小组立排样方案生成方法、系统、介质及装置

技术领域

本发明涉及船舶总装建造技术领域，特别是涉及一种小组立排样方案生成方法、系统、介质及装置。

背景技术

小组立生产线用于船舶小组立的装焊工作。在上料过程中，小组立在加工区的排放属于二维排样问题，需要遵守一定的规则及约束条件，且如果仅靠人工经验来排放小组立难免会造成加工区面积利用率低下的问题且具有随意性的特点，不利于形成稳定的生产节拍，难以提升单位面积的产能。因此，如果能够实现考虑实际空间和逻辑约束的生产线加工区小组立自动排样，将有助于提高生产线的制造效率。

因此，希望能够解决人工排放小组立造成加工区面积利用率低下的问题且具有随意性的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种小组立排样方案生成方法、系统、介质及装置，用于解决现有技术中人工排放小组立造成加工区面积利用率低下的问题且具有随意性的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种小组立排样方案生成方法，包括以下步骤：步骤S11：为本生产批次的所有小组立编号，将每个小组立按照预设简化规则简化为矩形；步骤S12：生成一加工波次，按照编号顺序选取第一小组立，为所述加工波次的加工区域建立直角坐标系，将所述第一小组立放入所述加工波次的加工区域的第一角落，基于第一条件更新规则更新约束条件；步骤S13：判断是否存在未分配加工波次的小组立，当存在则转入步骤S14，当不存在则转入步骤S16；步骤S14：按照编号顺序选取当前未分配加工波次、未被标记为本波次不可考虑的另一小组立，基于所述约束条件判断所述另一小组立是否能放入所述加工波次；当为是则将所述另一小组立放入所述加工波次，并基于第二条件更新规则更新所述约束条件，当为否则将所述另一小组立标记为不考虑；步骤S15：判断是否还存在未分配加工波次、未被标记为不考虑的小组立，当为是则转入步骤S14，当为否则转入步骤S16；步骤S16：判断是否还存在未分配加工波次的小组立，当为是则转入步骤S12并取消未分配加工波次的小组立的不考虑标记，当为否则转入步骤S17；步骤S17：当所有小组立的加工波次分配完成，输出所有加工波次的小组立分配信息。

为实现上述目的，本发明还提供一种小组立排样方案生成系统，包括：编号模块、第一约束模块、第一判断模块、第二约束模块、第二判断模块、第三判断模块和输出模块；所述编号模块用于为本生产批次的所有小组立编号，将每个小组立按照预设简化规则简化为矩形；所述第一约束模块用于生成一加工波次，按照编号顺序选取第一小组立，为所述加工波次的加工区域建立直角坐标系，将所述第一小组立放入所述加工波次的加工区域的第一角落，基于第一条件更新规则更新约束条件；所述第一判断模块用于判断是否存在未分配加工波次的小组立，当存在则转入第二约束模块，当不存在则转入第三判断模块；所述第二约束模块用于按照编号顺序选取当前未分配加工波次、未被标记为本波次不可考虑的另一小组立，基于所述约束条件判断所述另一小组立是否能放入所述加工波次；当为是则将所述另一小组立放入所述加工波次，并基于第二条件更新规则更新所述约束条件，当为否则将所述另一小组立标记为不考虑；所述第二判断模块用于判断是否还存在未分配加工波次、未被标记为不考虑的小组立，当为是则转入第二约束模块，当为否则转入第三判断模块；所述第三判断模块用于判断是否还存在未分配加工波次的小组立，当为是则转入第一约束模块并取消未分配加工波次的小组立的不考虑标记，当为否则转入输出模块；所述输出模块用于当所有小组立的加工波次分配完成，输出所有加工波次的小组立分配信息。

为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一上述小组立排样方案生成方法。

为实现上述目的，本发明还提供一种小组立排样方案生成装置，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器与所述存储器相连，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述小组立排样方案生成装置执行任一上述的小组立排样方案生成方法。

