面向中间产品的船舶构件装配序列优化研究

论文摘要

船舶是一个庞大的系统,是由数以百万计的零件装配而成,而船舶建造过程更是一项复杂的系统工程。船舶构件装配是船舶建造过程的重要部分之一,建造过程中装配序列的好坏直接影响到装配质量的好坏、建造成本的高低和建造周期的长短。所以深入研究船舶构件装配序列优化,对提高建造质量、缩短建造周期、降低建造成本具有非常现实的意义。本文正是出于这种考虑,对船舶构件装配序列优化进行了研究。首先,分析了装配序列优化研究领域中常用的装配信息模型结构。根据船舶建造过程的实际情况,结合装配序列优化和评价的需要,研究船舶装配信息模型的内容和数据形式,构建了针对船舶装配序列优化和评价的船舶装配信息模型;并且根据构件间的干涉情况,生成船舶构件拆卸干涉矩阵。其次,分析了蚁群算法的基本思想,建立针对解决船舶构件装配序列优化的问题模型,利用改进的蚁群算法,对船舶构件序列进行优化。并应用面向对象的编程思想,用C++编程语言实现船舶构件自动生成优化序列的功能。再次,针对船舶建造过程的特殊性,提出适用性较强的评价指标体系。应用综合评价方法,对生成的装配序列进行综合评估。最后,使用CATIA三维建模软件,以某散货船双层底分段为例,使用基于蚁群算法的船舶构件装配序列优化程序,优化得到较合理的装配序列。通过评估,得到更优的装配序列。并对得到的装配序列进行模拟仿真。验证了本论文提出方法的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文研究背景及意义
• 1.2 装配序列规划国内外研究现状
• 1.2.1 传统的装配序列规划算法
• 1.2.2 装配序列规划中的智能优化算法
• 1.2.3 装配序列规划应用系统
• 1.3 本文所做的主要工作
• 1.4 论文结构与安排
• 2 船舶构件装配信息模型研究
• 2.1 装配信息模型技术综述
• 2.1.1 关联模型
• 2.1.2 层次模型
• 2.2 船舶构件装配信息模型
• 2.2.1 构件特征属性信息
• 2.2.2 构件装配工艺信息
• 2.2.3 构件约束关系信息
• 2.3 船舶建造编码技术
• 2.4 船舶装配可行性分析
• 2.4.1 拆卸干涉矩阵
• 2.4.2 拆卸干涉分析
• 2.5 本章小结
• 3 基于蚁群算法的船舶构件装配序列优化研究
• 3.1 概述
• 3.2 蚁群算法原理
• 3.2.1 蚂蚁觅食策略
• 3.2.2 人工蚁与自然蚁的异同
• 3.2.3 蚁群算法的主要特点
• 3.2.4 蚁群算法的应用
• 3.3 船舶构件装配序列优化
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 前提假设
• 3.3.3 旅行商问题描述
• 3.3.4 改进的蚁群算法
• 3.3.5 装配序列优化模型建立
• 3.3.6 算法步骤
• 3.4 本章小结
• 4 船舶构件装配序列评价方法
• 4.1 概述
• 4.2 评价指标体系建立
• 4.2.1 确定评价指标
• 4.2.2 子装配体稳定性
• 4.2.3 构件重定位次数
• 4.2.4 装配效率
• 4.2.5 焊接形式
• 4.2.6 吊装效率
• 4.2.7 其他因素
• 4.3 综合评价
• 4.3.1 确定权重因子
• 4.3.2 多目标综合评价
• 4.4 本章小结
• 5 船舶构件装配序列优化实例
• 5.1 建模软件介绍
• 5.2 装配信息模型的建立
• 5.2.1 实例模型介绍
• 5.2.2 装配信息建立
• 5.3 基于蚁群算法的程序实现
• 5.3.1 面向对象编程思想
• 5.3.2 程序设计思想
• 5.3.3 装配序列的确定
• 5.4 装配序列综合评价
• 5.4.1 权重因子的计算
• 5.4.2 评价函数的计算
• 5.5 装配干涉检验
• 5.5.1 静态干涉检验
• 5.5.2 碰撞干涉检验
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 致谢