一种船舶建材场地布局优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种船舶建材场地布局优化方法及系统，该方法包括：利用随机正态分布确定粒子集合；每个粒子表示N块建材在装配区的布局形式；确定建材偏移量总和函数和建材冲突量总和函数，并根据上述函数计算粒子集合中每个粒子的偏移量总和、冲突量总和；利用多目标粒子群算法，确定第一粒子，然后将粒子集合中所有的粒子向第一粒子学习，更新粒子集合；最后根据判断条件确定最优粒子。本发明专利技术提供的方法或系统是在现有的单目标场地布局方案的基础上，增加了一个子目标，采用两个子目标共同优化确定最优解，实现了有效时间内合理利用装配区，缩短从装配区到总装区的传输时间，降低位置冲突率和人为二次调度压力，提高实操可行性。

A layout optimization method and system for ship building materials

The present invention discloses an optimization method and system for ship building materials site layout, which includes: determining particle set by random normal distribution; expressing the layout form of N blocks of building materials in assembly area by each particle; determining the sum function of building materials offset and the sum function of building materials conflict, and calculating particle set according to the above function. The sum of the offset and collision of each particle in the particle set, the first particle is determined by the multi-objective particle swarm optimization algorithm, and then all the particles in the particle set are learned from the first particle to update the particle set. Finally, the optimal particle is determined according to the judgment conditions. The method or system provided by the invention adds a sub-goal to the existing single-objective site layout scheme, uses two sub-goals to optimize and determine the optimal solution, realizes the reasonable utilization of the assembly area in the effective time, shortens the transmission time from the assembly area to the assembly area, reduces the position conflict rate and man-made two. Secondary scheduling pressure, improve the feasibility of practical operation.

【技术实现步骤摘要】
一种船舶建材场地布局优化方法及系统
本专利技术涉及造船场地布局优化
，特别涉及一种船舶建材场地布局优化方法及系统。
技术介绍
