上海交通大学学报 ›› 2023, Vol. 57 ›› Issue (1): 24-35.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.287
所属专题: 《上海交通大学学报》2023年“船舶海洋与建筑工程”专题
收稿日期:
2021-08-05
修回日期:
2021-08-27
出版日期:
2023-01-28
发布日期:
2023-01-13
通讯作者:
田凌
E-mail:tianling@tsinghua.edu.cn.
作者简介:
陈俊宇(1993-),博士生,研究方向为工业数据挖掘.
基金资助:
Received:
2021-08-05
Revised:
2021-08-27
Online:
2023-01-28
Published:
2023-01-13
Contact:
TIAN Ling
E-mail:tianling@tsinghua.edu.cn.
摘要:
船舶分段转运保障了分段在各个工艺之间的有序流动,但消耗了大量成本.船厂管理者需要监测实际转运过程,特别是监测因堆场内分段互相阻挡和返工产生的两类非生产性转运.S船厂由于场地紧张必须一场多用,现有监测技术难以从分段时空数据中获取分段状态,进而难以实现两类非生产性转运的监测.针对这个问题,研究了转运过程中分段状态的时序转化规律和耗时特征,建立了4个隐马尔可夫模型并使用有监督的方法学习其参数,通过维特比算法实现了分段状态识别,其在测试集上的准确率最高达到了93.5%.将其中1个隐马尔可夫模型应用于船厂分段时空数据,实现了船厂的两类非生产性转运的监测,根据监测结果为优化船厂分段转运过程提出初步建议.
中图分类号:
陈俊宇, 田凌. 基于船厂分段时空数据的分段状态识别及转运监测[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(1): 24-35.
CHEN Junyu, TIAN Ling. Ship Block State Identification and Transfer Monitoring Based on Time-Site Data of Blocks[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2023, 57(1): 24-35.
表4
4个HMM推理的分段状态结果
分段状态 | 真实 数/次 | HMM1 | HMM2 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
准确 数/次 | 错判为 | 错判 数/次 | 准确 率/% | 准确 数/次 | 错判为 | 错判 数/次 | 准确 率/% | ||
堆场周转 | 450 | 407 | 组装,预舾装, 预总组 | 17, 22, 4 | 90.4 | 419 | 预舾装,组装, 预总组 | 25, 2, 4 | 93.1 |
组装 | 121 | 120 | 堆场周转 | 1 | 99.2 | 118 | 堆场周转 | 3 | 97.5 |
预舾装 | 49 | 23 | 堆场周转, 组装 | 25, 1 | 46.9 | 31 | 堆场周转 | 18 | 63.3 |
冲砂打磨 | 59 | 59 | — | — | 100.0 | 59 | — | — | 100.0 |
喷漆 | 58 | 58 | — | — | 100.0 | 58 | — | — | 100.0 |
预总组 | 32 | 31 | 堆场周转 | 1 | 96.9 | 31 | 堆场周转 | 1 | 96.9 |
总计 | 769 | 698 | — | 71 | 90.8 | 716 | — | 53 | 93.1 |
分段状态 | 真实 数/次 | HMM3 | HMM4 | ||||||
准确 数/次 | 错判为 | 错判 数/次 | 准确 率/% | 准确 数/次 | 错判为 | 错判 数/次 | 准确 率/% | ||
堆场周转 | 450 | 418 | 预舾装,组装, 预总组 | 23, 5, 4 | 92.9 | 430 | 预舾装,组装, 预总组 | 15, 1, 4 | 95.6 |
组装 | 121 | 120 | 堆场周转 | 1 | 99.2 | 118 | 堆场周转 | 3 | 97.5 |
预舾装 | 49 | 24 | 堆场周转 | 25 | 49.0 | 24 | 堆场周转 | 25 | 49.0 |
冲砂打磨 | 59 | 57 | 喷漆 | 2 | 96.6 | 59 | — | — | 100.0 |
喷漆 | 58 | 58 | — | — | 100.0 | 58 | — | — | 100.0 |
预总组 | 32 | 31 | 堆场周转 | 1 | 96.9 | 30 | 堆场周转 | 2 | 93.8 |
总计 | 769 | 708 | — | 61 | 92.1 | 719 | — | 50 | 93.5 |
[1] | KIM K T, KIM H J, CHOI S H. Heuristic algorithms for assigning ship assembly blocks to storage locations at a shipyard[J]. Journal of International Logistics & Trade, 2017, 15(3): 83-90. |
[2] | PARK C, SEO J. Assembly block storage location assignment problem: Revisited[J]. Production Planning & Control, 2009, 20(3): 216-226. |
[3] | 陶宁蓉, 蒋祖华, 刘建峰. 带时间窗约束的船体分段空间调度问题[J]. 计算机集成制造系统, 2010, 16(12): 2674-2679. |
TAO Ningrong, JIANG Zuhua, LIU Jianfeng. Spatial scheduling problem with time window constraint for block assembly in shipbuilding[J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2010, 16(12): 2674-2679. | |
[4] | 陶宁蓉. 船舶分段建造过程中的资源调度优化研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2013. |
