本發(fā)明涉及船舶建造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于船舶分段涂裝的低碳計(jì)劃排程方法。

背景技術(shù)：

1、如何減少環(huán)境污染并實(shí)現(xiàn)綠色制造已成為現(xiàn)代制造業(yè)亟待解決的問(wèn)題之一。計(jì)劃是制造系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，生產(chǎn)計(jì)劃排程是制造業(yè)節(jié)能的有效途徑。通過(guò)選擇不同的車間或機(jī)器，優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃順序，可以在不增加額外能資源消耗的情況下達(dá)到節(jié)能的目的。越來(lái)越多的學(xué)者致力于生產(chǎn)計(jì)劃排程中的節(jié)能問(wèn)題的研究，并取得了不少成果。

2、船舶涂裝屬于勞動(dòng)密集型的生產(chǎn)系統(tǒng)，與經(jīng)典的計(jì)劃排程問(wèn)題相比，船舶分段涂裝計(jì)劃排程問(wèn)題需要考慮人力資源的分配問(wèn)題。同時(shí)，隨著綠色船舶技術(shù)與理念的推進(jìn)，vocs處理設(shè)備作為船舶涂裝生產(chǎn)過(guò)程中的主要耗能設(shè)備，其工作消耗的電量與lng氣體成為涂裝作業(yè)中碳排放的主要來(lái)源。因此，研究低碳船舶分段涂裝計(jì)劃排程問(wèn)題具有重要的實(shí)踐意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種用于船舶分段涂裝的低碳計(jì)劃排程方法，可以快速獲得綜合考慮完工時(shí)間、不平衡工作量和碳排放三個(gè)目標(biāo)的兩周計(jì)劃排程安排。

2、為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種用于船舶分段涂裝的低碳計(jì)劃排程方法，其包括：

3、建立關(guān)于最大完工時(shí)間、不平衡工作量和碳排放量的多目標(biāo)船舶分段涂裝計(jì)劃排程數(shù)學(xué)模型；

4、采用包含工序順序向量、班組分配向量、人員分配向量的三維編碼方法表示計(jì)劃排程結(jié)果；

5、采用混合貪婪隨機(jī)自適應(yīng)搜索算法和變鄰域搜索算法的改進(jìn)式人工蜂群算法對(duì)多目標(biāo)船舶分段涂裝計(jì)劃排程數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，得到最終的計(jì)劃排程結(jié)果。

6、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于多目標(biāo)船舶分段涂裝計(jì)劃排程數(shù)學(xué)模型的求解過(guò)程中以最大完工時(shí)間最小、不平衡工作量最小以及碳排放量最小為求解目標(biāo)。

7、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述多目標(biāo)船舶分段涂裝計(jì)劃排程數(shù)學(xué)模型的約束條件包括：

8、每個(gè)工序能且只能由一個(gè)班組負(fù)責(zé)；

9、每個(gè)班組的具體分配工人數(shù)之和小于總?cè)藬?shù)；

10、工序之間的優(yōu)先度關(guān)系約束；

11、同一分段的前后工序必須至少等待前道工序的干燥時(shí)間下限；

12、分段的開(kāi)始天數(shù)與最后一道工序的完成天數(shù)，必須在該分段給定的時(shí)間窗內(nèi)。

13、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：工序順序向量中，每個(gè)元素是一個(gè)工序編號(hào)，元素在工序順序向量中的位置表示對(duì)應(yīng)工序的執(zhí)行先后關(guān)系；

14、班組分配向量的元素與工序順序向量一一對(duì)應(yīng)，其每個(gè)元素表示工序順序向量中相應(yīng)工序的對(duì)應(yīng)的班組；

15、人員分配向量中每個(gè)元素表示一個(gè)班組，元素的值表示班組的實(shí)際工人數(shù)。

16、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：改進(jìn)式人工蜂群算法包括初始化階段、雇傭階段、跟隨階段以及偵察階段。

17、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：在改進(jìn)式人工蜂群算法的初始化階段采用貪婪隨機(jī)自適應(yīng)搜索算法，其具體包括：

