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1、基于焊接速度的遺傳算法在裝配中的應用_姚競爭第32卷第6期2011年6月焊接學報Vol．32JuneNo．62011TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTION基于焊接速度的遺傳算法在裝配中的應用姚競爭，韓端鋒，苗玉剛（哈爾濱工程大學船舶工程學院，哈爾濱150001）摘要：在分段裝配中，焊縫位置和焊縫類型的不同導致了分段裝配工時的差異．為了準確確定分段的裝配工時，提高分段裝配的效率，利用生產(chǎn)設計中的模型信息，針對分段裝配中的不同焊縫位置和焊縫類型，分別定義不同的焊接時間；為了縮短分段建造的時間，通過對船舶的分段劃分
2、進行優(yōu)化，以船舶的焊接時間為目標函數(shù)，使用遺傳算法和產(chǎn)品模型來進行船舶裝配樹結(jié)構(gòu)的優(yōu)化．通過生成船舶裝配樹結(jié)構(gòu)中的各種裝配計設計有效的遺傳算子和設置遺傳算法的有關(guān)運行參數(shù)，利用適應度目標函數(shù)對劃方案，優(yōu)化結(jié)果進行評估，得到一個優(yōu)化的船舶分段搭載系統(tǒng)．關(guān)鍵詞：分段裝配；焊接速度；遺傳算法；產(chǎn)品模型；系統(tǒng)優(yōu)化———————————————————————————————————————————————中圖分類號：TG115．28文獻標識碼：A文章編號：0253－360X（2011）06－0089－04姚競爭0序言BON中得到分段建造過程中的所有零件裝配信
3、息以及所有裝配焊縫的詳細信息．這些信息包括與焊縫相關(guān)的零件的裝配順序號和零件號、零件間的焊接工藝信息、零件的焊接位置、零件的連接類型、焊縫的長度、零件間的焊接方式等．其中焊接工藝又包括該焊縫的坡口、材質(zhì)、焊腳、焊喉、焊道層數(shù)、間斷焊的比例等等．分段焊接是船舶在建造過程中的主要工作之一，裝配工人焊接的效率和焊接的質(zhì)量直接決定了整個分段的完工時間，而分段的完工時間則是船廠在制定生產(chǎn)計劃時的重要參考因素，生產(chǎn)計劃決定了船廠的人力資源利用率和設備場地的利用率，從而決定了造船成本和周期．為了實現(xiàn)分段裝配的優(yōu)其實質(zhì)上就是焊接形式的優(yōu)化及焊縫位置的優(yōu)化，化和零件的
4、不同組合優(yōu)化．關(guān)于焊縫位置的優(yōu)化概念已經(jīng)在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中進行了大量的研究工［1，2］．因此，作實現(xiàn)分段裝配優(yōu)化的主要問題是船舶結(jié)構(gòu)焊接形式的優(yōu)化問題．零件的不同組合對焊接的形式有較大的影響，所以優(yōu)化中———————————————————————————————————————————————不僅要考慮分段的建造順序的優(yōu)化，而且還要考慮中間產(chǎn)品的建造優(yōu)化問題，可以通過計算不同的零件組合所需要的焊接時間來進行對比［3］1船舶焊接節(jié)點形式在船舶的建造過程中，常見的船舶焊接節(jié)點形T2為式有如圖1所示的幾種焊接形式，圖1中T1，W為焊角高度，A，D，K，Q為
5、不同的坡口板材厚度，形式．不同的焊接形式及板厚對應的焊角高度、焊喉及焊道層數(shù)不同，造成最后的焊接工作量的差異，從而導致分段最終的裝配工時的不同，見表1．．若能準確的計算出每個分段的焊接工時，再配合工廠其它的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如設備參數(shù)、加工能力、加工場地限制等，就能較準確地估算出分段的完工時間，給生產(chǎn)計劃的制定者提供有力的數(shù)據(jù)支撐，進而提升造船企業(yè)的造船效率，減少成本．焊接工時的統(tǒng)計非常復雜，受到長度、焊接材料和設備、焊接類型和位置、工人素質(zhì)等各方面因素的影響．通過前期的生產(chǎn)設計模型庫，很容易在TRI-收稿日期：2010－12－20基金項目：船舶工業(yè)國防科技
6、應用基礎研究基金資助項目（08G1．1．2）2焊接工時所包含的內(nèi)容———————————————————————————————————————————————［4］根據(jù)姜焰華等人的研究，焊接工時由施工作業(yè)時間（tJF）、分配施工時間、焊工休息以及生理需要時間（tX）、施工作業(yè)準備與結(jié)束時間（tZ）組成，其中施工作業(yè)時間又包括基本施工時間（tJ）和輔助施工時間（tF）．基本施工時間可以利用在TRIBON系統(tǒng)中定義的焊接工藝信息，再根據(jù)焊縫的連接類型、焊接位置、焊接設備等區(qū)別，統(tǒng)計出不同情況下單位焊縫長度的焊接基本時間（tj）．90焊接學報第32卷輔助
7、時間包括更換焊條時間、檢測焊縫時間和清理焊縫熔渣時間．更換焊條時間可根據(jù)公式（基本時間/焊條更換時間×更換一次焊條消耗的時間）得到，其中焊條更換時間可根據(jù)焊接位置取0.18～0．25s，焊接位置由TRIBON自動計算得到，更換一次焊條消耗的時間可根據(jù)施工方的經(jīng)驗取值．檢測焊縫時間可根據(jù)焊縫的空間位置查表得到單位長度焊縫所需要的檢測時間，再乘以焊縫長度得到．以上表明計算某條焊縫焊接工時所需的相關(guān)參數(shù)都可以通過TRIBON自動生成的焊縫信息和施工方的經(jīng)驗值或統(tǒng)計值計算得到，然后根據(jù)建造方針定義的各級節(jié)點，通過簡單的二次開發(fā)，可以統(tǒng)計出各級中間產(chǎn)品的焊接工
8、時．33．1———————————————————————————————————————————————分
