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1、基于焊接速度的遺傳算法在裝配中的應(yīng)用_姚競(jìng)爭(zhēng)第32卷第6期2011年6月焊接學(xué)報(bào)Vol．32JuneNo．62011TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTION基于焊接速度的遺傳算法在裝配中的應(yīng)用姚競(jìng)爭(zhēng)，韓端鋒，苗玉剛（哈爾濱工程大學(xué)船舶工程學(xué)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(dǎo)致了分段裝配工時(shí)的差異．為了準(zhǔn)確確定分段的裝配工時(shí)，提高分段裝配的效率，利用生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的模型信息，針對(duì)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(shí)間；為了縮短分段建造的時(shí)間，通過對(duì)船舶的分段劃分
2、進(jìn)行優(yōu)化，以船舶的焊接時(shí)間為目標(biāo)函數(shù)，使用遺傳算法和產(chǎn)品模型來進(jìn)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(jì)設(shè)計(jì)有效的遺傳算子和設(shè)置遺傳算法的有關(guān)運(yùn)行參數(shù)，利用適應(yīng)度目標(biāo)函數(shù)對(duì)劃方案，優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，得到一個(gè)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(hào)：TG115．28文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0253－360X（2011）06－0089－04姚競(jìng)爭(zhēng)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(xì)信息．這些信息包括與焊縫相關(guān)的零件的裝配順序號(hào)和零件號(hào)、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(zhǎng)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(gè)分段的完工時(shí)間，而分段的完工時(shí)間則是船廠在制定生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)的重要參考因素，生產(chǎn)計(jì)劃決定了船廠的人力資源利用率和設(shè)備場(chǎng)地的利用率，從而決定了造船成本和周期．為了實(shí)現(xiàn)分段裝配的優(yōu)其實(shí)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(shè)計(jì)中進(jìn)行了大量的研究工［1，2］．因此，作實(shí)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(duì)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(jì)算不同的零件組合所需要的焊接時(shí)間來進(jìn)行對(duì)比［3］1船舶焊接節(jié)點(diǎn)形式在船舶的建造過程中，常見的船舶焊接節(jié)點(diǎn)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(duì)應(yīng)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(dǎo)致分段最終的裝配工時(shí)的不同，見表1．．若能準(zhǔn)確的計(jì)算出每個(gè)分段的焊接工時(shí)，再配合工廠其它的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如設(shè)備參數(shù)、加工能力、加工場(chǎng)地限制等，就能較準(zhǔn)確地估算出分段的完工時(shí)間，給生產(chǎn)計(jì)劃的制定者提供有力的數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)而提升造船企業(yè)的造船效率，減少成本．焊接工時(shí)的統(tǒng)計(jì)非常復(fù)雜，受到長(zhǎng)度、焊接材料和設(shè)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(shè)計(jì)模型庫，很容易在TRI-收稿日期：2010－12－20基金項(xiàng)目：船舶工業(yè)國防科技
6、應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金資助項(xiàng)目（08G1．1．2）2焊接工時(shí)所包含的內(nèi)容———————————————————————————————————————————————［4］根據(jù)姜焰華等人的研究，焊接工時(shí)由施工作業(yè)時(shí)間（tJF）、分配施工時(shí)間、焊工休息以及生理需要時(shí)間（tX）、施工作業(yè)準(zhǔn)備與結(jié)束時(shí)間（tZ）組成，其中施工作業(yè)時(shí)間又包括基本施工時(shí)間（tJ）和輔助施工時(shí)間（tF）．基本施工時(shí)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(shè)備等區(qū)別，統(tǒng)計(jì)出不同情況下單位焊縫長(zhǎng)度的焊接基本時(shí)間（tj）．90焊接學(xué)報(bào)第32卷輔助
7、時(shí)間包括更換焊條時(shí)間、檢測(cè)焊縫時(shí)間和清理焊縫熔渣時(shí)間．更換焊條時(shí)間可根據(jù)公式（基本時(shí)間/焊條更換時(shí)間×更換一次焊條消耗的時(shí)間）得到，其中焊條更換時(shí)間可根據(jù)焊接位置取0.18～0．25s，焊接位置由TRIBON自動(dòng)計(jì)算得到，更換一次焊條消耗的時(shí)間可根據(jù)施工方的經(jīng)驗(yàn)取值．檢測(cè)焊縫時(shí)間可根據(jù)焊縫的空間位置查表得到單位長(zhǎng)度焊縫所需要的檢測(cè)時(shí)間，再乘以焊縫長(zhǎng)度得到．以上表明計(jì)算某條焊縫焊接工時(shí)所需的相關(guān)參數(shù)都可以通過TRIBON自動(dòng)生成的焊縫信息和施工方的經(jīng)驗(yàn)值或統(tǒng)計(jì)值計(jì)算得到，然后根據(jù)建造方針定義的各級(jí)節(jié)點(diǎn)，通過簡(jiǎn)單的二次開發(fā)，可以統(tǒng)計(jì)出各級(jí)中間產(chǎn)品的焊接工
8、時(shí)．33．1———————————————————————————————————————————————分