TAO Ningrong. Research on resource scheduling problems during ship block assembly process[D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2013. | |
[5] | 陈凯, 蒋祖华, 刘建峰, 等. 带有进场时间窗的船舶分段堆场调度[J]. 上海交通大学学报, 2016, 50 (9): 1390-1398. |
CHEN K, JIANG ZH, LIU JF, et al. Shipbuilding yard scheduling with block inbound time window[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2016, 50 (9): 1390-1398. | |
[6] | 李柏鹤, 蒋祖华, 陶宁蓉, 等. 基于混合优化算法的船舶分段堆场间调度研究[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2018, 39 (12): 2025-2032. |
LI Baihe, JIANG Zuhua, TAO Ningrong, et al. Research on dispatch of blocks between stockyards based on hybrid optimization algorithm[J]. Journal of Harbin Engineering University, 2018, 39(12): 2025-2032. | |
[7] | 李柏鹤, 蒋祖华, 陶宁蓉, 等. 考虑平板车合作运输的船舶分段堆场间调度[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(7): 718-727. |
LI Baihe, JIANG Zuhua, TAO Ningrong, et al. Ship block transportation scheduling considering cooperative transportation of flatcars[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2020, 54(7): 718-727. | |
[8] |
MUN S, AN J, LEE J. Real time transporter locating system for shipyard through GNSS and IMU sensor[J]. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 2019, 56(5): 439-446.
doi: 10.3744/SNAK.2019.56.5.439 URL |
[9] | PARK J G, OH J S, LEE S R, et al. Location determination system for transport path optimization of block transporter[J]. The Journal of Korea Information and Communications Society, 2014, 39C(7): 589-596. |
[10] |
SONG K S, LEE S, CHO D Y. Smart device based localization for ship block logistics[J]. Journal of Korea Multimedia Society, 2012, 15(12): 1506-1516.
doi: 10.9717/kmms.2012.15.12.1506 URL |
[11] |
CHA J H, CHO D Y, RUY W S, et al. Development of optimal planning system for operating transporters in shipyard[J]. Korean Journal of Computational Design and Engineering, 2016, 21(2): 177-185.
doi: 10.7315/CADCAM.2016.177 URL |
[12] | 张恒, 向祖权, 王冲, 等. 船体分段外场物流实时综合监控系统[J]. 造船技术, 2019(4): 83-88. |
ZHANG Heng, XIANG Zuquan, WANG Chong, et al. Real-time integrated monitoring system of hull block outfield logistics[J]. Marine Technology, 2019(4): 83-88, 92. | |
[13] |
LEE S K, KIM B, HUH M, et al. Mining transportation logs for understanding the after-assembly block manufacturing process in the shipbuilding industry[J]. Expert Systems With Applications, 2013, 40(1): 83-95.
doi: 10.1016/j.eswa.2012.07.033 URL |
[14] |
VAN DER AALST W M P, VAN DONGEN B F, HERBST J, et al. Workflow mining: A survey of issues and approaches[J]. Data & Knowledge Engineering, 2003, 47(2): 237-267.
doi: 10.1016/S0169-023X(03)00066-1 URL |
[15] |
VAN DER AALST W M P, WEIJTERS A J M M. Process mining: A research agenda[J]. Computers in Industry, 2004, 53(3): 231-244.
doi: 10.1016/j.compind.2003.10.001 URL |
[16] |
VAN DER AALST W, WEIJTERS T, MARUSTER L. Workflow mining: Discovering process models from event logs[J]. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, 2004, 16(9): 1128-1142.
