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基于元胞机和改进GA的大型零件柔性作业车间调度算法

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中国机械工程 2012年第2期23卷 177-184,190页

作者：陈勇阮幸聪鲁建厦王亚良浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室杭州310032

针对大型零件柔性作业车间调度问题,采用改进遗传算法优化元胞机局部演化规则,提出了元胞机和改进遗传算法相结合的混合调度算法。依据总加工时间最短、各工位负荷率高、同一工位组各工位负荷平衡率高的优化目标,建立了离散化后单个静... 详细信息

针对大型零件柔性作业车间调度问题,采用改进遗传算法优化元胞机局部演化规则,提出了元胞机和改进遗传算法相结合的混合调度算法。依据总加工时间最短、各工位负荷率高、同一工位组各工位负荷平衡率高的优化目标,建立了离散化后单个静态调度单元的遗传算法优化模型,并结合算例具体说明了优化过程。通过文献实例演算验证了混合算法求解大型零件柔性作业车间调度问题的可行性和有效性。

关键词：元胞机遗传算法大型零件柔性作业车间调度

基于元胞机的大型机械构件生产车间柔性调度求解

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浙江工业大学学报 2011年第4期39卷 433-439页

作者：陈勇阮幸聪王亚良浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室浙江杭州310032

运用元胞自动机求解大型机械构件生产车间柔性调度问题.根据大型机械构件生产车间作业调度的特点,建立基于由工位元胞、缓存元胞、工件粒子及自组织演化规则即作业调度规则构成的元胞自动机的柔性调度仿真模型.演化规则包括工位选择规... 详细信息

运用元胞自动机求解大型机械构件生产车间柔性调度问题.根据大型机械构件生产车间作业调度的特点,建立基于由工位元胞、缓存元胞、工件粒子及自组织演化规则即作业调度规则构成的元胞自动机的柔性调度仿真模型.演化规则包括工位选择规则、工件排序规则和任务触发规则.设计各规则的程序图,通过算例说明模型的演化过程中元胞及粒子的状态属性值的变化过程.以某大型燃气轮机部件生产车间为背景,通过仿真模型求解某月镗铣区的作业调度方案,比较现实方案,验证元胞机在求解大型机械构件生产车间柔性调度问题中的有效性.

关键词：元胞机大型机械构件柔性调度求解

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基于元胞机技术的碎冰模型构建优化方法

舰船科学技术 2022年第20期44卷 1-6页

作者：张健王蓓怡李兰岚江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003

随着极地资源的探测以及北极航道的开发,航行于极地的船舶数量与日俱增,碎冰作为极地典型海冰类型在研究船冰碰撞中需重点考虑,然目前构建碎冰的方法还不完备。现基于元胞自动机的理论创建碎冰位置,利用泰森多边形对生成的元胞点建立多... 详细信息

随着极地资源的探测以及北极航道的开发,航行于极地的船舶数量与日俱增,碎冰作为极地典型海冰类型在研究船冰碰撞中需重点考虑,然目前构建碎冰的方法还不完备。现基于元胞自动机的理论创建碎冰位置,利用泰森多边形对生成的元胞点建立多边形模拟碎冰模型,结合MCD理论验证碎冰仿真模型的真实性,分别对碎冰尺度、概率分布和碎冰厚度进行优化,且将优化后的模型再次用MCD理论验证,得到接近真实碎冰冰情的碎冰模型,可为极地碎冰模型的构建提供一定参考意义。

关键词：元胞机 MCD理论泰森多边形碎冰模型

基于元胞机的造船企业分段车间空间调度建模与仿真

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基于元胞机的造船企业分段车间空间调度建模与仿真

作者：孟寅茂浙江工业大学

学位级别：硕士

我国船舶制造业在全球市场份额中所占比重日益上升,中国已经成为全球重要的造船中心之一。先进造船能力不足、自主研发能力弱、船舶配套对外依存度高和造船生产效率低是制约我国船舶制造业进一步发展的四大瓶颈因素,其中生产效率是目前... 详细信息

