制造车间布局优化方法研究与系统实现

发布时间：2021-01-01 16:05

　　车间布局设计是制造系统规划中的重要一环,其结果对生产系统运行过程中的物料搬运费用、搬运效率,乃至系统的实际产能、生产效率等均有重大影响。尽管车间布局设计研究一直方兴未艾,但由于问题的NP-难属性及实际布局问题的多样性,这些研究还远不能说充分、彻底;而随着制造理念和制造模式的发展变化,现有的大量设计模型及求解算法也已经越来越难以适应现代制造车间布局设计的需要。本文针对现代制造车间的特点,全面考察了车间布局从总体规划到详细设计各个阶段所面临的关键设计问题及要素,并就其优化建模、模型求解算法,以及可视化辅助设计等方面分别进行了研究。首先,针对传统布局设计采用分步、孤立的设计模式易导致系统最终设计结果偏离全局最优解的缺点,基于并行设计思想提出了一种可操作的、集成化的车间布局设计框架。按照这一框架,设计过程中相互影响较大、耦合关系较紧密的环节被作为一个整体加以考虑,避免问题解空间因为解耦而遭受损失,从方法上保证了优化设计的整体质量,为后续研究打下了基础。其次,从物流成本的角度研究了产品设计/工艺规划、制造单元分组,以及单元布局设计三者之间的内在联系,提出了考虑产品多工艺路线的单元构建与设备布局的... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

布局输出结果（虚线指明单元I/O点位置）

(a)n=15 (b)n=20(c)n=30图3.13 单元数n=15,20,30问题布局结果3.7 本章小结单元系统布局问题与传统的方块布局问题有一定的相似性，但同时也存在着形状约束、I/O 点位置约束等方面的重大差异。这些差异使得方块布局模型并不适用于单元系统布局问题的求解。割树是表达单元间相对位置关系的有力工具。基于割树建模思想，提出了一种求解单元系统布局的有效模型，其中考虑了单元形状约束、I/O 点位置约束及单元放置方向对布局结果的影响。研究了割树编码解码问题。针对以往研究中普遍存在的损害解空间、需要修复操作以保证解的合法性等局限，基于二叉树顺序等价字符串的表达形式提出了一种新的统一字符集编码/解码方法，解决了割树与编码的相互映射问题。运用该编码技术，设计开发了一个基于 GA 和 SA 的混合智能优化算法，并以相关实验验证了该算法的有效性，取得了满意的效果。

布局结果

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于遗传算法的车间设备虚拟布局优化技术研究[J]. 陈希,王宁生.  东南大学学报(自然科学版). 2004(05)
[4]三维仿真技术在车间布局设计中应用的研究[J]. 许立,李伟峰,施志辉,王秀伦.  机床与液压. 2004(08)
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[6]物流网络设计建模与求解算法研究[J]. 李志华,王启富,钟毅芳,周亦波.  机械工程学报. 2003(02)
[7]单元制造系统布局模型及其求解[J]. 周亦波,李志华,戴同,钟毅芳.  华中科技大学学报(自然科学版). 2002(01)
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本文编号：2951588