车间柔性布局算法及三维仿真研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要随着社会的进步和技术的发展，工业生产模式已经发展到计算机集成制造、网络化制造等柔性生产制造模式。车间设备的柔性布局是柔性制造模式的重要研究内容之一。本文基于敏捷制造的理念，研究柔性化生产的车间设备布局问题：包括车间设备布局的数学建模，启发式优化算法求解，采用虚拟现实技术进行的三维仿真等。本文完成的具体工作如下：1、数学建模及求解。分析柔性生产车问设备布局的各种要求、条件和优化目标，对车间设备布局问题进行数学建模。在建立数学模型后，针对所建立的数学模型进行分析，选用合适的优化求解算法。本文针对车问

2、布局的特性选择遗传算法作为求解算法。2、遗传算法的研究及其改进。遗传算法作为一种仿生算法和启发式优化算法，已经广泛应用于各种布局问题的研究中。车间布局作为布局问题的一种实例，对算法提出了更高的要求。本文采用改进的实数编码方式遗传算法对设备布局问题求解，并研究了各个参数对算法收敛过程的影响。3、布局收敛过程及布局结果的三维仿真研究。采用基于OpenGL的虚拟现实技术，实现布局收敛过程和布局结果的可视化。设计者能直观的监控收敛过程，并在虚拟场景中实时漫游，直观体验布局效果。4、人机交互布局的研究。车间布局问题作为一个复杂的组合

3、优化问题，单纯采用算法求解难以达到好的效果。在算法求解的基础上，本研究开发了人机交互布局环境，使设计者能通过人机交互的方式，对算法求解出的布局结果进行人工调整，使布局结果更加实用可靠。5、布局实例的算法对比实验。针对设备布局问题实例，选取另外两种常用的算法，与本文所使用的改进算法作对比，分析总结了各自的优缺点。最后，对全文的工作进行了总结，并对本课题下一步的研究进行了展望，提出了需要进一步研究的问题。关键词：设备布局，遗传算法，三维仿真，人机交互，OpenGL武汉理工大学硕士学位论文AbstractWiththedevel

4、opmentofsocietyandtheprogressofthetechnology,theproductionmodeofindustryhasrllntotheflexiblemanufacturingmode．The151antfacilitylayoutdesignisoneofthemostimportantresearchaspectsofflexiblemanufacturingmode，Theplantfacilitylayoutdesignproblemforthereconflgurableprod

5、uctionmodebasedonthetheoryofagilemanufacturingisstudiedinthearticle．Inthefirst,amathematicmodelofplantfacilitylayoutisbuiltandbesolvedbyinspiredalgorithm．Thenvirtualrealitytechnologyisappliedtosimulatetheproblem．111ematerialworkingofthisarticleisasfollows：1．Amathe

6、maticmodelisbuiltandsolved．Anoftherequests．conditionsandoptimizedgoalofplantfacilitylayoutdesignareanalyzed，andamathematicmodelisbuilt，Thenanappropriatesolutionalgorithmisselectedaccordingtothecharacteristicsofmathematicmodel．Theimprovedgeneticalgorithmisappliedto

7、solvetheplantlayoutdesignproblemaccordingtoitscharacteristics．2．Thegeneticalgorithmisstudiedandimproved．Asoneofbionicandheuristicalgorithm，geneticalgorithmiswidelyusedinallkindsoflayoutproblems．Theflexibleplantfacilitylayoutdesignisaspecialkindoflayoutdesignproble

8、m，whichraisedhigherrequirementstothealgorithm．ThefloatcodearategyGAisselectedinthearticleandits’parametersarealsostudied，soastofindouttheinfluenceofeach