我国船舶制造业在全球市场份额中所占比重日益上升,中国已经成为全球重要的造船中心之一。先进造船能力不足、自主研发能力弱、船舶配套对外依存度高和造船生产效率低是制约我国船舶制造业进一步发展的四大瓶颈因素,其中生产效率是目前企业亟待解决的关键因素。本文针对船舶制造企业分段车间的空间调度问题,采用元胞自动机方法进行分段车间空间调度建模与仿真,具有良好的理论研究意义和实际应用价值。论文依据船舶企业分段车间空间调度特点,采用元胞自动机建模方法获得分段调度方案,主要研究工作有：(1)引入以时间为第三维度的三维空间概念,在三维空间概念基础上对分段间的关系进行了分析和归类,以分段开始时间为划分点,在时间维度上对三维场地进行划分,构建了分段车间空间调度模型,对空间调度层模型的求解过程进行了描述和优化。(2)在空间调度层模型基础上,以分段作为粒子,以三维划分层作为元胞。描述了空间调度层模型中的层状态属性、初始条件及边界条件和局部演化规则,提出了计划完成时间最短、时空利用率最大和分段制作任务延迟数最少的多目标调度函数,建立了基于元胞自动机的造船企业分段车间空间调度模型;(3)应用Microsoft Access构建仿真模型输入、运行和输出数据库,采用Visual Basic设计仿真模型调度输入输出界面,通过ADO组件连接Access数据库,加入二维布置运算,建立了造船企业分段车间空间调度的仿真框架和模型;(4)以某造船企业分段车间的生产实际为例进行了实例验证,对企业分段车间某月份的生产情况进行了仿真,获得了优化调度方案。从计划完成时间、时空利用率和制作任务延迟数这三个方面,对比了优化方案与实际方案,验证了算法和模型的可行性和有效性。

关键词：元胞机造船企业分段车间空间调度建模仿真

基于元胞机技术的碎冰阻力预报及船体结构响应研究

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基于元胞机技术的碎冰阻力预报及船体结构响应研究

作者：李兰岚江苏科技大学

学位级别：硕士

由于北极地区特殊的地理位置和极端气候条件,使得北极航道在充满机遇的同时也面临着巨大挑战,极地运输船舶即便是有破冰船开道,由于自身强度比破冰船弱很多,更易受到前方破冰船破除层冰时产生的偌大碎冰对舷侧造成的损伤。碎冰磨损虽然... 详细信息

由于北极地区特殊的地理位置和极端气候条件,使得北极航道在充满机遇的同时也面临着巨大挑战,极地运输船舶即便是有破冰船开道,由于自身强度比破冰船弱很多,更易受到前方破冰船破除层冰时产生的偌大碎冰对舷侧造成的损伤。碎冰磨损虽然不像直接碰撞那样引起一次性致命损伤,但却是一个渐进过程,给船体结构后续再次承受破冰冲击及挤压造成极大威胁。目前国内外学者在这一领域研究较多的是碎冰对船舶的阻力作用,而碎冰对船体造成的结构响应、尤其是将碎冰对船体的多次损伤考虑在内的结构响应研究还尚未开展。碎冰是船舶在破冰之后产生的次生灾害,碎冰作用虽然属于小能级累积损伤问题,但是从层冰上脱落的大量碎冰会聚集、重叠在船舶周围,对承受过破冰载荷之后的船体进行碰撞、摩擦、划割,造成多次累积损伤破坏,长此以往将会导致结构强度降低乃至失效,这一问题同样是极地船舶破冰过程中面临的巨大威胁。开展运输船舶与碎冰碰撞的阻力和动态响应研究,对于提高极地船舶的结构安全性具有重要的科学意义。本文主要工作如下:（1）具有随机离散特征的碎冰域模型构建研究。研究元胞机的构建方法,利用元胞机技术构建元胞点以此确定碎冰分布位置。结合犀牛的Grasshopper插件利用Voronoi图对碎冰域进行划分,并参照真实冰区环境下碎冰MCD概率分布规律,将碎冰仿真模型与MCD理论数据值进行对比,用以验证构建的随机离散碎冰模型的真实准确性。对于碎冰仿真模型进一步细化,逐步对碎冰尺度,概率分布和碎冰厚度进行优化,且在每一步优化后将优化后的模型与理论值进行对比,构建出可用于数值仿真且十分接近真实碎冰冰情的随机碎冰有限元模型,并提供一种构建碎冰域的新方法。（2）碎冰区航行船舶与碎冰碰撞的阻力预报研究。考虑碎冰环境下的参数（碎冰尺度大小、碎冰平均厚度、碎冰密集度和航速）对碎冰区航行船舶碎冰阻力的影响,采用流固耦合技术在LS-Dyna中对在碎冰区域航行船舶的碎冰阻力进行计算,分析各碎冰参数对碎冰阻力变化的影响规律。（3）碎冰区航行船舶与碎冰碰撞的结构响应研究。基于流固耦合法对碎冰区航行的船舶结构响应数值仿真计算研究,考虑碎冰环境下碎冰的尺度大小、平均厚度、密集度和船舶航速等参数,来计算分析不同参数的碎冰环境中船-碎冰碰撞所引起的船体结构的变形损伤、结构吸能及碰撞力等结构响应规律和力学特性,并为船舶的结构设计提供一定的参考。

