件雜貨碼頭設(shè)備吊裝工藝生成方法

舒帆　宓為建　李勛

【摘 要】 分析件雜貨碼頭設(shè)備吊裝工藝特征，總結(jié)吊裝工藝的規(guī)則，針對(duì)設(shè)備多樣性導(dǎo)致的決策耗時(shí)問(wèn)題，采用知識(shí)工程中的知識(shí)表示方法，利用產(chǎn)生式系統(tǒng)構(gòu)建吊裝工藝規(guī)則，并根據(jù)設(shè)備吊裝工藝的不同要求提出基于層次的產(chǎn)生式規(guī)則知識(shí)表示法，快速產(chǎn)生設(shè)備吊裝工藝。通過(guò)在件雜貨碼頭的實(shí)際應(yīng)用，該方法可達(dá)到快速生成設(shè)備類(lèi)吊裝工藝的目的。

【關(guān)鍵詞】 件雜貨碼頭；設(shè)備貨類(lèi)；吊裝工藝；知識(shí)表示；產(chǎn)生式規(guī)則

件雜貨碼頭貨類(lèi)繁多，規(guī)格各異，造成貨物裝卸過(guò)程十分復(fù)雜。設(shè)備作為一種貨物類(lèi)型的統(tǒng)稱(chēng)，包含各種運(yùn)輸機(jī)械、成套設(shè)備以及一些特種設(shè)備。裝卸工藝隨著設(shè)備特征的不同而不同。件雜貨碼頭的裝卸工藝包括垛型規(guī)范、工藝過(guò)程、吊裝工藝、裝載規(guī)范以及工藝流程等5個(gè)方面，其中，吊裝工藝涉及大量工屬具的使用，需要根據(jù)貨類(lèi)的不同進(jìn)行實(shí)時(shí)決策。件雜貨碼頭的管理較為傳統(tǒng)，甚至有時(shí)完全依靠人工處理和協(xié)調(diào)裝卸生產(chǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)和決策，無(wú)法滿足件雜貨碼頭生產(chǎn)的信息化要求。因此，利用信息技術(shù)提高件雜貨碼頭的裝卸工藝決策水平對(duì)于件雜貨碼頭的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展勢(shì)在必行，并且隨著件雜貨碼頭勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這一需求顯得更加迫切。

工藝研究復(fù)雜多變，快速生成工藝或利用規(guī)則進(jìn)行推理是各個(gè)工藝研究領(lǐng)域力求突破的問(wèn)題。件雜貨碼頭裝卸作業(yè)的信息化程度普遍較低，以經(jīng)驗(yàn)作業(yè)為主，相關(guān)的研究文獻(xiàn)也較少，而由此形成的工藝知識(shí)對(duì)工藝進(jìn)行系統(tǒng)建模，無(wú)法對(duì)裝卸設(shè)備時(shí)的吊裝工藝進(jìn)行自動(dòng)推理。在碼頭勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)不斷變化導(dǎo)致吊裝工藝經(jīng)驗(yàn)流失的趨勢(shì)下，吊裝工藝的研究以及吊裝知識(shí)的表示和提取顯得尤為必要。本文在此基礎(chǔ)上對(duì)件雜貨碼頭設(shè)備貨類(lèi)的吊裝工藝展開(kāi)研究。

1 件雜貨碼頭設(shè)備吊裝工藝

1.1 設(shè)備吊裝工藝及特征

吊裝工藝屬于件雜貨碼頭裝卸工藝的一部分，主要指吊裝過(guò)程中工屬具的配置以及工屬具的使用方法。工屬具是指在港口生產(chǎn)中，配合裝卸機(jī)械完成貨物裝卸和搬運(yùn)所使用的各種附屬工具的總稱(chēng)，是機(jī)械裝卸和搬運(yùn)貨物的附屬裝置。工屬具品種、類(lèi)型和規(guī)格繁多，可根據(jù)作業(yè)對(duì)象和條件配置選用。

工屬具的吊裝方法是指對(duì)于同一種工屬具所采用的不同使用方法。根據(jù)設(shè)備外形及吊裝要求，最終選擇工屬具的數(shù)量、尺寸、載荷等，由此制定出工屬具細(xì)類(lèi)的配工方案。

