（机械设计及理论专业论文）基于遗传算法的车间规划问题研究.pdf

1 ，。酽 at h e s i ss u b m i t t e dt o t h e f a c u l t yo f g r a d u a t eo f s h a n d o n gu n i v e r s i t y f o rt h ed e g r e eo fm a s t e ri ne n g i n e e r i n g t h er e s e a r c ho nw o r k s h o p p l a n n i n gp r o b l e mb a s e d o ng e n e t i ca l g o r i t h m c a n d i d a t e ：物l j l 名n z h o u s p e c i a l t y ： m e c h a n i c a ld e s i g n & t h e o r y _ s u p e r v i s o r ： p r o f l i uc h a n g a n & q i nh u i f a n g s h a n d o n gu n i v e r s i t y , j i n a n ，p r c h i n a a p r i l2 4 ，2 0 1 0 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对论 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：j 迸日 期： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：弛导师签名：她侣 摘要一i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论1 1 1 引言一1 1 2 课题研究意义2 1 3 车间规划的发展历程和研究现状3 1 3 1 车间规划的发展历程3 1 3 2 车间规划的研究现状4 1 3 3 研究存在的问题6 1 4 本文研究内容7 第2 章车间规划理论概述9 2 1 车问规划的决策9 2 2 车问规划的方法1 0 2 2 1 系统布置规划方法1 0 2 2 2 计算机辅助布置方法一l2 2 3 车间物料搬运概述一13 2 3 1 物料搬运的定义1 4 2 3 2 物料搬运分析l4 2 4 本章小结1 6 第3 章基于物流的车间规划问题建模1 7 3 1 车间布局的分类1 8 3 2 车间数学模型的要素分析2 0 3 2 1 车间的评价目标2 1 3 2 2 车间的约束问题2 1 3 2 3 车间模型中的距离一2 2 3 3 多通道布局车间模型的建立2 3 3 3 1 优化目标函数2 3 3 3 2 约束条件的确定2 5 3 f 3 3 设备问距离的计算2 7 3 4 单通道布局车间的建模2 9 3 4 1 问题描述2 9 3 4 2 车间布局模型的建立3 0 3 5 车间物料搬运量的数学表示31 3 6 本章小结3 3 第4 章车间模型的优化算法研究3 5 4 1 遗传算法简介3 5 4 1 1 遗传算法原理与特点3 5 4 1 2 遗传算法在优化问题中的应用3 7 山东大学硕士学位论文 4 2 用于车间优化的改进遗传算法4 0 4 2 1 染色体编码与解码4 0 4 2 2 适应度函数设计4 3 4 2 3 遗传算子的设计4 4 4 2 4 遗传参数的选择4 6 4 2 5 收敛性与遗传策略4 8 4 3 物料搬运量的数学优化4 9 4 4 本章小结一51 第5 章计算机实现及仿真一5 2 5 1 运行环境和开发工具简介一5 2 5 2 程序的总体结构设计5 3 5 2 1 程序模块的划分5 3 5 2 2 程序运行的流程5 5 5 3 3 程序的实现要点5 6 5 3 程序运行演示6 0 5 4 本章小结6 4 第6 章实例应用一6 5 6 1 采用本文算法求解6 5 6 2 标准遗传算法求解6 6 6 3 本章小结6 8 总结和展望6 9 本文总结6 9 未来展望7 0 参考文献7 1 致谢7 6 、i c o n t e n t s c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i i c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1f o r e w o r d 1 1 2t h es i g n i f i c a n c eo f r e s e a r c h 2 1 3t h eh i s t o r ya n dr e s e a r c hs i t u a t i o no f w r o r k s h o pp l a n n i n g 3 1 ：；1d e v e l o p m e n to f w o r k s h o pp l a n n i n g 3 1 ：；2t h er e s e a r c hs i t u a t i o no f t h ep r o b l e m 4 1 ：；3t h es h o r t a g eo f t h er e s e a r c hs i t u a t i o n 6 1 4t h em a i nc o n t e n t so f t h er e s e a r c h 7 c h a p t e r2t h e o r yo f w o r k s h o pp l a n n i n g ，9 2 1t h ed e c i s i o no f w o r k s h o pp l a n n i n g 9 2 2t h em e t h o d so f w o r k s h o pp l a n n i n g 1o 2 2 1s l pm e t h o d 1o 2 2 2c o m p u t e ra i d e dm e t h o d s 一1 2 2 3t h e o r yo f m a t r r i a lt r a n s i t 13 2 3 。