件杂货码头设备吊装工艺生成方法

舒帆　宓为建　李勋

【摘 要】 分析件杂货码头设备吊装工艺特征，总结吊装工艺的规则，针对设备多样性导致的决策耗时问题，采用知识工程中的知识表示方法，利用产生式系统构建吊装工艺规则，并根据设备吊装工艺的不同要求提出基于层次的产生式规则知识表示法，快速产生设备吊装工艺。通过在件杂货码头的实际应用，该方法可达到快速生成设备类吊装工艺的目的。

【关键词】 件杂货码头；设备货类；吊装工艺；知识表示；产生式规则

件杂货码头货类繁多，规格各异，造成货物装卸过程十分复杂。设备作为一种货物类型的统称，包含各种运输机械、成套设备以及一些特种设备。装卸工艺随着设备特征的不同而不同。件杂货码头的装卸工艺包括垛型规范、工艺过程、吊装工艺、装载规范以及工艺流程等5个方面，其中，吊装工艺涉及大量工属具的使用，需要根据货类的不同进行实时决策。件杂货码头的管理较为传统，甚至有时完全依靠人工处理和协调装卸生产的运转和决策，无法满足件杂货码头生产的信息化要求。因此，利用信息技术提高件杂货码头的装卸工艺决策水平对于件杂货码头的长远发展势在必行，并且随着件杂货码头劳动力结构发生变化，这一需求显得更加迫切。

工艺研究复杂多变，快速生成工艺或利用规则进行推理是各个工艺研究领域力求突破的问题。件杂货码头装卸作业的信息化程度普遍较低，以经验作业为主，相关的研究文献也较少，而由此形成的工艺知识对工艺进行系统建模，无法对装卸设备时的吊装工艺进行自动推理。在码头劳动力结构不断变化导致吊装工艺经验流失的趋势下，吊装工艺的研究以及吊装知识的表示和提取显得尤为必要。本文在此基础上对件杂货码头设备货类的吊装工艺展开研究。

1 件杂货码头设备吊装工艺

1.1 设备吊装工艺及特征

吊装工艺属于件杂货码头装卸工艺的一部分，主要指吊装过程中工属具的配置以及工属具的使用方法。工属具是指在港口生产中，配合装卸机械完成货物装卸和搬运所使用的各种附属工具的总称，是机械装卸和搬运货物的附属装置。工属具品种、类型和规格繁多，可根据作业对象和条件配置选用。

工属具的吊装方法是指对于同一种工属具所采用的不同使用方法。根据设备外形及吊装要求，最终选择工属具的数量、尺寸、载荷等，由此制定出工属具细类的配工方案。

设备吊装工艺的选择涉及工属具类型的配置、使用方法及具体规格尺寸的确定，因此，吊装工艺问题求解具有分层次求解的特征。

1.2 影响因素分析

件杂货码头设备的吊装工艺与设备的形态和特征密切相关。通过对件杂货码头大量设备的外观分析，归纳出影响设备吊装工艺的几个因素。

（1）吊点是否存在。吊点是指设备包装外围可供设备装卸用的吊装装置。吊点是设备制造商对出厂设备在物流运输和装卸过程中安全装卸的标定位置，通常是设备重心稳性的综合考虑。吊点是否存在决定了工属具吊装方法的选择，不规则形状的设备通常具有吊点。

（2）吊点的形状。吊点的形状分为鼻式、轴状和钩式。不同的吊点形状涉及不同工属具的使用，即是否使用连接型工属具。

（3）货物的形状。货物的形状分为类似箱状或轴状。对于箱状货物，需要判断是否存在包角，并在设备吊装过程出于对保护措施的考虑，从而决定工属具的使用；对于轴状货物，需要判断是否有挡头，即货物上是否存在可以防止工属具滑动的部分，从而决定工属具的吊装方法。

这些影响因素是吊装工艺的生成依据。本文利用产生式规则对吊装工艺进行知识表示，规则的构成来自于不同影响因素的具体属性。

2 件杂货码头设备吊装工艺规则表示

2.1 产生式系统

产生式规则是指如果条件P满足，即可以得出结论Q或Q规定的动作，常用于表示因果关系，其基本形式为IF P THEN Q（其中：P为一组前提（或状态），{P1，P2，…，Pn}；Q为若干结论（或动作），{Q1，Q2，…，Qm}）。