18、首先隨機(jī)生成多組人員分配向量與相應(yīng)的工序順序向量；檢查各組向量，若不符合約束條件，則調(diào)整向量使之符合約束條件；

19、對(duì)于每組向量，從三個(gè)求解目標(biāo)中選取一個(gè)，根據(jù)選取的求解目標(biāo)通過(guò)貪婪隨機(jī)自適應(yīng)算法構(gòu)造該組向量的班組分配向量，若構(gòu)造的班組分配向量不符合約束條件，則調(diào)整該班組分配向量，使之符合約束條件，得到相應(yīng)的解；最后通過(guò)鄰域搜索對(duì)各個(gè)解進(jìn)行優(yōu)化。

20、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：在改進(jìn)式人工蜂群算法的雇傭蜂階段通過(guò)解之間的交叉算子以增強(qiáng)種群搜索的多樣性。

21、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：在改進(jìn)式人工蜂群算法的跟隨蜂階段，采用vns方法進(jìn)行鄰域搜索，以提高局部搜索能力。

22、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：在改進(jìn)式人工蜂群算法的偵查蜂階段，通過(guò)貪婪隨機(jī)自適應(yīng)搜索自由尋找新解。本發(fā)明的方案具有以下技術(shù)效果：本方法可以在合理的時(shí)間內(nèi)有效地獲得近似最優(yōu)解，基于模型設(shè)計(jì)了一種三維編碼的解方案機(jī)制。在算法中混合貪婪隨機(jī)自適應(yīng)搜索算法和變鄰域搜索算法，增加了算法的搜索效率，可以較好地用于船舶分段涂裝計(jì)劃排程問(wèn)題。

23、以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

技術(shù)特征：

1.一種用于船舶分段涂裝的低碳計(jì)劃排程方法，其特征在于包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于船舶分段涂裝的低碳計(jì)劃排程方法，其特征在于多目標(biāo)船舶分段涂裝計(jì)劃排程數(shù)學(xué)模型的求解過(guò)程中以最大完工時(shí)間最小、不平衡工作量最小以及碳排放量最小為求解目標(biāo)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于船舶分段涂裝的低碳計(jì)劃排程方法，其特征在于：所述多目標(biāo)船舶分段涂裝計(jì)劃排程數(shù)學(xué)模型的約束條件包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于船舶分段涂裝的低碳計(jì)劃排程方法，其特征在于：工序順序向量中，每個(gè)元素是一個(gè)工序編號(hào)，元素在工序順序向量中的位置表示對(duì)應(yīng)工序的執(zhí)行先后關(guān)系；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于船舶分段涂裝的低碳計(jì)劃排程方法，其特征在于：改進(jìn)式人工蜂群算法包括初始化階段、雇傭階段、跟隨階段以及偵察階段。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于船舶分段涂裝的低碳計(jì)劃排程方法，其特征在于，在改進(jìn)式人工蜂群算法的初始化階段采用貪婪隨機(jī)自適應(yīng)搜索算法，其具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于船舶分段涂裝的低碳計(jì)劃排程方法，其特征在于，在改進(jìn)式人工蜂群算法的雇傭蜂階段通過(guò)不同解之間的交叉算子以增強(qiáng)種群搜索的多樣性。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于船舶分段涂裝的低碳計(jì)劃排程方法，其特征在于，在改進(jìn)式人工蜂群算法的跟隨蜂階段，采用vns方法進(jìn)行鄰域搜索，以提高局部搜索能力。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于船舶分段涂裝的低碳計(jì)劃排程方法，其特征在于，在改進(jìn)式人工蜂群算法的偵查蜂階段，通過(guò)貪婪隨機(jī)自適應(yīng)搜索自由尋找新解。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于船舶分段涂裝的計(jì)劃排程方法，考慮VOCs廢氣處理設(shè)備消耗的電能與LNG氣體帶來(lái)的碳排放的低碳船舶分段涂裝計(jì)劃排程問(wèn)題，考慮人力資源的約束建立了包含沖砂與噴涂?jī)深惾蝿?wù)的多日程計(jì)劃排程模型。提出了一種改進(jìn)式的人工蜂群算法在合理的時(shí)間內(nèi)有效地獲得近似最優(yōu)解，基于模型設(shè)計(jì)了一種三維編碼的解方案機(jī)制。在算法中混合貪婪隨機(jī)自適應(yīng)搜索算法和變鄰域搜索算法，增加了算法的搜索效率，可以較好地用于船舶分段涂裝計(jì)劃排程問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣祖華,焦光磊,劉子巖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10