进入新世纪以来，世界经济稳定增长，航运业持续发展，世界造船市场呈现兴旺势头。科学技术也在飞速发展，许多先进制造技术在造船领域得到应用，现代造船技术正朝着高度机械化、自动化、集成化、模块化、计算机化方向发展。目前，船舶建材布局面对的主要问题是装配空间有限，而建材数量庞大且存货周期不固定、不统一，如何在有效时间内合理利用装配区域，缩短从装配区到总装区的传输时间，减少相对传输路径成为亟待解决的问题。现有的基于粒子群算法的布局方案往往只给出单个目标函数，即从装配区到总装区位置的相对偏移量，这其中会出现大量位置冲突的方案，在一味追求短距离、短时间的过程中牺牲了实操的可行性，在实际操作中只能人为的进行二次调度，这在一定程度上造成了不必要的时间、资源浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种船舶建材场地布局优化方法及系统，能够在有效时间内合理利用装配区，缩短从装配区到总装区的传输时间，减少相对传输路径的基础上，降低位置冲突率和人为二次调度压力，提高实操可行性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种船舶建材场地布局优化方法，所述船舶建材场地布局优化方法包括：确定参数；所述参数包括迭代次数、粒子数n以及建材块数M；建立船舶建材场地的坐标系；所述船舶建材场地包括总装区和装配区；所述建材布置在所述装配区上；利用随机正态分布，确定粒子集合；所述粒子集合包括n个粒子；每个所述粒子表示N块所述建材在所述装配区的布局形式；不同所述粒子的布局形式不同；确定建材偏移量总和函数和建材冲突量总和函数；根据所述建材偏移量总和函数和所述建材冲突量总和函数，计算所述粒子集合中每个所述粒子的偏移量总和以及冲突量总和；根据每个所述粒子的偏移量总和以及冲突量总和，利用多目标粒子群算法，确定第一粒子以及所述第一粒子对应的进化次数；将所述粒子集合中所有的粒子向所述第一粒子学习，得到新一代粒子群，更新所述粒子集合；判断所述进化次数是否小于所述迭代次数，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述进化次数小于所述迭代次数，则将更新后的粒子集合替换所述粒子集合，返回根据所述建材偏移量总和函数和所述建材冲突量总和函数，计算所述粒子集合中每个所述粒子的偏移量总和以及冲突量总和步骤；若所述第一判断结果表示所述进化次数大于或者等于所述迭代次数，则判断更新后的粒子集合是否存在冲突量总和为0的粒子，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示更新后的粒子集合存在冲突量总和为0的粒子，则将更新后的粒子集合中冲突量总和为0的粒子确定为最优粒子；若所述第二判断结果表示更新后的粒子集合不存在冲突量总和为0的粒子，则返回利用随机正态分布，确定粒子集合步骤。可选的，所述利用随机正态分布，确定粒子集合，具体包括：确定所有矩形区域的宽和高；所述矩形区域为所述建材矩形化后的区域；确定所有所述矩形区域在所述坐标系的位置坐标；所述矩形区域的位置坐标为所述矩形区域的左上角的顶点坐标；确定在x、y方向的正态分布的μ和σ；将所有所述矩形区域按照N(μ，σ^2)随机正态分布，确定粒子集合。可选的，所述确定建材偏移量总和函数和建材冲突量总和函数，具体包括：根据以下公式确定建材偏移量总和函数；所述公式为：f(i)＝∑Δxi,j+Δyi,j；式中，f(i)表示第i粒子中所有矩形区域的偏移量总和，Δxi,j表示第i粒子中第j个矩形区域在x方向的偏移量，Δyi,j表示第i粒子中第j个矩形区域在y方向偏移量；其中，Δxi,j＝Xj-xi,j，Δyi,j＝Yj-yi,j，Xj，Yj为第j个矩形区域在总装区的位置坐标，xi,j，yi,j为第i粒子中第j个矩形区域在装配区的位置坐标；根据以下公式确定建材冲突量总和函数；所述公式为：g(i)＝∑ki,j；式中，g(i)表示第i粒子中所有矩形区域的冲突量总和，ki,j表示第i粒子中第j个矩形区域与其他矩形区域的冲突发生个数；其中，ki,j＝flagi,j,1+...+flagi,j,j-1+flagi,j,j+1+...+flagi,j,M；若在第i粒子中第j个矩形区域与第k个矩形区域相交，则flagi,j,k＝1；若在第i粒子中第j个矩形区域与第k个矩形区域不相交，则flagi,j,k＝0。可选的，所述根据每个所述粒子的偏移量总和以及冲突量总和，利用多目标粒子群算法，确定第一粒子，具体包括：根据每个所述粒子的偏移量总和，对所有所述粒子进行升序排列，得到升序集合；将所述升序集合的前40％粒子中的最小冲突量总和对应的粒子确定为第一粒子。