【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船舶建造领域，涉及分段堆场调度技术，具体涉及一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法。
技术介绍
1、在现代造船模式下，船舶建造以中间产品“分段”作为基本作业单元，因此船体的分段建造是整个船舶建造的核心，分段在组立车间成型后脱胎，后续需要经过一系列工艺流程，整个过程受天气、生产管理等不确定因素影响，分段在工序之间的流动并非无缝衔接，此时堆场作为分段临时存放的场所，用于缓解对生产车间资源的需求。但是由于堆场调度的不合理及管理混乱，堆场上分段堆放无序，造成堆场空间利用率不高、分段进出堆场移动困难等问题，严重影响了生产的进度。因此，优化分段堆场调度是船厂亟须解决的问题。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，适用于不同规格堆场布局下的分段调度，通过设计优化分段堆场布局，可以提高分段堆场空间利用率；同时基于最佳堆场布局，设计分段移动策略，通过深度强化学习算法自适应选择分段在堆场中的调度策略，可以大大减少分段调度过程干涉分段的移动次数，提高堆场的运输效率。
2、技术方案：为实现上述目的，本专利技术提供一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，包括如下步骤：
3、s1：初始化分段堆场布局并检查初始布局状态；
4、s2：设计堆场布局优先规则；
5、s3：基于堆场布局优先规则，调整分段堆场布局，确定分段堆场最佳布局；
6、s4：将最佳布局下的分段堆场作为当
7、s5：基于马尔可夫决策过程(mdp)，采用深度q网络算法(dqn)，设计算法的运行环境，包括状态、动作、奖励等；
8、s6：设置深度q网络算法代理程序的参数和模型，包括状态大小、动作大小、记忆、折扣因子、探索率等；
9、s7：构建神经网络模型；
10、s8：根据当前状态选择动作，根据探索率随机选择动作或者根据q值选择最佳动作；
11、s9：将状态、动作、奖励、下一个状态和完成标志存储在代理程序的记忆中；
12、s10：训练代理程序的神经网络模型，通过随机抽样记忆中的经验进行训练，得到最大化累积奖励，减少干涉分段移动次数。
13、进一步地，所述步骤s1中初始化分段堆场布局并检查初始布局状态方法的具体过程为：
14、将尚未存放于堆场内的分段按照长度划分为x组，并将规格已知的堆场根据分组暂时划分为x行，此时每行的行宽对应于分段分组后每组的分段长度；然后堆场内划分的行与行之间按照从大到小依次排序，并通过原堆场已知的长宽信息与现划分的堆场长宽信息作对比，若现划分的堆场长和宽均在原堆场的长宽约束范围内，则直接计算堆场按行划分的布局利用率；若不在范围内，则需进一步调整分段堆场布局。
15、进一步地，所述步骤s2中堆场布局优先规则包括优先规则1和优先规则2，具体如下：
16、优先规则1：当暂定x行的堆场长度超出原堆场长度时，则查看只存在一个或两个分段的一行，检索所在行上行是否能在满足堆场宽度范围内增加此行的分段，若都能，则优先选择只含有一个分段的放置；
17、优先规则2：当执行优先规则1后所更新的堆场长度仍超出原堆场长度，则查看只存在三个及以下分段的一行，检索所在行上两行是否能在满足堆场宽度范围内增加此行的分段，若都能，则优先选择只含有一个分段的放置，其次是两个分段，最后考虑三个分段的放置；
18、其中，行与行之间间隔为(0.5～1)m，有利于后续对分段进出场调度，同时减少分段与分段之间存在近距离干涉；另外，每一行的所放置的分段宽度之和不得超出堆场宽度，若超出，则需在所在行的下一行新增一行放置超出堆场宽度的多余分段。
19、进一步地，所述步骤s3中调整分段堆场布局，确定分段堆场最佳布局的方法为：
20、选择基于优先规则1的布局优化函数，循环迭代用以更新堆场布局，若优先规则1的优化函数迭代结束后仍未满足需求，则采用基于优先规则2的布局优化函数继续更新布局，直到满足优化后的布局结果在分段堆场实际规格范围内即可得出最佳优化布局下的堆场。
21、进一步地，所述步骤s4中分段进出堆场的移动策略的具体内容为：
22、对于搬入目标分段：将分段置于需要放置得所在行的最外侧，不进行干涉移动；
23、对于搬出目标分段：
24、方法1：先将干涉分段搬出场地，目标分段搬出后，将干涉分段按照出场时间进行降序排列，重新放入场内；
25、方法2：若上/下行有位置，则将干涉分段移至相邻的上下行中，待目标分段搬出后不放回原所在行，若未放回的干涉分段在现所在行再次成为干涉分段时，则搬回原所在行；
26、干涉分段的移动策略的具体内容为：