如上所述，本发明的一种小组立排样方案生成方法、系统、介质及装置，具有以下有益效果：用于实现考虑实际空间和逻辑约束的小组立自动排样，提高生产线的制造效率。

附图说明

图1a显示为本发明的小组立排样方案生成方法于一实施例中的流程图；

图1b显示为本发明的小组立排样方案生成方法于一实施例中的流程图；

图1c显示为本发明的小组立排样方案生成方法于又一实施例中的框架图；

图2显示为本发明的小组立排样方案生成系统于一实施例中的结构示意图；

图3显示为本发明的小组立排样方案生成装置于一实施例中的结构示意图。

元件标号说明

21 编号模块

22 第一约束模块

23 第一判断模块

24 第二约束模块

25 第二判断模块

26 第三判断模块

27 输出模块

31 处理器

32 存储器

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，故图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的小组立排样方案生成方法、系统、介质及装置，可在小组立生产线实际生产过程中，在作业开始之前于小组立上料环节就形成一个指导性的小组立排样方案，替代工人靠经验来挑选当前加工波次的小组立。

小组立是指在固定的场地加工船舶最简单的船体结构构件。

小组立生产线通常以批次为单位来安排生产任务，每个批次对应于一艘特定的船舶产品，其包含有来自数十至数百个分段的小组立，这就是所谓的逻辑约束；而由于加工区域面积有限，有特定的主尺度和小组立排放要求规定，且一个生产批次的所有小组立往往要分成数十个波次来分别安排上线开展加工作业，这就是所谓的空间约束。

记生产线的加工区为长L宽W的矩形区域，同时根据实际情况，所有待上料小组立都可以忽略其具体外形而简化为一定边长的矩形，且上料时都按照该矩形的边(长边或短边)与加工区域的边(长边或短边)平行来排放。

将小组立排放至加工区过程中，必须遵守一定的约束条件，包括：(1)小组立的排放位置必须使其都处于加工区域的轮廓之内，即不得超出加工区域的边；(2)加工区域内小组立之间保持最小间距min_Gap。

为了准确描述各小组立在加工区的排放位置，以加工区左下角点为原点，从原点出发沿加工区长边方向(即水平向右)为x轴正方向，从原点出发沿短边方向(即竖直向上)为y轴正方向，建立直角坐标系。由此可知，只要明确了小组立在加工区内的左下角点和右上角点的坐标数据{x_left,y_bottom,x_right,y_top}，就可以确定该小组立的位置信息。

如图1a所示，于一实施例中，本发明的小组立排样方案生成方法，包括以下步骤：

步骤S11、为本生产批次的所有小组立编号，将每个小组立按照预设简化规则简化为矩形。

具体地，例如，为本生产批次的所有小组立从1至m编号。所述将每个小组立按照预设简化规则简化为矩形包括：将每个小组立简化为能将其轮廓完全包围的最小矩形，从而能够通过最小矩形的长和宽表示所述小组立的轮廓。

步骤S12、生成一加工波次，按照编号顺序选取第一小组立，为所述加工波次的加工区域建立直角坐标系，将所述第一小组立放入所述加工波次的加工区域的第一角落，基于第一条件更新规则更新约束条件。

具体地，所述约束条件为：

其中，x_left

且

u(x_left

+u(x_left

≥1

(1≤i,j≤m)；

其中，x_left

其中

具体地，例如生成一个新的加工波次，按照所有小组立从1至m编号的顺序选取第一小组立。为所述加工波次的加工区域建立直角坐标系，所述直角坐标系为x轴和y轴互相垂直的坐标系。将所述第一小组立放入所述加工波次的加工区域的第一角落，所述第一角落为预设的左下角或左上角或右上角或右下角。基于第一条件更新规则更新约束条件包括：将第一小组立的左下角坐标和右上角坐标加入约束条件生成第一约束条件，就是将第一小组立的左下角坐标和右上角坐标放入原来的约束条件让他成为约束条件的一个条件从而使约束条件得到更新。所述第一小组立即为第1个小组立，即更新后的约束条件在原来的条件下还需要满足以下条件：

其中，x_left

步骤S13、判断是否存在未分配加工波次的小组立，当存在则转入步骤S14，当不存在则转入步骤S16。

具体地，未分配加工波次的小组立是指按照从1至m编号的顺序还未被选取基于所述约束条件判断该小组立是否能放入加工波次的小组立。

步骤S14、按照编号顺序选取当前未分配加工波次、未被标记为本波次不可考虑的另一小组立，基于所述约束条件判断所述另一小组立是否能放入所述加工波次；当为是则将所述另一小组立放入所述加工波次，并基于第二条件更新规则更新所述约束条件，当为否则将所述另一小组立标记为不考虑。