可选的，所述将所述粒子集合中所有的粒子向所述最优粒子学习，得到新一代粒子群，更新所述粒子集合，具体包括：更新每个粒子中所有当前矩形区域在x、y方向上的速度；根据每个粒子中所有更新后的当前矩形区域在x、y方向上的速度，更新每个粒子中所有当前矩形区域的位置坐标；根据每个粒子中所有更新后的当前矩形区域的位置坐标以及历代最优粒子对应的所有所述矩形区域的位置坐标，确定每个粒子中所有更新后的当前矩形区域的最优位置坐标，得到新一代粒子群，更新所述粒子集合。可选的，所述更新每个粒子中所有当前矩形区域在x、y方向上的速度，具体包括：根据以下公式更新每个当前矩形区域在x、y方向上的速度；所述公式为：vx＝w*Bx+c1*r1*(pbx-Bx)+c2*r2*(Btx-Bx)；vy＝w*By+c1*r1*(pby-By)+c2*r2*(Bty-By)；式中，w为线性递减的惯性系数，w＝1.2-0.8t/100，t为当前进化代数；c1＝c2＝2，r1、r2为介于0到1中间的随机数；Bx、By为当前矩形区域的位置坐标，pbx、pby为历代最优粒子中矩形区域的位置坐标，Btx、Bty当前进化代数对应的最优粒子的矩形区域的位置坐标。可选的，所述根据每个粒子中所有更新后的当前矩形区域在x、y方向上的速度，更新每个粒子中所有当前矩形区域的位置坐标，具体包括：根据以下公式更新每个所述当前矩形区域的位置坐标；所述公式为：B'x＝Bx+vx；B'y＝By+vy；式中，B'x，B'y为更新后的当前矩形区域的位置坐标。可选的，所述根据每个粒子中所有更新后的当前矩形区域的位置坐标以及历代最优粒子对应的所有所述矩形区域的位置坐标，确定每个粒子中所有更新后的当前矩形区域的最优位置坐标，具体包括：根据每个粒子中所有更新后的所述当前矩形区域的位置坐标，计算每个更新后的当前矩形区域的偏移量总和；依次判断所述更新后的当前矩形区域的偏移量总和是否小于历代最优粒子中所述矩形区域的偏移量总和；若是，则将所述更新后的当前矩形区域位置坐标确定为所述当前矩形区域的最优位置坐标；若否，则将历代最优粒子中所述矩形区域的位置坐标确定为所述当前矩形区域的最优位置坐标。本专利技术还提供了一种船舶建材场地布局优化系统，所述船舶建材场地布局优化系统包括：参数确定模块，用于确定参数；所述参数包括迭代次数、粒子数n以及建材块数M；坐标系建立模块，用于建立船舶建材场地的坐标系；所述船舶建材场地包括总装区和装配区；所述建材布置在所述装配区上；粒子集合确定模块，用于利用随机正态分布，确定粒子集合；所述粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶建材场地布局优化方法，其特征在于，所述船舶建材场地布局优化方法包括：确定参数；所述参数包括迭代次数、粒子数n以及建材块数M；建立船舶建材场地的坐标系；所述船舶建材场地包括总装区和装配区；所述建材布置在所述装配区上；利用随机正态分布，确定粒子集合；所述粒子集合包括n个粒子；每个所述粒子表示N块所述建材在所述装配区的布局形式；不同所述粒子的布局形式不同；确定建材偏移量总和函数和建材冲突量总和函数；根据所述建材偏移量总和函数和所述建材冲突量总和函数，计算所述粒子集合中每个所述粒子的偏移量总和以及冲突量总和；根据每个所述粒子的偏移量总和以及冲突量总和，利用多目标粒子群算法，确定第一粒子以及所述第一粒子对应的进化次数；将所述粒子集合中所有的粒子向所述第一粒子学习，得到新一代粒子群，更新所述粒子集合；判断所述进化次数是否小于所述迭代次数，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述进化次数小于所述迭代次数，则将更新后的粒子集合替换所述粒子集合，返回根据所述建材偏移量总和函数和所述建材冲突量总和函数，计算所述粒子集合中每个所述粒子的偏移量总和以及冲突量总和步骤；若所述第一判断结果表示所述进化次数大于或者等于所述迭代次数，则判断更新后的粒子集合是否存在冲突量总和为0的粒子，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示更新后的粒子集合存在冲突量总和为0的粒子，则将更新后的粒子集合中冲突量总和为0的粒子确定为最优粒子；若所述第二判断结果表示更新后的粒子集合不存在冲突量总和为0的粒子，则返回利用随机正态分布，确定粒子集合步骤。...