ld e f i n a t i o no f m a t e r i a lt r a n s i t 1 4 2 3 2m a t e r i a lt r a n s i ta n y s i s 1 4 2 4b r i e fs u m m a r y 16 c h a p t e r3m o d e lo fw o r k s h o pp r o b l e m 17 ：；1s o r t so f f a c i l i t yl a y o u t 1 8 3 2f a c t o r so f t h ew o r k s h o pm o d e l 一2 0 3 2 1e v a l u a t i o na i mo f t h ew b r k s h o pp r o b l e m 2 1 3 2 2t h er e s t r i c t i o no f t h ew o r k s h o pp r o b l e m 2 1 3 2 3t h ed i s t a n c ei nt h ew o r k s h o pm o d e l 2 2 3 3m o d e lo fm u l t i p a t hw o r k s h o p 2 3 3 3 1o p t i m i z a t i o na i mf u n c t i o n 2 3 3 3 2c o n f i n no f t h er e s t r i c t i o nc o n d i t i o n s 2 5 3 3 3c o n f i r mo f t h ed i s t a n c eb e t w e e ne q u i p m e n t s 。2 7 3 4m o d e lo f s i n g l e p a t hw o r k s h o p 2 9 3 4 1d e s c r i p t i o no f t h ep r o b l e m 2 9 3 4 2c r e a t i o no f t h ew b r k s h o pm o d e l 3 0 3 5m o d e lo f t h e a m o u n to f m a t e r i a lt r a n s i t 3 1 3 6b r i e fs u m m a r y 3 3 c h a p t e r 4o p t i m i z a t i o na l g o r i t h m so ft h em o d e l 3 5 4 1s u m m a r yo fg e n e t i ca l g o r i t h m 3 1 ； 4 1 1t h e o r ya n dc h a r a c t e r i s t i co f g a a l g o r i t h m 3 5 4 1 2g aa l g o r i t h mi nt h eo p t i m i z a t i o np r o b l e m 3 7 i l l 山东大学硕士学位论文 4 2a d v a n c e da l g o r i t h mf o ro p t i m i z a t i o n 4 0 4 2 1c o d i n g d e c o d i n go f t h ec h r o m o s o m e 4 0 4 2 2d e s i g no ft h ef i t n e s sf u n c t i o n 4 3 4 2 3d e s i g no f t h ea r i t h m e t i co p e r a t o r s 4 4 4 2 4c h o i c eo f t h eg e n e t i cp a r a m e t e r s 4 6 4 2 5a s t r i n g e n c y g e n e t i cs t r a g i e s 4 8 4 3o p t i m i z a t i o no f m a t e r i a lt r a n s i t 4 9 4 4b r i e fs u m m a r y 5l c h a p t e r5s i m u l a t i o nb yc o m p u t e r ! ；：1 5 1r u n n i n ge n v i r o n m e n ta n dt o o l s 5 2 5 2t o a t ls t r u c t i o no ft h ep r o g r a m m e 5 3 5 2 1m o d u l e so f t h ep r o g r a m m e 一5 3 5 2 2r u n n i n gf l o wo f t h ep r o g r a m m e 一5 5 5 3 3k e yp o i n t so f t h ep r o g r a m m e 5 6 5 3d e m o n s t r a t eo f t h ep r o g r a m m e 6 0 5 4b r i e fs u m m a r y 6 4 c h a p t e r6e x a m p l e 6 5 6 1b ya d v a n c e da l g o r i t h m 6 5 6 2b ys t a n d a r da l g o r i t h m 6 6 6 3b r i e fs u m m a r y 6 8 t h er e s u l ta n d p r o s p e c t 6 9 t h er e s u l t 6 9 t h e p r o s p e c t 7 0 l i s to fr e f e r e n c e s 7 1 a c k n o w l e d g e m e n t s 7 6 摘要 摘要 随着科技的发展和全球化市场的形成，制造业企业面临着原来越大的竞争 压力。