把一组领域相关的产生式（或称规则）放在一起，由它们互相配合、协同动作，一个产生式生成的结论可供另一些产生式作为前提或前提的一部分来使用，以这种方式解决问题，这样的一组产生式被称为产生式系统。

2.2 设备吊装工艺多层规则知识表示

设备吊点是否存在、吊点类型和货物特征是进行吊装工艺决策的关键。

假设设备存在吊点，基于产生式规则的知识可表示如下：

（1） IF货物有吊点THEN使用吊索；

（2） IF货物有吊点THEN吊索直接使用法；

（3） IF吊索and鼻式吊点THEN使用卸扣。

此外，货物的外形特征对吊装工艺也存在影响，尤其在没有吊点的情况下，这也是体现吊装工艺差异性的关键因素。

考虑设备外形特征条件下的产生式规则可表示如下：

（1）IF货物无吊点THEN兜吊；

（2）IF兜吊and成组钢结构THEN使用衬垫物；

（3）IF兜吊and轴状and有挡头THEN吊索兜吊使用法；

（4）IF兜吊and罐状and有挡头THEN吊索兜吊使用法；

（5）IF兜吊and轴状and无挡头THEN吊索缠绕兜吊使用法；

（6）IF兜吊and罐状and无挡头THEN吊索缠绕兜吊使用法；

（7）IF兜吊and箱状and有包角THEN吊索兜吊使用法；

（8）IF兜吊and箱状and无包角THEN吊索兜吊使用法and使用衬垫物and使用支杠或支架；

（9）IF兜吊and挂钩位置不合适THEN多吊索组合兜吊使用法；

（10） IF多吊索组合兜吊使用法and存在固定需求THEN使用吊索作为连接件。

通过对上述规则结论部分的分析，以“使用”开头的规则确定了工属具的大类，以“使用法”结尾的规则确定了工属具的吊装方法，从而形成了规则表示的层次性，这种层次性决定了规则推理时的逻辑顺序。

同理，制定第三层次“确定工属具规格和数量”的知识表示部分规则如下：

（1）IF多吊索组合兜吊使用法THEN 2个兜吊吊索and 4个连接吊索and 4个卸扣and 2个支杠；

（2）IF多吊索组合兜吊使用法THEN 2个兜吊吊索and 4个连接吊索and 4个卸扣and 1个支架；

（3）IF吊索兜吊使用方法THEN 2个兜吊吊索and 2个支杠and 4个卸扣；

（4）IF吊索兜吊使用方法THEN 2个兜吊吊索and 1个支架and 4个卸扣；

（5）IF吊索兜吊使用方法THEN吊索的承载能力提高至1.2倍；

（6）IF吊索缠绕兜吊使用法THEN吊索的承载能力降低至0.7倍。

3 件杂货码头吊装工艺生成

3.1 件杂货码头吊装工艺推理

上述规则分为左部（前件）和右部（后件），左部表示条件，右部表示结论。综合上述规则的分析，将影响吊装工艺决策的因素及取值设计成前件库（见表1），并对每一项取值进行编码后转化为标准前件库。

同理，按照使用工属具以及工属具使用方法设计后件库，按照上述规则形成规则库。核查左部条件是否得到满足，并采用匹配方法查看数据库中是否存在左部所指明的情况，若存在，则认为匹配成功，否则为匹配失败。匹配成功则执行右部所规定的动作，从而构建出设备吊装工艺生成系统。

3.2 实例分析

某件杂货码头接到游艇货类装卸任务。通过对货物属性的描述，并与规则库匹配，系统推理得出该货物的吊装工艺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件及部分衬垫物。该推理结果在实际生产中得到验证。

4 结 语

件杂货码头的吊装工艺具有明显的多样化特征，通过对件杂货码头设备货类吊装工艺的分析，提取决定设备吊装工艺的影响因素，总结现场吊装经验，基于使用、方法和具体规格等3个层次，利用产生式规则对其进行表示，并根据吊装工艺问题求解的层次性决定推理的先后顺序，进一步构建前件库、后件库和规则库，实现设备吊装工艺的推理。以码头实际游艇货类为例，系统推理得出安全可靠的设备吊装工艺，验证基于本推理方法的设备吊装工艺生成方法可行有效。