【技术特征摘要】
1.一种船舶建材场地布局优化方法，其特征在于，所述船舶建材场地布局优化方法包括：确定参数；所述参数包括迭代次数、粒子数n以及建材块数M；建立船舶建材场地的坐标系；所述船舶建材场地包括总装区和装配区；所述建材布置在所述装配区上；利用随机正态分布，确定粒子集合；所述粒子集合包括n个粒子；每个所述粒子表示N块所述建材在所述装配区的布局形式；不同所述粒子的布局形式不同；确定建材偏移量总和函数和建材冲突量总和函数；根据所述建材偏移量总和函数和所述建材冲突量总和函数，计算所述粒子集合中每个所述粒子的偏移量总和以及冲突量总和；根据每个所述粒子的偏移量总和以及冲突量总和，利用多目标粒子群算法，确定第一粒子以及所述第一粒子对应的进化次数；将所述粒子集合中所有的粒子向所述第一粒子学习，得到新一代粒子群，更新所述粒子集合；判断所述进化次数是否小于所述迭代次数，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述进化次数小于所述迭代次数，则将更新后的粒子集合替换所述粒子集合，返回根据所述建材偏移量总和函数和所述建材冲突量总和函数，计算所述粒子集合中每个所述粒子的偏移量总和以及冲突量总和步骤；若所述第一判断结果表示所述进化次数大于或者等于所述迭代次数，则判断更新后的粒子集合是否存在冲突量总和为0的粒子，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示更新后的粒子集合存在冲突量总和为0的粒子，则将更新后的粒子集合中冲突量总和为0的粒子确定为最优粒子；若所述第二判断结果表示更新后的粒子集合不存在冲突量总和为0的粒子，则返回利用随机正态分布，确定粒子集合步骤。2.根据权利要求1所述的船舶建材场地布局优化方法，其特征在于，所述利用随机正态分布，确定粒子集合，具体包括：确定所有矩形区域的宽和高；所述矩形区域为所述建材矩形化后的区域；确定所有所述矩形区域在所述坐标系的位置坐标；所述矩形区域的位置坐标为所述矩形区域的左上角的顶点坐标；确定在x、y方向的正态分布的μ和σ；将所有所述矩形区域按照N(μ，σ^2)随机正态分布，确定粒子集合。3.根据权利要求2所述的船舶建材场地布局优化方法，其特征在于，所述确定建材偏移量总和函数和建材冲突量总和函数，具体包括：根据以下公式确定建材偏移量总和函数；所述公式为：f(i)＝∑Δxi,j+Δyi,j；式中，f(i)表示第i粒子中所有矩形区域的偏移量总和，Δxi,j表示第i粒子中第j个矩形区域在x方向的偏移量，Δyi,j表示第i粒子中第j个矩形区域在y方向偏移量；其中，Δxi,j＝Xj-xi,j，Δyi,j＝Yj-yi,j，Xj，Yj为第j个矩形区域在总装区的位置坐标，xi,j，yi,j为第i粒子中第j个矩形区域在装配区的位置坐标；根据以下公式确定建材冲突量总和函数；所述公式为：g(i)＝∑ki,j；式中，g(i)表示第i粒子中所有矩形区域的冲突量总和，ki,j表示第i粒子中第j个矩形区域与其他矩形区域的冲突发生个数；其中，ki,j＝flagi,j,1+...+flagi,j,j-1+flagi,j,j+1+...+flagi,j,M；若在第i粒子中第j个矩形区域与第k个矩形区域相交，则flagi,j,k＝1；若在第i粒子中第j个矩形区域与第k个矩形区域不相交，则flagi,j,k＝0。4.根据权利要求1所述的船舶建材场地布局优化方法，其特征在于，所述根据每个所述粒子的偏移量总和以及冲突量总和，利用多目标粒子群算法，确定第一粒子，具体包括：根据每个所述粒子的偏移量总和，对所有所述粒子进行升序排列，得到升序集合；将所述升序集合的前40％粒子中的最小冲突量总和对应的粒子确定为第一粒子。5.根据权利要求2所述的船舶建材场地布局优化方法，其特征在于，所述将所述粒子集合中所有的粒子向所述最优粒子学习，得到新一代粒子群，更新所述粒子集合，具体包括：更新每个粒子中所有当前矩形区域在x、y方向上的速度；根据每个粒子中所有更新后的当前矩形区域在x、y方向上的速度，更新每个粒子中所有当前矩形区域的位置坐标；根据每个粒子中所有...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹娟，曾碧霄，万泽林，邹颖杰，王求真，郑金华，杨圣祥，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43