[發(fā)明專利]裝配式混凝土結(jié)構(gòu)塔機(jī)吊裝服務(wù)調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110081704.6
• 申請(qǐng)日: 2021-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113434996B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹靜;楊阿慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06Q10/04;G06Q10/0631;G06F111/06
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種裝配式混凝土結(jié)構(gòu)塔機(jī)吊裝服務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，包括：

根據(jù)裝配式混凝土吊裝結(jié)構(gòu)的特征，計(jì)算物料請(qǐng)求任務(wù)的塔機(jī)吊裝時(shí)間；

根據(jù)所述塔機(jī)吊裝時(shí)間以最小化塔機(jī)吊裝的完工時(shí)間與拖期懲罰為目標(biāo)，建立塔機(jī)吊裝服務(wù)調(diào)度的多目標(biāo)調(diào)度優(yōu)化模型；

通過(guò)動(dòng)態(tài)搜索啟發(fā)式算法求解所述多目標(biāo)調(diào)度優(yōu)化模型，得到所有物料請(qǐng)求任務(wù)的塔機(jī)吊裝服務(wù)序列的執(zhí)行過(guò)程；

所述的根據(jù)裝配式混凝土吊裝結(jié)構(gòu)的特征，計(jì)算物料請(qǐng)求任務(wù)的塔機(jī)吊裝時(shí)間，包括：

設(shè)置每個(gè)物料請(qǐng)求任務(wù)R_m所需要的塔機(jī)吊裝總時(shí)間由4部分組成：

式中表示塔機(jī)吊鉤從當(dāng)前位置P_T移動(dòng)到R_m物料供應(yīng)位置所用的行程時(shí)間，表示吊鉤從物料供應(yīng)位置到物料需求位置所用的行程時(shí)間，T_loading表示物料的上貨時(shí)間，T_unloading表示物料的下貨時(shí)間；

以塔機(jī)位置為基準(zhǔn)建立塔機(jī)運(yùn)動(dòng)水平面坐標(biāo)系，塔機(jī)位置P_T＝(x_T,y_T)＝(0,0)，物料供應(yīng)地A位置＝(x_A,y_A)，物料需求地B位置＝(x_B,y_B)；

(1)塔機(jī)吊鉤的徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)間和角行程時(shí)間

根據(jù)塔機(jī)的制造規(guī)格確定塔機(jī)吊鉤的徑向速度(V_r)，角速度(V_a)和垂直速度(V_v)，塔機(jī)吊鉤在A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的徑向時(shí)間(T_r^(i,j))和角行程時(shí)間(T_a^(i,j))使用公式(1)和公式(2)計(jì)算,如下：

(2)塔機(jī)吊鉤的水平行程時(shí)間

根據(jù)徑向時(shí)間和角行程時(shí)間合成吊鉤在水平方向上的行程時(shí)間，考慮引入λ參數(shù)反應(yīng)徑向運(yùn)動(dòng)和角度方向上運(yùn)動(dòng)的重疊程度，λ是連續(xù)的正數(shù)，取值在0≤λ≤1之間，塔機(jī)吊鉤在A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的水平行程時(shí)間使用公式3計(jì)算：

T_h^(i,j)＝max{T_r^(i,j),T_a^(i,j)}+λ·min{T_r^(i,j)_r,T_a^(i,j)}?(3)

(3)塔機(jī)吊鉤的垂直行程時(shí)間

塔機(jī)吊鉤在A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的垂直行程時(shí)間T_v^(i,j)使用公式4計(jì)算：

式中，Z_A和Z_B分別是點(diǎn)A和B的高度坐標(biāo)，h是最小提升高度；

(4)塔機(jī)吊鉤的總行程時(shí)間

根據(jù)吊鉤水平行程時(shí)間和吊鉤垂直行程時(shí)間合成吊鉤的總行程時(shí)間T_T，如公式5所示：

T_T＝μ·(max{T_h^(i,j),T_v^(i,j)}+η·min{T_h^(i,j),T_v^(i,j)})?(5)

η,μ是連續(xù)的正數(shù)，取值在0≤η≤1，1≤μ≤∞之間，參數(shù)η表示操作者在水平和垂直方向上同時(shí)移動(dòng)吊鉤的能力；

所述的基于塔機(jī)吊裝時(shí)間以最小化塔機(jī)吊裝的完工時(shí)間與拖期懲罰為目標(biāo)，建立塔機(jī)吊裝服務(wù)調(diào)度的多目標(biāo)優(yōu)化模型，包括：

假設(shè)某施工現(xiàn)場(chǎng)塔機(jī)在進(jìn)行作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)有I個(gè)物料供應(yīng)地點(diǎn)S_i，其中i＝1,2…I，有J個(gè)物料需求地點(diǎn)D_j，j＝1,2…J，有M個(gè)物料請(qǐng)求任務(wù)R_m，m＝1,2...M，物料請(qǐng)求任務(wù)R_m的交貨期為為物料請(qǐng)求任務(wù)R_m的完工時(shí)間，α為拖期懲罰系數(shù)，為物料請(qǐng)求任務(wù)R_m的拖期時(shí)間，優(yōu)化目標(biāo)是所有任務(wù)的完工時(shí)間與拖期懲罰最短，計(jì)算方法如下：