設(shè)備吊裝工藝的選擇涉及工屬具類(lèi)型的配置、使用方法及具體規(guī)格尺寸的確定，因此，吊裝工藝問(wèn)題求解具有分層次求解的特征。

1.2 影響因素分析

件雜貨碼頭設(shè)備的吊裝工藝與設(shè)備的形態(tài)和特征密切相關(guān)。通過(guò)對(duì)件雜貨碼頭大量設(shè)備的外觀分析，歸納出影響設(shè)備吊裝工藝的幾個(gè)因素。

（1）吊點(diǎn)是否存在。吊點(diǎn)是指設(shè)備包裝外圍可供設(shè)備裝卸用的吊裝裝置。吊點(diǎn)是設(shè)備制造商對(duì)出廠設(shè)備在物流運(yùn)輸和裝卸過(guò)程中安全裝卸的標(biāo)定位置，通常是設(shè)備重心穩(wěn)性的綜合考慮。吊點(diǎn)是否存在決定了工屬具吊裝方法的選擇，不規(guī)則形狀的設(shè)備通常具有吊點(diǎn)。

（2）吊點(diǎn)的形狀。吊點(diǎn)的形狀分為鼻式、軸狀和鉤式。不同的吊點(diǎn)形狀涉及不同工屬具的使用，即是否使用連接型工屬具。

（3）貨物的形狀。貨物的形狀分為類(lèi)似箱狀或軸狀。對(duì)于箱狀貨物，需要判斷是否存在包角，并在設(shè)備吊裝過(guò)程出于對(duì)保護(hù)措施的考慮，從而決定工屬具的使用；對(duì)于軸狀貨物，需要判斷是否有擋頭，即貨物上是否存在可以防止工屬具滑動(dòng)的部分，從而決定工屬具的吊裝方法。

這些影響因素是吊裝工藝的生成依據(jù)。本文利用產(chǎn)生式規(guī)則對(duì)吊裝工藝進(jìn)行知識(shí)表示，規(guī)則的構(gòu)成來(lái)自于不同影響因素的具體屬性。

2 件雜貨碼頭設(shè)備吊裝工藝規(guī)則表示

2.1 產(chǎn)生式系統(tǒng)

產(chǎn)生式規(guī)則是指如果條件P滿足，即可以得出結(jié)論Q或Q規(guī)定的動(dòng)作，常用于表示因果關(guān)系，其基本形式為IF P THEN Q（其中：P為一組前提（或狀態(tài)），{P1，P2，…，Pn}；Q為若干結(jié)論（或動(dòng)作），{Q1，Q2，…，Qm}）。

把一組領(lǐng)域相關(guān)的產(chǎn)生式（或稱(chēng)規(guī)則）放在一起，由它們互相配合、協(xié)同動(dòng)作，一個(gè)產(chǎn)生式生成的結(jié)論可供另一些產(chǎn)生式作為前提或前提的一部分來(lái)使用，以這種方式解決問(wèn)題，這樣的一組產(chǎn)生式被稱(chēng)為產(chǎn)生式系統(tǒng)。