具体地，例如在步骤S12中选取了第一小组立，那么在步骤S14中就按照顺序选取第二小组立。即例如在步骤S12中选取了第1个小组立，那么在步骤S14中就按照顺序选取第2个小组立。

具体地，所述基于第二条件更新规则更新所述约束条件包括：在第一约束条件的基础上，将另一小组立的左下角坐标和右上角坐标加入约束条件生成第二约束条件。当即例如在步骤S12中选取了第1个小组立，那么在步骤S14中就按照顺序选取第2个小组立时，此时约束条件就需要增加i为2或j为2下的约束条件。即当i为2时需满足约束条件，j为2时也需要满足约束条件。

具体地，所述约束条件其实是不变的，但是随着小组立不断的被放入加工区域，每个被放入加工区域的小组立都需要满足约束条件。

所述约束条件为：

其中，x_left

且

u(x_left

+u(x_left

≥1

(1≤i,j≤m)；

其中，x_left

其中

具体地，所述基于所述加工波次的小组立放入约束条件判断所述另一小组立是否能放入所述加工波次包括：从加工波次的加工区域的左下角位置开始，以各已排入小组立的右下角点和左上角点为基准，同时满足约束条件，将其作为正在考虑的小组立的左下角点排入后的备选位置，优先从左往右、其次从下往上，依次分别考虑排入各备选位置是否可行，若可行则能放入所述加工波次，若不可行则不能放入所述加工波次。

步骤S15：判断是否还存在未分配加工波次、未被标记为不考虑的小组立，当为是则转入步骤S14，当为否则转入步骤S16。被标记为不考虑的小组立是指不满足约束条件不能被放入加工波次的小组立。

步骤S16：判断是否还存在未分配加工波次的小组立，当为是则转入步骤S12并取消未分配加工波次的小组立的不考虑标记，当为否则转入步骤S17；

步骤S17：当所有小组立的加工波次分配完成，输出所有加工波次的小组立分配信息。

具体地，将所有的小组立都按照约束条件放入了满足约束条件的加工波次，从而输出所有加工波次的小组立分配信息。

本发明将小组立生产线加工过程中小组立上料排放问题转换为了二维排样数学问题，并借助计算机组合优化技术，针对特定生产任务可自动生成每个加工波次中的小组立排样方案，省去了人工排样所需要的时间且提高了加工区域面积利用率，提升上料环节的作业效率，保障焊接环节的燃弧率，从而进一步提升了船舶小组立生产过程的智能化程度和生产效率。

如图1b所示，于一实施例中，本发明的小组立排样方案生成方法，包括以下步骤：

步骤S11：根据预定顺序为本生产批次的所有小组立进行编号，并且统计各小组立对应的加强筋数、加强筋长度等，每个小组立都简化为一个能将其轮廓完全包围的最小矩形。

通过读取原始零件数据库中的信息，可得241/251分段共有137个可上线加工的小组立，按照数据库中的顺序对这些小组立进行编号从而确定其上线时考虑的先后顺序；各小组立加强筋相关信息以及等效矩形尺寸都可直接从原始零件数据库中获得对应关系。

步骤S12：生成一个新的加工波次，选取当前未分配加工波次的小组立中编号最小的，将本小组立作为本波次的第一个小组立排入加工区域的左下角，并且更新本波次后续小组立排入需要满足的约束条件。

加工区域尺寸L＝12m，W＝4m，新的加工波次中第一个小组立排入左下角，此时也生成了新的排样约束条件，该小组立的左下角点和右上角点坐标信息写入到约束条件中。

步骤S13：判断是否还存在未分配加工波次的小组立，是则转入步骤S14，否则转入步骤S17。

步骤S14：选取当前未分配加工波次、未被标记为本波次不可考虑的小组立中编号最小的，判断其是否可排入本波次，是根据是否满足前述的约束条件来决定能否排入相应位置，否则将本小组立标记为本波次不可考虑。