车间是企业生产的组织者，在制造系统中具有重要地位。经过良好规划 的车间生产系统，可以有效的降低生产成本、提高生产效率、加快对市场的响 应，从而提高企业的效益，车间规划在企业中已经受到越来越多的重视。 本论文论述了车间规划问题的发展历程和研究现状，分析其中存在的问题。 对车间规划的基本理论进行介绍，建立针对机加工车间的车间优化模型，对车 间的优化算法进行了分析和研究，并编写程序予以实现。 本论文在对车间的几何模型进行简化的基础上，分析模型中的各个要素以 及它们之间的相互关系，以物流费用作为优化目标，分别建立单通道车问和多 通道车问布局的数学模型；分析车问中的物料搬运状况，以费用最低为优化目 标，建立物料搬运的数学模型。 用遗传算法对车间布局模型进行优化。分别对单通道和多通道布局的车间 采用改进的遗传编码和解码策略进行表示，染色体由不同类型的3 个基因段组 成；设计与优化目标函数相关联的适应度函数，用含有惩罚因子的项处理非法 染色体问题；设计适当的选择、交叉、变异遗传算子，种群中各个染色体对应 基因段分别处理，分别采用不同方法对其进行运算；分析算法中的遗传参数， 用实际的运算来研究各个参数对整个算法的影响，以选择最佳的参数；分析算 法的收敛性问题，采用精英保存的遗传策略，以确保收敛性。分析车间中物料 的流动，建立物料在车间中的流动模型，对物料搬运模型进行改进并化简处理， 最后通过数值分析的算法对车间物料搬运问题进行优化。 用v b6 0 的开发工具，结合s q ls e v e r 2 0 0 0 数据库，在w i n d o w s 系统平 台上编写程序实现上述算法。用人机交互的方法对设备和物流的数据进行操作， 操作结果显示在用户界面表格中并存入数据库；在m a t l a b7 0 环境下用 m a t l a b 语言编程实现遗传算法，并显示迭代收敛过程；以中间文件为桥梁， 实现m a t l a b 与v b 之间的数据通信，计算的结果存入数据库；调用数据库中 的数据对物料的搬运批量进行计算，显示结果，利用v b6 0 的图形控件，绘制 山东大学硕十学位论文 二维的车间布局图，以供车间设计人员参考。 关键词：车间规划；设备布局；物料搬运；遗传算法；系统仿真 玎 a b s t r a c t a b s t r a c t a st h ed e v e l o p m e n to ft h et e c h n o l o g ya n dt h eg l o b a lm a r k e tc o m ei n t ob e i n g ， t h ec o m p e t i t i o n sm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e sf a c e da r em o r ea n dm o r ev e h e m e n t l y w o r k s h o p sa r eo r g a n i z e r so fp r o d u c t i o n ，a n dt h e yp l a yi m p o r t a n tr o l e si nt h e m a n u f a c t u r es y s t e m i faw o r k s h o pm a n u f a c t u r es y s t e mi sw e l lp l a n n e d t h ec o s to f p r o d u c t i o np r o d u c e di nt h i sw o r k s h o pw i l lb eg r e a t l yr e d u c e d ，o t h e r w i s e ，t h e e 伍c i e n c yo f t h em a n u f a c t u r ew i l lb ei m p r o v e da n dt h ep r o d u c t i o n sg e tc l o s et ot h e m a r k e t i naw o r l d ，i tw i l ls t e pu pt h eb e n e f i to ft h ee n t e r p r i s e ，a n da sar e s u l lt h e p r o b l e mo fw o r k s h o p sg e t sm o r ea t t e n t i o n i nt h ep a p e r w ew i l ld e s c r i b et h ed e v e l o p i n gc o u r s ea n dt h er e s e a r c h a c t u a l i t y , a n dp o i n to u tt h es h o r t a g e t h eb a s i ct h e o r yo f t h ew o r k s h o pp l a n n i n gw i l l b ei n t r o d u c e d ，a n dt h em o d e