关键词：元胞机随机碎冰模型碎冰阻力动态响应

大型装备制造生产调度与行车调度元胞机协同建模研究

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大型装备制造生产调度与行车调度元胞机协同建模研究

作者：倪美玲浙江工业大学

学位级别：硕士

大型装备制造具有产品尺寸与重量大、工艺复杂、小批量多品种定制化生产、生产周期长,行车调度易干涉等特点,生产资源和行车资源的利用率成为整个制造过程的瓶颈。为合理调配瓶颈资源,本文以大型装备制造的生产总加工时间、各工位负荷... 详细信息

大型装备制造具有产品尺寸与重量大、工艺复杂、小批量多品种定制化生产、生产周期长,行车调度易干涉等特点,生产资源和行车资源的利用率成为整个制造过程的瓶颈。为合理调配瓶颈资源,本文以大型装备制造的生产总加工时间、各工位负荷率、同工位组负荷平衡率及行车总运输时间为优化目标,采用基于元胞机的生产调度与行车调度协同建模,开展空分精馏塔器制造调度典型案例研究,为大型装备制造调度提供了新的方法和思路,具有良好的理论价值和现实意义。本文的主要工作和成果有:1.描述大型装备制造调度的原型特征,结合制造调度特点,提出生产调度与行车调度元胞机协同建模的技术方案。2.抽象生产调度元胞机模型,设定加工时间和负荷率作为优化目标,归纳工位选择、工件排序和任务触发三项自组织演化规则,采用遗传算法优化调度规则,完成生产调度元胞机建模,利用算例验证生产调度模型的科学性。3.结合生产实时调度信息触发行车的运输规则、行车最短时间的运输目标、行车移动的空间约束及元胞机原理建立不规则二维元胞机模型,结合算例验证行车调度元胞机模型的合理性,实现生产调度与行车调度的协同建模。4.应用Microsoft Access构建仿真模型数据库,采用VB设计仿真模型界面,利用MATLAB实现仿真模型运算,建立大型装备制造生产调度与行车调度元胞机协同仿真模型系统。5.进行HY公司某空分精馏塔器制造车间调度实证研究,仿真优化车间第二季度生产调度与行车调度协同作业情况,对比实际方案,优化方案在生产调度总加工时间、各工位负荷率、同工位组负荷平衡率、行车总运输时间等关键指标优化明显,验证模型的可行性及有效性。

关键词：大型装备制造元胞机生产调度行车调度协同建模

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改进交通流元胞机模型及其安全距离参数分析

陕西科技大学学报（自然科学版） 2010年第4期28卷 108-112页

作者：叶丽萍翁小雄张文峰仲恺农业工程学院机电工程学院广东广州510225 华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

提出了适用于城市交通的改进元胞机模型(CA).该模型基于交通流颗粒行为的微观学习,模型中个体均遵循基于实际交通流运动机理的规则,可较快并有效地再现实际的交通流现象.模型同时考虑了车辆的慢启动效应,此外,考虑到驾驶员的技术、胆略... 详细信息

提出了适用于城市交通的改进元胞机模型(CA).该模型基于交通流颗粒行为的微观学习,模型中个体均遵循基于实际交通流运动机理的规则,可较快并有效地再现实际的交通流现象.模型同时考虑了车辆的慢启动效应,此外,考虑到驾驶员的技术、胆略及道路服务水平的差异,在相关的减速规则中引入了一个安全距离参数,并仿真得到了该参数不同取值时的流量密度曲线.最后,根据广州某CBD道路交通流数据的散点分布图,分析了实际道路条件下安全距离参数的合适取值.

