舒帆　宓為建　李勛

【摘 要】 分析件雜貨碼頭設備吊裝工藝特征，總結吊裝工藝的規(guī)則，針對設備多樣性導致的決策耗時問題，采用知識工程中的知識表示方法，利用產(chǎn)生式系統(tǒng)構建吊裝工藝規(guī)則，并根據(jù)設備吊裝工藝的不同要求提出基于層次的產(chǎn)生式規(guī)則知識表示法，快速產(chǎn)生設備吊裝工藝。通過在件雜貨碼頭的實際應用，該方法可達到快速生成設備類吊裝工藝的目的。

【關鍵詞】 件雜貨碼頭；設備貨類；吊裝工藝；知識表示；產(chǎn)生式規(guī)則

件雜貨碼頭貨類繁多，規(guī)格各異，造成貨物裝卸過程十分復雜。設備作為一種貨物類型的統(tǒng)稱，包含各種運輸機械、成套設備以及一些特種設備。裝卸工藝隨著設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、工藝過程、吊裝工藝、裝載規(guī)范以及工藝流程等5個方面，其中，吊裝工藝涉及大量工屬具的使用，需要根據(jù)貨類的不同進行實時決策。件雜貨碼頭的管理較為傳統(tǒng)，甚至有時完全依靠人工處理和協(xié)調裝卸生產(chǎn)的運轉和決策，無法滿足件雜貨碼頭生產(chǎn)的信息化要求。因此，利用信息技術提高件雜貨碼頭的裝卸工藝決策水平對于件雜貨碼頭的長遠發(fā)展勢在必行，并且隨著件雜貨碼頭勞動力結構發(fā)生變化，這一需求顯得更加迫切。

工藝研究復雜多變，快速生成工藝或利用規(guī)則進行推理是各個工藝研究領域力求突破的問題。件雜貨碼頭裝卸作業(yè)的信息化程度普遍較低，以經(jīng)驗作業(yè)為主，相關的研究文獻也較少，而由此形成的工藝知識對工藝進行系統(tǒng)建模，無法對裝卸設備時的吊裝工藝進行自動推理。在碼頭勞動力結構不斷變化導致吊裝工藝經(jīng)驗流失的趨勢下，吊裝工藝的研究以及吊裝知識的表示和提取顯得尤為必要。本文在此基礎上對件雜貨碼頭設備貨類的吊裝工藝展開研究。

1 件雜貨碼頭設備吊裝工藝

1.1 設備吊裝工藝及特征

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，配合裝卸機械完成貨物裝卸和搬運所使用的各種附屬工具的總稱，是機械裝卸和搬運貨物的附屬裝置。工屬具品種、類型和規(guī)格繁多，可根據(jù)作業(yè)對象和條件配置選用。

工屬具的吊裝方法是指對于同一種工屬具所采用的不同使用方法。根據(jù)設備外形及吊裝要求，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類的配工方案。

設備吊裝工藝的選擇涉及工屬具類型的配置、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

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

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

（2）吊點的形狀。吊點的形狀分為鼻式、軸狀和鉤式。不同的吊點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。貨物的形狀分為類似箱狀或軸狀。對于箱狀貨物，需要判斷是否存在包角，并在設備吊裝過程出于對保護措施的考慮，從而決定工屬具的使用；對于軸狀貨物，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)則對吊裝工藝進行知識表示，規(guī)則的構成來自于不同影響因素的具體屬性。

2 件雜貨碼頭設備吊裝工藝規(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，即可以得出結論Q或Q規(guī)定的動作，常用于表示因果關系，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為若干結論（或動作），{Q1，Q2，…，Qm}）。

把一組領域相關的產(chǎn)生式（或稱規(guī)則）放在一起，由它們互相配合、協(xié)同動作，一個產(chǎn)生式生成的結論可供另一些產(chǎn)生式作為前提或前提的一部分來使用，以這種方式解決問題，這樣的一組產(chǎn)生式被稱為產(chǎn)生式系統(tǒng)。

2.2 設備吊裝工藝多層規(guī)則知識表示

設備吊點是否存在、吊點類型和貨物特征是進行吊裝工藝決策的關鍵。

假設設備存在吊點，基于產(chǎn)生式規(guī)則的知識可表示如下：

（1） IF貨物有吊點THEN使用吊索；

（2） IF貨物有吊點THEN吊索直接使用法；

（3） IF吊索and鼻式吊點THEN使用卸扣。

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

考慮設備外形特征條件下的產(chǎn)生式規(guī)則可表示如下：

（1）IF貨物無吊點THEN兜吊；

（2）IF兜吊and成組鋼結構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無擋頭THEN吊索纏繞兜吊使用法；

（6）IF兜吊and罐狀and無擋頭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。

通過對上述規(guī)則結論部分的分析，以“使用”開頭的規(guī)則確定了工屬具的大類，以“使用法”結尾的規(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”的知識表示部分規(guī)則如下：

（1）IF多吊索組合兜吊使用法THEN 2個兜吊吊索and 4個連接吊索and 4個卸扣and 2個支杠；

（2）IF多吊索組合兜吊使用法THEN 2個兜吊吊索and 4個連接吊索and 4個卸扣and 1個支架；

（3）IF吊索兜吊使用方法THEN 2個兜吊吊索and 2個支杠and 4個卸扣；

（4）IF吊索兜吊使用方法THEN 2個兜吊吊索and 1個支架and 4個卸扣；

（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計成前件庫（見表1），并對每一項取值進行編碼后轉化為標準前件庫。

同理，按照使用工屬具以及工屬具使用方法設計后件庫，按照上述規(guī)則形成規(guī)則庫。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)庫中是否存在左部所指明的情況，若存在，則認為匹配成功，否則為匹配失敗。匹配成功則執(zhí)行右部所規(guī)定的動作，從而構建出設備吊裝工藝生成系統(tǒng)。

3.2 實例分析

某件雜貨碼頭接到游艇貨類裝卸任務。通過對貨物屬性的描述，并與規(guī)則庫匹配，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。該推理結果在實際生產(chǎn)中得到驗證。

4 結 語

件雜貨碼頭的吊裝工藝具有明顯的多樣化特征，通過對件雜貨碼頭設備貨類吊裝工藝的分析，提取決定設備吊裝工藝的影響因素，總結現(xiàn)場吊裝經(jīng)驗，基于使用、方法和具體規(guī)格等3個層次，利用產(chǎn)生式規(guī)則對其進行表示，并根據(jù)吊裝工藝問題求解的層次性決定推理的先后順序，進一步構建前件庫、后件庫和規(guī)則庫，實現(xiàn)設備吊裝工藝的推理。以碼頭實際游艇貨類為例，系統(tǒng)推理得出安全可靠的設備吊裝工藝，驗證基于本推理方法的設備吊裝工藝生成方法可行有效。