27、需要优化的目标为最小化干涉分段的移动次数，分段在堆场内不同情况下有不同的移动策略，干涉分段移动次数也会随之不同。对于目标分段的进场采用的是无干涉分段策略，故进场分段的任务的干涉移动次数为0；对于目标分段出场，先判断t时刻的第h个分段是否有目标分段移出堆场，如果且该分段所在位置的上行或下可供其搬出且无干涉分段，则干涉次数为1；若有干涉分段，则使出场分段在所在位置的本行搬出，此时，若本行的干涉分段较少，则待出进场分段搬出后不放回原位，此时每个干涉分段的干涉次数记为1；若干涉分段较多时，则将干涉分段待出进场分段搬出后不放回原位，此时每个干涉分段的干涉次数记为2；
28、目标函数干涉分段移动次数表示为：
29、
30、其中，t为分段堆场调度周期；t为时间单位(天)；n为分段总数；i为调度周期内分段编号，i∈{1,2，…，n}，同一时间分段可能存在进场和出场2个任务；ht时间t内，分段进场和出场的任务数；ori分段i出场时遇到的阻挡分段个数；为时间t的第h个分段任务是否是将分段i存放在堆场，是则为1，不是则为0；为时间t的第h个分段i不可上一行或下一行搬出，是则为1，不是则为0；为搬运干涉分段是否可放回原位，不是则为1，是则为0；
31、约束条件为：
32、由于堆场占地空间有限现将长度近似的分段进行归类，考虑长度近似的情况，设以某一长度la为标准，长度近似在0.1～0.5m分段统一使用和la相同的行，现给定候选长度，设长度为la的行共有x个，则应有：
33、
34、其中，
35、
36、对于每一种x，都有
37、x＝{x1,x2,…,xc},0≤xc≤xm
38、其中，c指除去长度近似在0.1～0.5m以内分段所设置的候选行宽，式中m指所有的候选行宽；
39、每个分段包含均搬入堆场时间tsi，搬出堆场时间tri，长度li和宽度wi4种信息：
40、bi＝(tsi,tri,li,wi)
41、规定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，所述步骤S1中初始化分段堆场布局并检查初始布局状态方法的具体过程为：
3.根据权利要求2所述的一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，所述步骤S2中堆场布局优先规则包括优先规则1和优先规则2，具体如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，所述步骤S3中调整分段堆场布局，确定分段堆场最佳布局的方法为：
5.根据权利要求1所述的一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，所述步骤S4中分段进出堆场的移动策略的具体内容为：
6.根据权利要求1所述的一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：
7.根据权利要求1所述的一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，所述步骤S7中构建的神经网络模型包括输入层、隐藏层、输出层、输出层激活函数，具体如下：
8
9.根据权利要求1所述的一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，所述步骤S9具体为：
10.根据权利要求8所述的一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，所述步骤S10具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，所述步骤s1中初始化分段堆场布局并检查初始布局状态方法的具体过程为：
3.根据权利要求2所述的一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，所述步骤s2中堆场布局优先规则包括优先规则1和优先规则2，具体如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，所述步骤s3中调整分段堆场布局，确定分段堆场最佳布局的方法为：
5.根据权利要求1所述的一种基于布局优化下的船舶分段堆场调度方法，其特征在于，所述步骤s4中分段进出...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘赞，仲美静，杨林初，康超，李纯金，张辉，朱鹏程，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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