当加工区已经排放有m个小组立时，考虑当前小组立是否满足约束条件(1)

小组立在排入加工区过程中，从加工区左下角位置开始，以各已排入小组立的右下角点和左上角点为基准，同时满足约束条件，将其作为正在考虑的小组立的左下角点排入后的备选位置，优先从左往右、其次从下往上，依次分别考虑排入各备选位置是否可行，直至得以排入当前波次加工区域，或者所有备选位置都无法排入，如果是后者的情况，即为“本波次不可考虑”的小组立。

步骤S15：判断是否还存在未分配加工波次、未被标记为本波次不可考虑的小组立，是则转入步骤S14，否则转入步骤S16。

就是考虑当前波次加工区域中还能否再排入新的小组立，在未分配加工波次的小组立中，按编号依次寻找能排入当前波次加工区域的小组立，如果都不能排入，就需要新增一个加工波次。

步骤S16：判断是否还存在未分配加工波次的小组立，是则转入步骤S12并取消这些小组立的“本波次不可考虑”的标记，否则转入步骤S17。

步骤S17：所有小组立的加工波次都已分配完成，输出所有加工波次的相关信息。

通过不断执行步骤1～7，直至241/251分段所有可上线小组立都完成加工波次的分配并得到每个小组立在其所处波次加工去内的排放位置及排放方式，可知该分段137个可上线小组立总共需要分配20个加工波次，相关信息采用排样图的形式记录下来，如图1c即为第1波次的示意图。

如图2所示，于一实施例中，本发明的小组立排样方案生成系统，包括编号模块21、第一约束模块22、第一判断模块23、第二约束模块24、第二判断模块25、第三判断模块26和输出模块27；所述编号模块用于为本生产批次的所有小组立编号，将每个小组立按照预设简化规则简化为矩形；所述第一约束模块用于生成一加工波次，按照编号顺序选取第一小组立，为所述加工波次的加工区域建立直角坐标系，将所述第一小组立放入所述加工波次的加工区域的第一角落，基于第一条件更新规则更新约束条件；所述第一判断模块用于判断是否存在未分配加工波次的小组立，当存在则转入第二约束模块，当不存在则转入第三判断模块；所述第二约束模块用于按照编号顺序选取当前未分配加工波次、未被标记为本波次不可考虑的另一小组立，基于所述约束条件判断所述另一小组立是否能放入所述加工波次；当为是则将所述另一小组立放入所述加工波次，并基于第二条件更新规则更新所述约束条件，当为否则将所述另一小组立标记为不考虑；所述第二判断模块用于判断是否还存在未分配加工波次、未被标记为不考虑的小组立，当为是则转入第二约束模块，当为否则转入第三判断模块；所述第三判断模块用于判断是否还存在未分配加工波次的小组立，当为是则转入第一约束模块并取消未分配加工波次的小组立的不考虑标记，当为否则转入输出模块；所述输出模块用于当所有小组立的加工波次分配完成，输出所有加工波次的小组立分配信息。

具体地，所述将每个小组立按照预设简化规则简化为矩形包括：将每个小组立简化为能将其轮廓完全包围的最小矩形。

需要说明的是：编号模块21、第一约束模块22、第一判断模块23、第二约束模块24、第二判断模块25、第三判断模块26和输出模块27的结构和原理与上述小组立排样方案生成方法中的步骤一一对应，故在此不再赘述。

需要说明的是，应理解以上系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，某一模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上某一模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(Micro Processor Uint，简称MPU)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

于本发明一实施例中，本发明还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一所述小组立排样方案生成方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

如图3所示，于一实施例中，本发明的小组立排样方案生成装置包括：处理器31和存储器32；所述存储器32用于存储计算机程序；所述处理器31与所述存储器32相连，用于执行所述存储器32存储的计算机程序，以使所述小组立排样方案生成装置执行任一所述的小组立排样方案生成方法。

具体地，所述存储器32包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

优选地，所述处理器31可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

综上所述，本发明小组立排样方案生成方法、系统、介质及装置，用于实现考虑实际空间和逻辑约束的小组立自动排样，提高生产线的制造效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。