关键词：城市交通流元胞机安全距离时序

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极地航行油船舱内液体制荡方法

船舶工程 2021年第7期43卷 25-28,159页

作者：张健桂镔 OLEG Gaidai 李兰岚江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003

航行于碎冰区的液货船舱室内的液体会因碎冰载荷的作用而产生晃动,从而对船舶的稳性产生负面影响。对此,通过元胞机技术建立碎冰域,采用商业有限元软件PATRAN建立船体模型,利用LS-DYNA模拟液货船的冰区航行过程,获得碎冰载荷对舱室液体... 详细信息

航行于碎冰区的液货船舱室内的液体会因碎冰载荷的作用而产生晃动,从而对船舶的稳性产生负面影响。对此,通过元胞机技术建立碎冰域,采用商业有限元软件PATRAN建立船体模型,利用LS-DYNA模拟液货船的冰区航行过程,获得碎冰载荷对舱室液体的影响。通过对不同柔性挡板的减摇能力进行对比,利用ANSYSFluent软件得出最佳的减少晃动的方式。计算方法和所得结果可供冰区航行的油船舱室设计参考。

关键词：元胞机碎冰模型舱室晃荡柔性挡板

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钢板结构的点蚀模拟及其极限强度研究

钢板结构的点蚀模拟及其极限强度研究

作者：仝泽军江苏科技大学

学位级别：硕士

随着经济发展,大跨径、高强度、轻质的工程结构不断涌现,钢构件在各项工程领域中应用的越来越广泛,所面对的环境条件也更加复杂恶劣,因此对于钢结构在恶劣环境下安全性能的关注越来越多。而近十年以来由于腐蚀引起的钢结构安全事故也层... 详细信息

随着经济发展,大跨径、高强度、轻质的工程结构不断涌现,钢构件在各项工程领域中应用的越来越广泛,所面对的环境条件也更加复杂恶劣,因此对于钢结构在恶劣环境下安全性能的关注越来越多。而近十年以来由于腐蚀引起的钢结构安全事故也层出不穷,因此腐蚀带来的材料退化导致的力学性能的损失已经成为近几年关注的重点。腐蚀形式被归纳总结为四种,均匀腐蚀,点蚀,沟槽腐蚀以及边缘腐蚀。而在这些腐蚀中,点蚀是在钢结构中最常见和最具破坏性的腐蚀。点蚀是非常危险的,普遍的,和难以察觉的。近年来,随着人们对点蚀机理认识的不断深化、对事故统计分析的进一步细化,钢板结构的极限强度在点蚀影响下的退化问题逐渐受到重视。本文基于随机点蚀模拟,针对不同的荷载条件研究不同形状蚀坑对板极限承载力、局部腐蚀区域应力应变特征的影响,分析点状腐蚀削弱钢板结构性能的方式。具体工作和结论如下:1、通过改进现有的元胞机模型,设计出适合模拟海洋环境下钢板结构腐蚀的元胞机模型,并利用元胞机模拟不同腐蚀体积下点蚀在钢板上萌发和发展的过程。研究表明,利用元胞机模拟点蚀可以在三维空间中详细描述点蚀发展过程,通过与有关文献对比,其模拟结果是可靠的。2、论证在对腐蚀模型进行有限元分析中使用实体单元可靠性,论证网格密度的灵敏性和经济性,论证用于实体单元双轴压缩程序的可靠性,确保模拟结果的准确性及可靠性。研究表明,合理的划分网格,使用实体单元进行有限元分析探讨极限承载力变化是可靠的,快捷的。3、在不同荷载条件下,蚀坑内部应力分布特征有明显差异。蚀坑间区域应力分布特征受蚀坑相对位置影响较大;蚀坑距离越近,蚀坑间区域应力集中现象越明显;蚀坑内部及蚀坑间区域应力分布特征受蚀坑深度影响明显。4、在单轴承压荷载条件下,分别基于单蚀坑板、双蚀坑板、随机点蚀板研究蚀坑形状、蚀坑相对距离、蚀坑深度变化对局部腐蚀区域应力应变分布特征的影响,并根据结论分析随机点蚀条件下蚀坑对腐蚀板受压状态下表现变化规律。研究表明,不同蚀坑形状腐蚀板极限承载力差异随着腐蚀体积增大逐渐增大,当腐蚀体积达到10%时,板的塑性应变分布出现明显差异。5、在双轴承压荷载条件下,基于不同腐蚀形式(单蚀坑、双蚀坑、随机点蚀)下研究蚀坑尺寸、位置变化对局部腐蚀区域应力应变分布特征的影响,并根据结论分析随机点蚀对双轴受压腐蚀板影响规律。研究表明,圆锥形腐蚀板承载力较低,当腐蚀体积达到10%时,不同形状蚀坑板极限承载力达到最大。

关键词：钢板结构随机点蚀元胞机腐蚀体积极限强度