分段虚拟流水式建造算法从生产节拍的角度对虚拟 流水式建造机制进行了粗放的研究，只是针对分段内部工序的加工时间进行了 简单的运算，没有针对生产实际过程中人员的持续性调整进行深入的研究，从 而造成其实际应用效果并不理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供船舶曲面分段虚拟流水式建造的方法，从 而实现最佳的基于船舶曲面分段虚拟流水式建造过程中的人员调度方案。

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虚拟流 水式建造的方法，包括：

步骤1、获取每一分段内的加工工序；

步骤2、设置初始设置的人员配置方案，并以虚拟流水制造资源分配目标 对每一分段内每一加工工序的初始设置的人员配置方案进行调整，得到调整结 果；

步骤3、对每一分段中，在前后工序的加工时间存在间隙加工工序进行调 整，以最终生成船舶曲面分段虚拟流水式建造的人员调度方案。

作为上述技术方案的优选，所述步骤2中的初始设置的人员配置方案具体 为：

为每一分段分配最大的可生产人数，直至所有工作人员都分配完毕。

作为上述技术方案的优选，所述步骤2中的虚拟流水制造资源分配目标 min Z具体为：

$\min Z=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(\frac{T_{i,j}}{c_j{n}_j}-\frac{T_{i,j+1}}{c_{j+1}{n}_{j+1}})/h_1^{\max }*(j-1)$

其中0＜minZ＜w_h；j+1≤m；

其中：

w_h为工序间作业连续性权重，可根据生产实际需要进行设定；

T_i，j为任务i的工序j；

C_j为加工工序的生产效率，

n_j为此工序对应的加工人员的数量；

为所有相邻工序加工符合差值的最大值。

作为上述技术方案的优选，所述步骤3具体为：

步骤31、监测每一分段，将分段中前后工序加工时间存在间隙的分段加 入可调配分段集合中，作为目标搜索分段；

步骤32、在所述可调配工序段集合选取一个目标搜索分段；

步骤33、监测该目标检索分段的每一工序的前一工序的结束时间、该工 序的开始时间、后续工序的开始时间；

步骤34、调整该工序的工作人员的个数，并确保该工序中的工作人员个 数为完成该工序的结束时间早于下一工序开始时间所需的最小工作人员数。

作为上述技术方案的优选，所述步骤33具体为：

步骤331、从该工序中抽调出一名工作人员名单，并将该名工作人员名单 添加到可调配工作人员集合中；

步骤332、判断该工序是否满足以下公式，如果是则返回步骤331；

$S_{i,j+1}>\frac{E_{i,j}-S_{i,j}}{c_j{n}_j}+S_{i,j}$

S_i,j为分段i的工序j的开始时间；

E_i，j为分段i的工序j的结束时间；

C_j为加工工序的生产效率；

n_j为此工序对应的加工人员的数量。

作为上述技术方案的优选，所述步骤3还包括：

步骤35、将该调整后的目标搜索分段从所述可调配分段集合中删除；

步骤36、判断可调配分段集合中是否还有目标调整分段，如果有则选择 一个目标调整分段，并返回步骤33；如果没有则步骤结束。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明的方法以船舶曲面分段虚拟流水生产方式的人员调度为出发点，以 人员在分段之间无间隙流转为思路，以分段工序虚拟流水制造人员分配为核心 技术手段，以提高曲面分段制造效率为目标，最终建立面向曲面分段生产的基 于制造人员持续性调整的虚拟流水式建造的方法，填补并完善曲面分段虚拟流 水建造理论和方法。

附图说明

图1为本发明的实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附 图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例提供一种实现船舶曲面分段虚拟流水式建造的方法，包 括：

步骤1、获取每一分段内的加工工序；

步骤2、设置初始设置的人员配置方案，并以虚拟流水制造资源分配目标 对每一分段内每一加工工序的初始设置的人员配置方案进行调整，并根据调整 结果为每一加工工序分配加工人员；

步骤3、对每一分段中，在前后工序的加工时间存在间隙加工工序进行调 整，以最终生成船舶曲面分段虚拟流水式建造的人员调度方案。

其中，该初始设置的人员配置方案具体为：为每一分段分配最大的可生产 人数，直至所有工作人员都分配完毕。同时，步骤2中的虚拟流水制造资源分 配目标min Z具体为：

$\min Z=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(\frac{T_{i,j}}{c_j{n}_j}-\frac{T_{i,j+1}}{c_{j+1}{n}_{j+1}})/h_1^{\max }*(j-1)$

其中0＜minZ＜w_h；j+1≤m；

其中：

w_h为工序间作业连续性权重，可根据生产实际需要进行设定；

T_i，j为任务i的工序j；

C_j为加工工序的生产效率，

n_j为此工序对应的加工人员的数量；

为所有相邻工序加工符合差值的最大值。

在本发明实施例中，是对每一个分段的每一具有时间间隙的工序都执行步 骤3的方法，以使每一工序所占用的工作人员最少。该每一工序的工作人员的 调整步骤具体为：

步骤31、监测每一分段，将分段中前后工序加工时间存在间隙的分段加 入可调配分段集合中，作为目标搜索分段；

步骤32、在所述可调配工序段集合选取一个目标搜索分段；

步骤33、监测该目标检索分段的每一工序的前一工序的结束时间、该工 序的开始时间、后续工序的开始时间；

步骤34、调整该工序的工作人员，并确保该工序中的工作人员为完成该 工序的结束时间早于下一工序开始时间所需的最小工作人员数；

步骤35、将该调整后的目标搜索分段从所述可调配分段集合中删除；

步骤36、判断可调配分段集合中是否还有目标调整分段，如果有则选择 一个目标调整分段，并返回步骤33；如果没有则步骤结束。

其中，所述步骤33具体为：

步骤331、从该工序中抽调出一名工作人员，并将该名工作人员添加到可 调配工作人员集合中；

步骤332、判断该工序是否满足以下公式，如果是则返回步骤331；

$S_{i,j+1}>\frac{E_{i,j}-S_{i,j}}{c_j{n}_j}+S_{i,j}$

S_i,j为分段i的工序j的开始时间；

E_i,j为分段i的工序j的结束时间；

C_j为加工工序的生产效率；

n_j为此工序对应的加工人员的数量。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。