假設(shè)：

(1)物料請(qǐng)求任務(wù)R_m之間沒(méi)有先后順序約束,且無(wú)相互影響；

(2)物料請(qǐng)求量能夠一次完成；

(3)調(diào)度時(shí)刻均已到達(dá)；

其中，決策變量為整數(shù)，表示任務(wù)R_m的執(zhí)行順序，

所述的通過(guò)動(dòng)態(tài)搜索啟發(fā)式方法求解所述吊裝服務(wù)調(diào)度的多目標(biāo)優(yōu)化模型，得到所有物料請(qǐng)求任務(wù)的塔機(jī)吊裝服務(wù)序列的執(zhí)行過(guò)程，包括：

基于物料請(qǐng)求任務(wù)序列的塔機(jī)吊裝時(shí)間計(jì)算，根據(jù)塔機(jī)工作過(guò)程中運(yùn)動(dòng)特征，通過(guò)動(dòng)態(tài)搜索啟發(fā)式方法對(duì)所述塔機(jī)吊裝服務(wù)調(diào)度的多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，具體步驟如下：

Step1初始化吊鉤位置P_T，物料供應(yīng)地集合S＝{S_i|i＝1,2,…,I},物料需求地集合D＝{D_j|j＝1,2,…,J},物料請(qǐng)求任務(wù)集合R＝{R_m|m＝1,2,…,M}，待調(diào)度任務(wù)集合R’＝R；

Step2設(shè)置循環(huán)變量z＝1；z＝M；z++；

Step3對(duì)于計(jì)算吊鉤從當(dāng)前位置P_T到R_z供應(yīng)地的行程時(shí)間具體執(zhí)行以下步驟：

(1)根據(jù)公式(1)(2)計(jì)算吊鉤徑向時(shí)間和角行程時(shí)間；

(2)結(jié)合公式(3)計(jì)算吊鉤的水平行程時(shí)間；

(3)利用公式(4)計(jì)算吊鉤垂直行程時(shí)間；

(4)結(jié)合公式(5)合成吊鉤總的行程時(shí)間；

Step4對(duì)于計(jì)算吊鉤從R_z供應(yīng)地到需求地的行程時(shí)間具體執(zhí)行以下步驟：

(1)根據(jù)公式(1)(2)計(jì)算吊鉤徑向時(shí)間和角行程時(shí)間；

(2)結(jié)合公式(3)計(jì)算吊鉤的水平行程時(shí)間；

(3)利用公式(4)計(jì)算吊鉤垂直行程時(shí)間；

(4)結(jié)合公式(5)合成吊鉤總的行程時(shí)間；

(5)根據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)裝載和卸載物料的時(shí)間T_loading和T_unloading，計(jì)算任務(wù)R₂的吊裝時(shí)間

Step5:對(duì)于選擇該任務(wù)的服務(wù)序列號(hào)記為更新待調(diào)度任務(wù)集合R’＝R’-{R_z}，已調(diào)度任務(wù)集合{R-R’}；

Step6:交貨期檢查與沖突消解

(1)循環(huán)變量n＝Z；n＝2；n--；

(2)計(jì)算完工時(shí)間

(3)從已調(diào)度任務(wù)集合{R-R’}選擇任務(wù)R，X_R＝n-1，若R沒(méi)有交貨期約束，則X_R＝n，否則結(jié)束循環(huán)，執(zhí)行Step7；

Step7:從已調(diào)度任務(wù)集合{R-R’}中選擇任務(wù)R，X_R＝Z，更新吊鉤位置P_T＝D_R；

Step8:輸出所有物料請(qǐng)求任務(wù)的吊裝服務(wù)序列。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根據(jù)裝配式混凝土吊裝結(jié)構(gòu)的特征，計(jì)算物料請(qǐng)求任務(wù)的塔機(jī)吊裝時(shí)間，包括：

根據(jù)塔機(jī)的制造規(guī)格確定塔機(jī)吊鉤的徑向速度，角速度和垂直速度，根據(jù)塔機(jī)吊鉤的徑向速度，角速度和垂直速度利用所述塔機(jī)運(yùn)動(dòng)水平面坐標(biāo)系計(jì)算出塔機(jī)吊鉤從當(dāng)前位置移動(dòng)到物料供應(yīng)位置，再?gòu)奈锪瞎?yīng)位置到物料需求位置所用的徑向時(shí)間和角行程時(shí)間，根據(jù)所述徑向時(shí)間和角行程時(shí)間計(jì)算出塔機(jī)吊鉤從當(dāng)前位置移動(dòng)到物料供應(yīng)位置，再?gòu)奈锪瞎?yīng)位置到物料需求位置所用的水平行程時(shí)間，根據(jù)從當(dāng)前位置、物料供應(yīng)位置和物料需求位置的高度計(jì)算出塔機(jī)吊鉤從當(dāng)前位置移動(dòng)到物料供應(yīng)位置，再?gòu)奈锪瞎?yīng)位置到物料需求位置所用的垂直行程時(shí)間；

將所述塔機(jī)吊鉤的水平行程時(shí)間和垂直行程時(shí)間，以及物料的上貨時(shí)間，物料的下貨時(shí)間相加得到每個(gè)物料請(qǐng)求任務(wù)所需要的塔機(jī)吊裝總時(shí)間。