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1、·机械制造与研究· 基于生物遗传算法的车间布局优化算法 《江苏机械制造与自动化》2001年第4期基于生物遗传算法的车间布局优化算法李郝林,杨 敏(上海理工大学,上海200093)摘 要:为了有效地减少产品在车间中的传输时间,根据车间中的生产工件的工艺流程对设备进行优化布局是十分必要的。本文应用遗传算法突出的寻优能力,根据中小批量生产方式的特点,提出了车间内设备布局的优化设计方法。关键词:车间布局;遗传算法;优化算法中图分类号:TP278 文献标识码:B 文章编号:10072760X(2001)0420035204Optima1AlgorithmforEquipmentA
2、rrangementofJobShopBasedonGeneticAlgorithmsLIHao2lin,YANGMin(UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)Abstract:Toshortenthetransfertimeofworkpieceinjobshop,itisnecessarytooptimmizetheequipmentar2rangementofjobshopsbasedonthetechnologicalprocessofworkpiece.Inthispaper,
3、weusethespecialopti2mizationabilityofgeneticalgorithms,inviewofthecharacteristicofbatchproduction,andgiveouttheopti2mumalgorithmsfortheequipmentarrangementofjobshop.Keywords:jobshoparrangement;geneticalgorithms;optimumalgorithms 随着经济形势的发展,制造业的竞争逐步从规应变市场的能力。文章应用生物遗传算法突出的模竞争、质量竞争转向速度竞争,缩短从订货到
4、交寻优能力,根据中小批量生产方式的特点,提出了货的周期是赢得市场的首要因素。许多与此有关车间内设备布局的优化设计方法。的新技术得到迅速的发展和应用,如并行工程技1 车间设备布局问题术、快速原型成型技术、客户化生产方式等。据统[1]计,在一个产品的生产周期中,等待时间占的比设车间中共有n个机床设备M=(m1,m2,例达到90%～95%,真正用于产品加工的时间所⋯,mn)通过生产调度软件的运行,统计出工件在占的比例很小,其中车间内物料流动的时间是影响各设备间的传输次数为生产率的主要因素之一,改变车间内设备间的布m1m2⋯mn局,使设备尽可能按照产品的工艺过程顺序布置,m1a11a1
5、2⋯a1n可有效地减少搬运时间和降低生产成本。针对不m2a21a22⋯a2n(1)同的生产条件,设备的布局分为产品布局和工艺布⋯⋯⋯⋯局两种类型。其中产品布局是以产品或部件为对mnan1an2⋯ann象,适于大批量生产的车间使用,而工艺布局是按照生产过程的各个不同的工艺阶段来进行布局,适式中aij表示由设备mi传输至mj的次数,当i于中小批量生产车间使用。从数学的角度看,设备=j时,令aij=0。另外,设各设备间的距离为布局优化算法属于非线性规划问题,由于约束条件m1m2⋯mn较多,对较多设备的布局问题求解时,将难于找到m1d11d12⋯d1n一种最优解。本文针对工艺布局情况,
6、结合我们所开发的生产车间调度系统软件[2],通过一个时期m2d21d22⋯d2n(2)内工厂生产工件的工艺流程统计分析,提出关于设⋯⋯⋯⋯备布局的合理化建议,从而提高工厂的生产效率和mndn1dn2⋯dnn收稿日期:2001206217基金项目:国家教委高等学校骨干教师资助计划项目(4078)·35··机械制造与研究· 基于生物遗传算法的车间布局优化算法 《江苏机械制造与自动化》2001年第4期 式中,dij表示设备mi与mj之间的距离。车间非常困难的事情。为解决此问题,本文采用遗传算布局的设计应使得各设备间的运输距离为最短,即法,应用其突出的寻优能力,确定最优的设备布局
7、nn方案。min∑∑aijdij(3)i=1j=12 基于遗传算法的设备布局优化算 另外,各设备在车间中均需占有一定的面积,设备间还需为操作人员留有一定的活动空间。因法此,在车间布局设计中还需考虑一些约束条件。图1 遗传算法的术语来源于自然遗传学。一个备为设备i和设备j的相对位置图,其中dxij、dyij分别选解被称为一个染色体(Chromosomes),每个染色为设备i、j在X方向和Y方向的最小间距,Si和Li体由若干个基因(Gene)组成,每个基因可用来表示分别为设备i在X方向和Y方
