由于市場上消費者的個性化需求持續(xù)增加,迫使制造企業(yè)把生產(chǎn)方式逐漸向多品種小批量轉(zhuǎn)變。多品種小批量的生產(chǎn)方式必然會增加企業(yè)的成本,這就需要企業(yè)找到合理的方法來降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率。單元生產(chǎn)方式的出現(xiàn)滿足了制造企業(yè)對多品種小批量生產(chǎn)方式的要求。為了進(jìn)一步增強企業(yè)的競爭力,還需要研究如何降低單元制造系統(tǒng)中的生產(chǎn)成本,提高企業(yè)的的收益。通過大量的實際生產(chǎn)研究發(fā)現(xiàn)單元制生產(chǎn)方式中的運營費用主要來自物料搬運費用,占運營總費用的30%-75%,物料的搬運費用可以通過合理的設(shè)施布局來減少。所以,很有必要對單元設(shè)施布局進(jìn)行研究,從而得到快速、有效的設(shè)施布局方法。單元布局是單元生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分,合理的設(shè)施布局能幫助企業(yè)節(jié)省生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率。本文主要針對直線型布局和單向環(huán)型布局問題進(jìn)行了研究,根據(jù)兩種布局形式的特點,構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,并分別設(shè)計了模擬退火和遺傳算法求解得到最優(yōu)的布局方案。針對直線型單元布局方式下單元系統(tǒng)與單元內(nèi)設(shè)施并行布局問題,首先,對直線型布局形式的優(yōu)缺點進(jìn)行了分析;其次,根據(jù)布局特點及布局的復(fù)雜性,構(gòu)建了包含物料搬運距離和設(shè)施面積利用率的雙目標(biāo)優(yōu)化模型,并設(shè)計了一種模擬退火算法對模型進(jìn)行求解;再次,通過算例仿真得到驗證了模型和算法的有效性和適用性。針對單向環(huán)型的設(shè)施布局問題,首先,在分析了傳統(tǒng)單向環(huán)型布局的優(yōu)缺點之后,根據(jù)車間的實際狀況對傳統(tǒng)單向環(huán)型布局形式進(jìn)行改進(jìn),根據(jù)工件的工藝路徑特點在生產(chǎn)車間中增加經(jīng)常使用的機器的數(shù)量;然后,考慮到機器的規(guī)格與擺放位置之間的關(guān)系,建立以單元物料搬運成本最小化為目標(biāo)的設(shè)施布局模型,并使用遺傳算法來求解;最后,通過算例仿真進(jìn)行驗證,改進(jìn)后的單向環(huán)型布局更加適用于車間中工件的工藝路徑上包含頻繁使用的設(shè)施,同型機的加入能更好地減少物料搬運費用。直線型布局和單向環(huán)型布局問題是單元布局的基礎(chǔ)問題,合理的布局形式能提高企業(yè)的效率和減少物料搬運費用,使企業(yè)在市場競爭中擁有更大的優(yōu)勢。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：F273
【部分圖文】：

圖 4.4 模擬退火算法流程圖算法步驟：步驟 1. 輸入布局問題相關(guān)數(shù)據(jù)，定義模擬退火算法的各種參數(shù)； 隨機生成個包括單元系統(tǒng)、單元內(nèi)設(shè)施排序以及設(shè)施擺放方向的統(tǒng)一布局方案，以 4.3.1編碼設(shè)計方法表達(dá)該布局方案，設(shè)該編碼為1S ； k : 1，0T: Tk ；步驟 2. 計算1S 所對應(yīng)的每個設(shè)施的中心點坐標(biāo)，進(jìn)而得到各個設(shè)施之間的折距離，結(jié)合產(chǎn)品的需求信息、工藝路徑等計算該布局方案所對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值，為 ()1f S；步驟 3. 按 4.3.2 中鄰域解生成規(guī)則，根據(jù)當(dāng)前解1S 生成新解2S ，并計算目標(biāo)數(shù)值 ()2f S；步 驟 4. 令 ()()21 f fS fS， 生 成 隨 機 數(shù) r (01),， 判 斷 是 否 有fTrk x p ( /) ？若是則接受新解，即令1 2S : S，否則不變；步驟 5. 判斷在當(dāng)前溫度kT 下是否達(dá)到迭代次數(shù) L ，若沒有達(dá)到迭代次數(shù)則轉(zhuǎn)驟 3，否則轉(zhuǎn)下一步；步驟 6. 判斷是否達(dá)到中止溫度endT ，若當(dāng)前溫度kendT T，則令kkT r T :1，

8，4，15，7｝ ｛0，0，0，1，0｝1 ｛1，2，9，13，5｝ ｛0，0，0，0，0｝） 2 ｛11，10，6，14，12｝ ｛1，0，0，0，0｝ 1912.4 3 ｛3，8，4，15，7｝ ｛0，0，0，1，0｝1 ｛11，10，6，14，12｝ ｛1，1，1，0，0｝） 2 ｛3，8，4，15，7｝ ｛0，0，0，1，0｝ 1929.8 3 ｛5，13，9，2，1｝ ｛1，0，0，0，0｝1 ｛1，2，9，13，5｝ ｛0，0，0，0，1｝） 2 ｛11，10，6，14，12｝ ｛1，0，1，0，0｝ 1937.0 3 ｛3，8，4，15，7｝ ｛0，0，0，1，0｝1 ｛7，15，4，8，3｝ ｛1，1，0，0，0｝） 2 ｛12，14，6，10，11｝ ｛0，0，1，0，1｝ 1965.2 3 ｛5，13，9，2，1｝ ｛1，0，0，0，1｝樣的權(quán)重（0.7，0.3）設(shè)置下，本文算法所得布局結(jié)果按各設(shè)施 4.5 所示。

圖 4.6 迭代進(jìn)化曲線圖從圖 4.6 中可以看出，雖然物料搬運距離與設(shè)施占地面積這兩個目標(biāo)函數(shù)值并沒有關(guān)于迭代進(jìn)程單調(diào)下降，但是通過歸一化之后總的加權(quán)目標(biāo)函數(shù)值是隨著迭代進(jìn)程單調(diào)下降的，這表明物料搬運距離與設(shè)施占地面積這兩個目標(biāo)之間存在著一定的沖突，不可能同時達(dá)到最優(yōu)，因而需要決策者根據(jù)物料搬運距離與占地面積兩者的相對重要程度來確定最適宜的布局方案。4.5 本章小結(jié)本章研究了直線型制造單元與設(shè)施的并行布局問題，在滿足單元間和單元內(nèi)的的各個約束條件下，建立了考慮物料搬運距離與設(shè)施占地面積的雙目標(biāo)優(yōu)化模型，通過設(shè)計可調(diào)整尺度的鄰域解生成方法，提出了求解模型的模擬退火算法。仿真實驗結(jié)果表明，本章所設(shè)計算法在求解直線型制造單元與設(shè)施集成布局問題中具有較為明顯的優(yōu)勢。通過仿真實驗證明了本章所提出的單元布局方法，適用于求解直線型布局中產(chǎn)品工藝路徑已經(jīng)確定的情況。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2844739