lf o ro p t i m i z a t i o nw i l lb ec r e a t e d f u r t h e r m o r e a n a l g o r i t h mw i l lb eu s e dt os o l v et h ep r o b l e m a tl a s t i tw i l lc o m et r u eb yp r o g r a m b a s e do nt h es i m p l i f yo ft h ew o r k s h o pm o d e l t h ef a c t o r so ft h em o d e lw i l lb e a n a l y z e d t h em o d e lo fs i n g l e 1 i n ew o r k s h o pa n dm u l t i 1 i n ew o r k s h o pw i l lb e c r e a t e dt h r o u g ht h eo p t i m i z a t i o no ft h ew o r k s h o pf l o w , a n dt h em o d e lo ft h e m a t e d a lt r a n s i ti nw o r k s h o pw i l lb ea l s oc r e a t e d g e n e t i ca l g o r i t h mi sac o r r e c tt 0 0 1f o rt h eo p t i m i z a t i o no ft h ef a c i l i t yl a y o u t t h ec o d i n ga n dd e c o d i n gs t r a t e g yi sa d v a n c e d w h i c hc o u l dc o r r e c tf i g u r et h e w o r k s h o p a n dac h r o m o s o m ei sm a d eu po ft h r e eg r o u p so fg e n e t h ef i tf u n c t i o n a s s o c i a r e sw i t ht h eg o a lf u n c t i o n a n di no r d e l t om a k es u r et h el e g a l i t yo ft h e g e n e s f i tf u n c t i o nw i l lc o n t a i nap u n i s h e di t e m g e n e t i co p e r a t o r si ne v e r ys t e p a r em a d eu po fs e l e c t i o n ，c r o s s o v e ra n dm u t a t i o n ，a n dt h ed i f f e r e n tg r o u p so fg e n e s o fc h r o m o s o m ea r es o l v e ds e p a r a t e l y , o t h e r w i s e ，t h eo p e r a t i o ns t r a t e g i e sa r e d i f f e r e n t t h ep a r a m e t e r sa r ea l s oi m p o r t a n ti nt h ea l g o r i t h m a n dt h ep a p e rw i l l a n a l y z et h ee f f e c to ft h ep a r a m e t e r sb yp r a c t i c a ld a t at om a k es u r et h e ya r e e x c e l l e n c e t h ee l i t i s tn o n d o m i n a t e ds o r t i n gs t r a t e g yi sa d o p t e dt om a k es u r et h e c o n v e r g e n c eo ft h ea l g o r i t h ma n dg e tt h eb e s to u t c o m e t h ef l o w a g eo ft h e m a t e r i a li nt h ew o r k s h o pi sr e l a t e dt ot h ef a c i l i t yl a y o u t a n dt h em o d e lo fi ts h o u l d b ea d v a n c e da n ds i m p l i f i e d ，a tl a s t ，t r yt oo p t i m i z et h em o d e lw i t hm a t hm e t h o d a l lt h ea l g o r i t h m sa b o v ew i l lr e a l i z et h r o u g hv b6 0t o o la n ds q ls e v e r2 0 0 0 d a t a b a s eu n d e rt h ee n v i r o n m e n to fw i n d o w sx po p e r a t i o ns y s t e m t h ed a t ao ft h e d e v i c e sa n dt h ew o r k f l o ww i l lb eo p