doi: 10.1109/TKDE.2004.47 URL |
[17] | 陈好楠, 杨勇, 周同明, 等. 基于层次聚类的船舶建造分段运输日志分析[J]. 造船技术, 2020(4): 79-84. |
CHEN Haonan, YANG Yong, ZHOU Tongming, et al. Analysis of shipbuilding block assembly transportation log based on hierarchical clustering[J]. Marine Technology, 2020(4): 79-84. | |
[18] | RUSSELL S J, NORVIG P. Artificial intelligence: A modern approach[M]. 3rd ed. Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education, Inc., 2010. |
[19] |
BAUM L E, PETRIE T, SOULES G, et al. A maximization technique occurring in the statistical analysis of probabilistic functions of Markov chains[J]. The Annals of Mathematical Statistics, 1970, 41(1): 164-171.
doi: 10.1214/aoms/1177697196 URL |
[20] |
VITERBI A. Error bounds for convolutional codes and an asymptotically optimum decoding algorithm[J]. IEEE Transactions on Information Theory, 1967, 13(2): 260-269.
doi: 10.1109/TIT.1967.1054010 URL |
[21] |
RABINER L R. A tutorial on hidden Markov models and selected applications in speech recognition[J]. Proceedings of the IEEE, 1989, 77(2): 257-286.
doi: 10.1109/5.18626 URL |
[22] |
BAUM L E, PETRIE T. Statistical inference for probabilistic functions of finite state Markov chains[J]. The Annals of Mathematical Statistics, 1966, 37(6): 1554-1563.
doi: 10.1214/aoms/1177699147 URL |
[1] | 邢志伟, 阚犇, 刘子硕, 李彪, 罗谦. 基于改进YOLOX-s的机场跑道冰雪状态感知[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(10): 1292-1304. |
[2] | 李擎, 皇甫玉彬, 李江昀, 杨志方, 陈鹏, 王子涵. UConvTrans:全局和局部信息交互的双分支心脏图像分割[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(5): 570-581. |
[3] | 段继忠, 钱青青. 基于SIDWT和迭代自一致性的快速并行成像重建方法[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(5): 582-592. |
[4] | 黄鹤, 胡凯益, 李战一, 王会峰, 茹锋, 王珺. 融合MCAP和GRTV正则化的无人机航拍建筑物图像去雾方法[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(3): 366-378. |
[5] | 韩明月, 王英林. 基于预训练语言模型的语法错误纠正方法[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(11): 1554-1560. |
[6] | 朱文敏, 骆晓萌, 范秀敏, 张磊, 蔡俊祺. 基于完整可达域分析的虚拟人作业姿态生成方法[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(10): 1409-1419. |
[7] | 程斌, 黄斌, 李得睿. 基于平行激光测距的图像自标定方法[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(7): 850-857. |
[8] | 闫青, 鲁建厦, 江伟光, 邵益平, 汤洪涛, 李英德. 考虑双端口布局的紧致化仓储系统堆垛机路径优化[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(7): 858-867. |
[9] | 郭涛, 刘明明, 曹蕾, 胡京招, 洪国军, 尤云祥. 疏浚泵内泥沙颗粒的瞬态追踪数值方法[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(5): 656-663. |
[10] | 李钰, 杨道勇, 刘玲亚, 王易因. 利用生成对抗网络实现水下图像增强[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(2): 134-142. |
[11] | 黄鹤, 吴琨, 李昕芮, 王珺, 王会峰, 茹锋. 自适应插值飞蛾扑火优化的多特征粒子滤波车辆跟踪算法[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(2): 143-155. |
[12] | 郭加伟, 许志杰, 何其昌. 虚拟装配手势库设计及人机工效评估优化[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(2): 127-133. |
[13] | 杨逸文, 贺越生, 王春香, 杨明. 一种面向固态激光雷达的简易标定与验证方法[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(S2): 98-102. |
[14] | 张峻宁, 苏群星, 王成, 徐超, 李一宁. 一种改进变换网络的域自适应语义分割网络[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(9): 1158-1168. |
[15] | 周俊杰, 余建波. 基于机器视觉的加工刀具磨损量在线测量[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(6): 741-749. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||