典型优化问题的遗传算法求解—7布局设计问题.pdf

典型问题 布局设计问题 (Layout Design Problem) 东北大学 系统工程研究所 2014.09 典型优化问题的模型与算法-R03 设备布局设计问题  设备布局设计一直是跨学科的研究课题。  设备布局的发展过程中既包含艺术因素又包含科学因素。  最近这一课题得到运筹学和管理科学工作者的极大关注。  制造系统物理布局优化设计，是在系统设计初期必须解决的重 要问题之一。  在制造业中，总经营费用的20%～50%是物料搬用费用，而优良的设 备布局可以使这个费用减少10%～30% ；  此外，在工厂车间的生产活动中，物料真正处于加工检验状态的时间 只占生产周期的10%左右，而其余的大概90%的时间都处于停滞和搬 用状态，而优良的设备布局能加快物料处理效率，减少在制品停留， 提高企业生产率，减少产品生产周期。  布局决策的好处可以在系统实现和系统运行过程中体现出来。  好的布局方案为有效地利用系统提供了必要的基础。但是获得这样的 解决方案，却是一项复杂的任务。  在制造环境中，布局设计是指：  在确定的区域内最适宜地安排物理设备，如车间或机器。  通常设计准则是最小化物料储运费用。  此外，还要综合考虑布局的美观性，操作的舒适性以及生产的安全性 等因素。 典型优化问题的模型与算法-R03 2 例如：钢管生产车间设施布局设计  一个钢管生产车间包括很多设备，例如：辊底炉，润滑烘干炉，高速 冷轧管生产线，精密冷轧管机生产线，高精密链式冷拔拉管机组生产 线，维修车床，精密矫直机组，切割机等。  钢管的生产是工艺流转性生产活动，合理的布局应在满足生产工艺的 前提下，使物料搬运距离最短（同时也要考虑安全事故低、搬运冲突 少等问题）。  生产工艺决定了产品在不同设备之间的运输顺序，机器的布局影响的 是运输距离，乘以单位运输成本，就构成运输费用。 典型优化问题的模型与算法-R03 3 机器布局问题  柔性机器系统设计 柔性机器系统的设计包括机器和工作站的布局。 柔性机器系统中机器的布局通常是由所采用的物料 储运设备类型决定的。  物料储运设备： 物料储运机器人;  自动引导车(AGV);  门式机器人。  机器布局的四种基本类型：  线形单行;  线形双行; 环形单行;  多行。 典型优化问题的模型与算法-R03 4 机器布局问题  机器布局的四种基本类型：  由一个AGV 服务的机器趋于沿着直线安排(a,b);  而机器人的可达到范围约束使机器排成环形或簇状(c,d) 。 典型优化问题的模型与算法-R03 5 机器布局问题  通常考虑两种问题的建模  单行模式  多行模式  因为四种布局类型中  环形单行和线形单行可以看作单行布局模式;  线形双行布局是多行布局的一个特例。  在单行模式中，机器安排在一行内;  而在多行模式中，机器成线形地安排在两行或多行内。 典型优化问题的模型与算法-R03 6 特点  具有组合的特性  通常作为二次指派问题建模 