e r a t e da n de d i t e db yt h em e t h o do f h u m a n c o m p u t e ri n t e r a c t i o n ；f u r t h e r m o r e t h er e s u l t ss h o u l db ei m p o r t e dt ot h e d a t a b a s ef o rs t o r e t h eg e n e t i ca l g o r i t h mw i l lr e a l i z ew i t ht h el a n g u a g es p e c i a li n t h ee n v i r o n m e n to fm a t l a b7 0 a n dd i s p l a yt h ei t e r a t i v ep r o c e s s t h e m i d d l e f i l e sw o r ka sa b r i d g et oa c c o m p l i s ht h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e nm a t l a b a n dv b a n dt h er e s u l t sw i l lb ei m p o r tt od a t a b a s e o p t i m i z et h em a t e r i a lt r a n s i tb y t h ed a t a b a s es t o r e di nt h ed a t a b a s e a n dr e s u l tt h eb e s ta m o u n t a t1 a s t ，d r a wt h e 1 1 1 山东大学硕+ 学位论文 p l a n a rp i c t u r eo ft h ef a c i l i t yl a y o u t ，i no r d e rt ob er e f e r e n c e db y t h ed e s i g n e r s k e yw o r d s ：w o r k s h o pp l a n n i n g ；f a c i l i t yl a y o u t ；m a t e r i a lt r a n s i t ；g e n e t i c a l g o r i t h m ；s y s t e ms i m u l a t i o n i v t 第1 章绪论 1 1 引言 第1 章绪论 制造业是一个国家经济体系的重要组成部分，为人类创造了大量的财富。 车间是制造业企业生产的基本组织单位，企业的物流、资金流、价值流、信息 流、工作流在车间里交汇整合，以实现一个独立的产品或一个独立部件的生产 加工任务。在制造业企业中，每一台独立加工设备都是一个生产制造单元，两 个或两个以上这样的单元就组合了一个车问加工系统，此外，还有负责物料在 车间加工设备之间的搬运、存储物料的车间物流系统和进行生产工艺设计的车 间工艺系统，如图l 一1 所示。这些系统相互联系在一起就构成了一个完整的车 间生产系统。 图1 - 1 车间生产系统示意图 设备的布局问题决定了将来车间物流的方向和速率，从结构上限定了车间 的功能潜力，一直被看作是车间规划的首要问题，也是重点和难点问题之一。 布局问题，就是在一定的布局空间内，按照一定的规则，将不同形状的待布物 体以适当顺序排列。布局问题在国民经济许多行业都存在：如航天器内部的仪 器摆放，汽车、轮船上不同货物的合理搭配，建筑行业中各种建筑物的合理安 排以及工业生产中的下料问题等，布局结果的好坏对整个企业生产的合理性、 经济性、安全性等都具有重大影响。对于车间生产系统来说，就是以车间作为 容器，按照一定的约束规则如工艺约束，空间约束，几何形状约束等，将制造 山东人学硕士学位论文 系统中的设备摆放在适当的位置，以实现特定的优化目标，如加工时间最短、 工作空间最省、生产成本最低等。 1 2 课题研究意义 制造业在一个国家的工业体系中具有决定性的地位和作用【l 】，制造业的发 展水平与一个国家的社会发展水平息息相关。在工业化时代，制造活动表现为 以机器作为工具的机器大生产，采用的是大规模流水线制造，自动化制造等制 造模式支持的刚性自动化系统，其产品结构是刚性的，难以改变。随着科学技 术和全球化市场的发展，制造业面临着严峻的挑战，为了在日益激烈的市场竞 争中生存下去，很多企业不得不顺应市场的变化而做出相应的调整，出现了一 批适应信息化时代的先进制造系统，包括柔性制造系统、计算机集成制造系统、 智能制造系统，相对应的产生了一系列先进的制造模式，如柔性制造、集成制 造、敏捷制造、智能制造、纳米制造、生物制造等。目前，现代企业制造系统 的规划已经成为制造科学研究与应用的热点。 车间生产系统是企业制造系统的重要组成单元，不同类型车间内的系统构 成了企业的制造系统。在车间中，作为生产系统最基本的组成单元，设备的布 局情况对生产的效率、成本和空间利用率等有着重要的影响。有着良好布局的 车问制造系统，不仅能够提高物流效率，节省物料搬运的成本，还能够最大程 度地利用车间内的生产设施，同时合理利用空间，改善工人的工作环境，提高 工作效率。试验表明，在一个很多设备组成的车间制造系统中，物料搬运成本 约为总生产成本的2 0 一5 0 ，而通过对车间中设备的布局进行优化，可降低 企业总生产成本的1 0 3 0 ，并可提高企业近3 倍的生产效率【2 1 。 在国外，企业中设有专门的部门平均每四年就对车间中设备的布局设计进 行改进，进入九十年代，设备布局再设计的周期缩短为1 1 2 年，更新一次产品 就做一次生产线布局设计，时至今日，有时甚至为了完成一次订单就对其设施 布置进行一次调整【3 】。