2.2 設(shè)備吊裝工藝多層規(guī)則知識(shí)表示

設(shè)備吊點(diǎn)是否存在、吊點(diǎn)類(lèi)型和貨物特征是進(jìn)行吊裝工藝決策的關(guān)鍵。

假設(shè)設(shè)備存在吊點(diǎn)，基于產(chǎn)生式規(guī)則的知識(shí)可表示如下：

（1） IF貨物有吊點(diǎn)THEN使用吊索；

（2） IF貨物有吊點(diǎn)THEN吊索直接使用法；

（3） IF吊索and鼻式吊點(diǎn)THEN使用卸扣。

此外，貨物的外形特征對(duì)吊裝工藝也存在影響，尤其在沒(méi)有吊點(diǎn)的情況下，這也是體現(xiàn)吊裝工藝差異性的關(guān)鍵因素。

考慮設(shè)備外形特征條件下的產(chǎn)生式規(guī)則可表示如下：

（1）IF貨物無(wú)吊點(diǎn)THEN兜吊；

（2）IF兜吊and成組鋼結(jié)構(gòu)THEN使用襯墊物；

（3）IF兜吊and軸狀and有擋頭THEN吊索兜吊使用法；

（4）IF兜吊and罐狀and有擋頭THEN吊索兜吊使用法；

（5）IF兜吊and軸狀and無(wú)擋頭THEN吊索纏繞兜吊使用法；

（6）IF兜吊and罐狀and無(wú)擋頭THEN吊索纏繞兜吊使用法；

（7）IF兜吊and箱狀and有包角THEN吊索兜吊使用法；

（8）IF兜吊and箱狀and無(wú)包角THEN吊索兜吊使用法and使用襯墊物and使用支杠或支架；

（9）IF兜吊and掛鉤位置不合適THEN多吊索組合兜吊使用法；

（10） IF多吊索組合兜吊使用法and存在固定需求THEN使用吊索作為連接件。

通過(guò)對(duì)上述規(guī)則結(jié)論部分的分析，以“使用”開(kāi)頭的規(guī)則確定了工屬具的大類(lèi)，以“使用法”結(jié)尾的規(guī)則確定了工屬具的吊裝方法，從而形成了規(guī)則表示的層次性，這種層次性決定了規(guī)則推理時(shí)的邏輯順序。

同理，制定第三層次“確定工屬具規(guī)格和數(shù)量”的知識(shí)表示部分規(guī)則如下：

（1）IF多吊索組合兜吊使用法THEN 2個(gè)兜吊吊索and 4個(gè)連接吊索and 4個(gè)卸扣and 2個(gè)支杠；

（2）IF多吊索組合兜吊使用法THEN 2個(gè)兜吊吊索and 4個(gè)連接吊索and 4個(gè)卸扣and 1個(gè)支架；

（3）IF吊索兜吊使用方法THEN 2個(gè)兜吊吊索and 2個(gè)支杠and 4個(gè)卸扣；

（4）IF吊索兜吊使用方法THEN 2個(gè)兜吊吊索and 1個(gè)支架and 4個(gè)卸扣；

（5）IF吊索兜吊使用方法THEN吊索的承載能力提高至1.2倍；

（6）IF吊索纏繞兜吊使用法THEN吊索的承載能力降低至0.7倍。

3 件雜貨碼頭吊裝工藝生成

3.1 件雜貨碼頭吊裝工藝推理

上述規(guī)則分為左部（前件）和右部（后件），左部表示條件，右部表示結(jié)論。綜合上述規(guī)則的分析，將影響吊裝工藝決策的因素及取值設(shè)計(jì)成前件庫(kù)（見(jiàn)表1），并對(duì)每一項(xiàng)取值進(jìn)行編碼后轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)前件庫(kù)。

同理，按照使用工屬具以及工屬具使用方法設(shè)計(jì)后件庫(kù)，按照上述規(guī)則形成規(guī)則庫(kù)。核查左部條件是否得到滿足，并采用匹配方法查看數(shù)據(jù)庫(kù)中是否存在左部所指明的情況，若存在，則認(rèn)為匹配成功，否則為匹配失敗。匹配成功則執(zhí)行右部所規(guī)定的動(dòng)作，從而構(gòu)建出設(shè)備吊裝工藝生成系統(tǒng)。

3.2 實(shí)例分析

某件雜貨碼頭接到游艇貨類(lèi)裝卸任務(wù)。通過(guò)對(duì)貨物屬性的描述，并與規(guī)則庫(kù)匹配，系統(tǒng)推理得出該貨物的吊裝工藝包括采用吊索兜吊使用方法，配置吊索2件、卸扣4件、支杠2件及部分襯墊物。該推理結(jié)果在實(shí)際生產(chǎn)中得到驗(yàn)證。

4 結(jié) 語(yǔ)

件雜貨碼頭的吊裝工藝具有明顯的多樣化特征，通過(guò)對(duì)件雜貨碼頭設(shè)備貨類(lèi)吊裝工藝的分析，提取決定設(shè)備吊裝工藝的影響因素，總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)吊裝經(jīng)驗(yàn)，基于使用、方法和具體規(guī)格等3個(gè)層次，利用產(chǎn)生式規(guī)則對(duì)其進(jìn)行表示，并根據(jù)吊裝工藝問(wèn)題求解的層次性決定推理的先后順序，進(jìn)一步構(gòu)建前件庫(kù)、后件庫(kù)和規(guī)則庫(kù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備吊裝工藝的推理。以碼頭實(shí)際游艇貨類(lèi)為例，系統(tǒng)推理得出安全可靠的設(shè)備吊裝工藝，驗(yàn)證基于本推理方法的設(shè)備吊裝工藝生成方法可行有效。