基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化系统及方法与流程

本发明属于智能建造，具体涉及基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化系统及方法。

背景技术：

1、预制构件生产车间的布置通常需要同时处理工艺流向、设备外形、通道净宽、吊装范围、地坪承载和安全间距等约束。设计人员在建立cad/bim模型后，会根据产品类型、产量计划、工艺路线和设备清单形成设施布置方案，并通过碰撞检查、通道检查和吊装覆盖检查判断方案是否具备实施条件。

2、现有数字化布局工具在处理车间物流时，常把设备中心、工艺接口或吊运接口之间的直角距离、欧氏距离或通道路径作为搬运代价。该处理方式便于统一建模，也适合叉车、agv或人工搬运等依赖通道路径的场景。对于采用桥式起重机转运大型预制构件的车间，桥架运动轴和小车运动轴的运行速度不同，且在允许同时运行时，实际水平吊运用时与吊运方向有关。若仍只使用单一距离值进行评价，方向不同但距离相同的吊运任务可能得到相同成本，候选布局的排序难以反映桥式起重机的作业节奏。

3、在工程复核环节，设计人员还需要确认吊运接口是否位于桥式起重机覆盖边界内，确认评价记录是否与cad/bim模型中的设施坐标、通道布置和吊运接口一致。若布局软件未将桥式起重机的并行动作规律、吊运接口位置、物流频次和约束校核联动处理，推荐方案可能需要较多人工复查和调整，影响预制构件生产车间布局设计的复核效率和方案稳定性。

技术实现思路

1、本发明旨在提供基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化系统及方法，解决了背景技术中提出的技术问题。

2、为了实现上述的发明目的，本发明提供如下的技术方案。

3、基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化方法，应用于包含桥式起重机的预制构件生产车间cad/bim模型，包括：

4、采集车间基础数据、生产需求、桥架水平运行速度和小车水平运行速度；

5、建立车间基础模型和设施布局对象信息，并基于所述车间基础模型和所述设施布局对象信息建立布局约束集合；

6、根据所述生产需求建立物流关系，将物流边划分为桥式起重机吊运集合与其他搬运集合；

7、在桥架运动轴和小车运动轴允许同时运行的条件下，针对所述桥式起重机吊运集合，根据吊运接口点之间沿所述桥架运动轴和所述小车运动轴的水平位移分别确定桥架单独完成位移所需的时间和小车单独完成位移所需的时间，以其中较长时间确定水平搬运时间，并根据所述桥架单独完成位移所需的时间与所述小车单独完成位移所需的时间之间的接近程度确定同步利用度；

8、根据预设水平搬运时间生成表征可达区域的等时矩形结构场，并根据所述桥架单独完成位移所需的时间与所述小车单独完成位移所需的时间相等的关系生成同步匹配脊线；

9、利用所述水平搬运时间、所述同步利用度和所述布局约束集合建立综合评价函数，对候选布局进行优化；

10、在所述cad/bim模型中复核所述等时矩形结构场、所述同步匹配脊线、所述水平搬运时间和所述同步利用度的一致性，并输出推荐布局方案。

11、与现有技术相比，本发明具有如下实质性特点和显著进步：

12、本发明在车间cad/bim模型中引入桥架水平运行速度、小车水平运行速度、吊运接口点和布局约束集合，将桥式起重机水平吊运按桥架运动轴与小车运动轴并行用时进行评价，并结合同步利用度、可达区域图层、同步匹配脊线和综合评价函数完成候选布局优化及复核；相较仅以直角距离、欧氏距离或通道最短路计量搬运代价的方式，能够更准确区分相同距离但方向不同的吊运关系，提高吊运评价与车间设备布置的匹配度，减少同步失配对方案排序的影响，并在不改变桥式起重机、生产设备和车间建筑的前提下，为推荐布局方案提供可复核的cad/bim依据。

1.基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化方法，应用于包含桥式起重机的预制构件生产车间cad/bim模型，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化方法，其特征在于，采集车间基础数据、生产需求、桥架水平运行速度和小车水平运行速度，包括：

3.根据权利要求1所述的基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化方法，其特征在于，建立车间基础模型和设施布局对象信息，并基于所述车间基础模型和所述设施布局对象信息建立布局约束集合，包括：

4.根据权利要求1所述的基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化方法，其特征在于，根据所述生产需求建立物流关系，将物流边划分为桥式起重机吊运集合与其他搬运集合，包括：

5.根据权利要求1所述的基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化方法，其特征在于，确定水平搬运时间，包括：

6.根据权利要求1所述的基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化方法，其特征在于，生成等时矩形结构场和同步匹配脊线，包括：

7.根据权利要求1所述的基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化方法，其特征在于，所述综合评价函数包括吊运时间成本、同步失配成本、其他物流距离成本、邻接惩罚、空间惩罚和安全惩罚，其中，所述吊运时间成本由所述桥式起重机吊运集合的物流频次和所述水平搬运时间确定，所述同步失配成本由所述桥式起重机吊运集合的物流频次和所述同步利用度确定，所述其他物流距离成本由所述其他搬运集合的物流频次和预设的非桥式起重机搬运距离评价结果确定。

8.根据权利要求1所述的基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化方法，其特征在于，在所述cad/bim模型中复核所述等时矩形结构场、所述同步匹配脊线、所述水平搬运时间和所述同步利用度的一致性，包括：

9.一种基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化系统，其特征在于，包括数据采集模块、基础模型构建模块、设施对象库构建模块、物流关系建模模块、双轴同步结构场构建模块、约束建模模块、综合评价模块、布局优化模块、cad/bim几何验证模块和成果输出模块；

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述的基于智能建造的预制构件生产车间设施布局优化方法。