而在我国，许多企业的车间布局从建成以后基本上不作 改动，难以适应不断变化的市场形势。因此，加强对车间设备布局的研究对提 升我国制造业的竞争力具有十分重要的意义。 2 第1 章绪论 本课题在介绍车间规划理论的基础上，建立车间的数学模型，并以物流效 率为优化目标，采用改进遗传算法对设备布局进行运算，得出最优的结果，并 在此基础上对物料搬运进行优化；编写程序进行数据处理和车间二维仿真，使 相关人员能够直观的查看车间布局的结果，并与标准遗传算法得出的结果进行 比较。 1 3 车间规划的发展历程和研究现状 1 3 1 车间规划的发展历程 车间规划是一个古老的命题。早在手工业时代，人们就自发的开始凭借经 验，对作坊内生产工具和工作台的位置进行调整，用以加快生产速度，提高工 作效率。数学家高斯( g a u s s ) 从1 8 3 1 年开始从科学的角度研究布局问题， 迄今 已经有1 7 0 多年的历史【4 1 。 1 9 11 年，工程师泰勒( fw t a y l o r ) 发表科学管理原理一书，内容涉 及制造工艺过程、生产组织、工作方法，作业测量等，工厂的生产从此进入了 科学管理时代【5 1 。从这时起到二战时期，工程师们开始关心制造业工厂和车间 的设施规划问题，并把对设施和物料的管理提升到一定的地位上来，通过工作 方法的研究来探索工厂的设计，并将车问设备的布局问题作为一个技术问题加 以研究。这一时期车问布局的方法主要是流程图等经验判断方法，效率不高并 且对操作者的经验要求较高；布局的对象仅限于加工设备。 二十世纪四十年代至六十年代，设施规划的理论的到了长足发展，对工厂 设计的研究由最初的工作研究拓展至物料搬运方法( m a t e r i a lh a n d l i n g ) 与工厂 布置( p l a n tl a y o l l t ) 研究【6 】，设施规划的研究对象范围扩大，成为具有独立的学 科方向和技术体系的学科。一系列的数学规划方法被用来解决车间布局的优化 问题，如分支定界，割平面法等。 1 9 6 1 年，美国的缪瑟( m u t h e r ) 提出了系统布置规划理论( s l p , s y s t e m l a y o u tp l a n n i n g ) 【j 7 1 ，是基于流程导向布局的一种布置方法，在布局设计方面得 到了广泛应用，并取得了良好的效果。但这种方法着重于基于图表的定性分析， 3 山东大学硕士学位论文 因而仍然受操作者经验有较高的要求。随着计算机技术的发展，二十世纪五十 年代到六十年代，以摩尔等为代表的一批设施规划与设计学者，研究应用计算 机技术进行平面布置及其优化的问题，并产生了许多用高级语言写成的平面布 置程序【7 8 】，主要有新建设施的c o r e l a p 、a l d e p 程序和用于改建布置的 c o f a d 、c r a f t 程序，形成了计算机辅助设施布置方法，为生产系统的设施 新建和重新布置提供强有力的支持和帮助。 1 9 7 6 年，s a h n i 和g o n z a l e z l 9 】证明设施布局问题是一个n p 完全问题，此 后人们采用了许多启发式的手段来获得问题的近似最优解1 0 , 1 1 】，即近似优化方 法，这些方法可以大致归纳为以下基本类别：构造法、图论法、模拟退火法、 混合法、遗传算法等。 二十世纪八十年代后，计算机在工厂里得到了大规模的普及应用。随着计 算机仿真技术和图形学的发展，一些仿真软件公司推出了三维布局的仿真软件 来辅助车间布局设计和规划，如d e l m i a 公司的d e n e b q u e s t , t e c n o m a t i x 公司 的e m p l a n t ，e m p o w e r 和r o b c a d 等。随着这些软件在生产管理中的广泛应用， 车间设施的规划开始向智能化方向发展。 近几年来，对于车间规划问题的研究主要集中在更接近实际的车间几何模 型和数学模型的构建，各种启发式优化求解算法的应用与改进，以及人机结合 和人机交互的布局方法上。 1 3 2 车间规划的研究现状 我国从二十世纪八十年代开始引入缪瑟( m u t h e r ) 的著作，在车间规划的理 论及应用方面做了大量的研究。上海理工大学俞静、钱省_ - - t 1 2 】等将设施规划问 题分为设备布局设计和物料搬运系统设计两个方面的内容，分别指出设计的一 般原则，并将其应用在半导体制造业中。南京工业大学黄太兵、樊树海【1 3 】阐述 了大规模定制车间布局的评价指标体系，将其分为：车间布局的物流和空间利 用率、柔性、敏捷性、鲁棒性、可重构性等。陈晓宇【1 4 】提出了中等批量定制生 产模式下数控加工设备的功能单元布局法。李志华、钟毅芳【l5 】等阐述了制造系 统中的单向环形设备布局的优化问题，在研究其固有特性基础上提出了三条定 4 第1 章绪论 理，构建了新的u l o o p 启发式求解算法，并提出一种优化建模与虚拟现实技术 相结合的求解策略。上海交通大学的刘晖，张秋英【l6 】对生产线车间平面布局情 况进行了研究，提出了基于设备分类布局的生产线布局方法。 武汉科技大学陈兵、张华等基于系统布局设计的思想，在考虑资源消耗 和环境影响的情况下，提出了对绿色制造车间布局进行改进的方法，并结合某 厂生产车间布置具体情况进行了论证。天津大学马彤兵【1 8 】等针对旧车间的升级 改造问题，将精益生产的思想引入了设施规划改进程序模型，通过对车间设备 和操作人员进行相应的调整，使之满足精益生产的要求。张毕西，周艳【1 9 】等分 析离散制造系统的车间平面布局情况，提出了在非等面积生产单元布置条件下， 缩减解空间的两阶段优化布置法，采用智能最优化算法获取最优解。王凤仙【2