基于遗传算法的车间布局多目标优化

在分析单目标优化缺陷的基础上,构建了车间多行布局物流成本和空间利用率多目标组合优化模型.设计了车间多行布局遗传算法,针对自动换行、两行布置和三行布置三种不同布局策略的编码方式、遗传操作和适应度函数进行了研究.以某车间布局为实例,分别在单目标和多目标情况下,通过Matlab编程对三种不同布局策略进行了遗传运算,验证了算法的收敛性、实用性和有效性.该模型及算法对车间进行多目标多行布局具有借鉴意义.     

多单元制造系统布局设计

从布局设计的角度,提出多单元制造系统的概念,把各种制造系统的布局问题转化为多单元制造系统布局设计问题,包括设备布局和制造单元布局两个方面。对于设备布局问题,给出一种优化建模与虚拟现实技术相结合的求解策略;对于单元布局问题,给出一种集成的布局设计方法。     

基于遗传算法的作业车间设备布局优化方法

针对作业车间设备布局这类多目标优化问题,在标准遗传算法的基础上,通过在染色体编码、约束处理、选择算子和变异算子设计、适应值计算等方面进行优化改进,提出了一种多目标作业车间设备布局优化算法,最后通过仿真实验验证了该方法的有效性.     

产品操作界面元素布局多目标优化设计

目的针对产品设计中操作界面布局设计时存在的随意性、不确定性大等问题,使用多目标优化设计的方法,寻找界面元素的最优布置,以提升界面的使用舒适性和人机交互效率。方法在分析了工效学准则和界面布局美度评价准则的基础上,确立了层次性、相关性、简洁性和舒适性四个界面布局基本原则,并依据原则构建了界面元素布局多目标优化数学模型,在此模型的基础上采用改进的遗传算法,建立基于遗传算法的界面元素布局多目标优化方法。结果给出产品操作界面布局设计的基本原则,提出一种基于遗传算法的产品操作界面元素布局的多目标优化方法及流程。结论提出的布局原则和优化方法能较好地协助设计师获得满足设计需求的布局方案,实例结果表明了理论模型的合理性与遗传算法对于界面元素布局多目标优化问题求解的有效性。     

基于SA-QPSO算法的多层制造单元内部布局方法

针对多层制造单元内部的设备布局优化问题,本文建立考虑单元尺寸、物料搬运量、损失时间以及单元稳定性的多目标优化数学模型。为更快速、高效地求解该问题,使用模拟退火算法（Simulated Annealing,SA）确定单元内设备所在平面以及层面,使用量子粒子群算法（Quantum Particle Swarm Optimization,QPSO）确定设备具体坐标值和所在高度。以某汽车零件加工车间为实例,运用SA-QPSO算法生成直线形、“U”形和环形3种最优空间布局方案,验证了SA-QPSO算法在多层制造单元内部布局方法设计方面的可行性。     

考虑柔性面积需求的动态设施布局方法研究

考虑到实际生产活动中设施形状的不规则性和布局重构过程中设施面积的柔性变化,提出了一种动态设施布局的求解方法。首先,为保证设施布置不超出车间边界、不重叠和位置能够任意互换,引入空间填充曲线表征设施位置和占地面积;然后,在需求可预测的情况下,建立以成本(物料运输费用、设施重构费用和车间租赁费用)最小为目标的动态设施布局模型,并运用模拟退火算法和遗传算法对模型求解,最终得到企业需要合租车间生产多计划期产品时的最优布局策略和最优租赁方案;最后,用算例说明了该方法的可行性与有效性。     

多卡箍支撑的管路系统振动特性半解析建模及支撑位置优化

在航空发动机管路系统动力学设计中,需尽量避开发动机的激振频率(主要是高压及低压转子系统的工作频率)以提升管路系统的工作可靠性。以一个多卡箍支撑的单管路系统为对象,提出基于粒子群算法实现卡箍优化布局进而有效避振的方法。考虑到该系统属于超静定结构,这里提出将管体和卡箍分开建模的方法。首先对自由边界条件下管体建模,再将卡箍以弹簧形式引入到管路系统,同时,在建模过程中提出用非均匀分布弹簧组模拟卡箍支撑以提升模型的分析精度。以卡箍位置为设计变量,创建了以同时避开两个激振频率为目标的管路卡箍布局优化模型,进一步给出了应用粒子群算法优化管路卡箍布局的计算过程。经实例研究,用试验校验了创建的半解析模型的合理性,该优化方法获得了避开两个激振频率时卡箍的优化布局。     

区间数多产品多计划期生产计划问题的目标规划求解方法

针对多目标、多产品、多计划期和需求、生产费用、生产能力等参数不确定的综合生产计划问题进行了研究。引入区间数描述生产计划问题中存在的不确定性,建立了以生产成本最小和设备利用率最大为优化目标的目标规划模型。为求解模型,运用区间规划理论和基于区间序关系的可能度定义,实现了区间目标规划模型的清晰等价转换,并采用Lingo软件完成模型求解。该方法解决了传统不确定优化方法在获取概率分布和模糊隶属度函数较为困难的不足,能根据决策者的偏好以交互方式分析出不同置信水平对目标的影响,为决策者在不确定环境下进行生产计划决策提供理论依据。最后,通过算例说明方法的有效性和灵活性。     

多范畴的Vague区域关系表示与分析

为了处理模糊区域内模糊点的不确定信息和在不同范畴下表示模糊区域关系,针对模糊区域内模糊点的不确定性和模糊区域粗糙表示的复杂性和多样性,基于Vague集和Rough集的结合对模糊区域及模糊区域关系进行了详细的研究。定义了Vague区域、模糊相似类区域和粗糙Vague区域等基本概念,详细研究了多范畴的Vague区域关系表示方法,提出了不同粗糙近似模型的多类粗糙Vague区域关系的表示方法,进一步给出了粗糙Vague区域关系的可能蕴涵式。研究成果可对不确定的模糊区域进行统一数学建模和数学描述,较好地解决了多范畴下的模糊区域关系表示等问题。     

基于CRAFT的多阶段柔性设备布局优化算法

多阶段设备布局下的总成本包括设备拆装成本、物料搬运成本以及区域利用成本,问题的目标是最小化总成本.首先,在分析问题的基础上,建立基于多阶段设备布局优化目标的数学模型;其次,采用改进的CRAFT启发式算法优化单阶段设备布局;进一步,提出基于单阶段设备布局算法的多阶段启发式算法,优化多阶段设备布局;最后,数值实验表明算法优化后总成本降幅达28.57%.     

RMS中工件路径网络生成方法

利用图论建立RMS中工件路径网络生成模型。给出设备物理布局生成的3种算法：设备物理规划布局算法、基于二次布置问题(QAP)模型的VMC设备物理布局算法以及已有设备物理布局算法。给出AGV路径网络生成算法、AGV路径网络生成改进算法、可替代路径网络生成算法,包括节点间最短路径寻找子算法、路径网络预处理子算法。算法的输入为表示重构对象节点间距离信息的距离矩阵文件和表示某生产周期多工艺路线的流量文件,输出为优化的路径网络。用Visual C 实现了以上算法,实例测试验证了算法的正确性。     

基于Kano-FAST-E的鞋面压合机优化设计

目的 降低鞋面压合机设备作业过程中的失误率、优化人机交互体验。方法 基于Kano模型调研分析作业人员与企业经理对当前设备的使用感受及需求;利用FAST理论重新定义设备的功能区域并指导设计展开;基于人机工程学理论(E),对设计方案的功能布局和结构尺寸进行优化,提升人机操作效率;利用眼动试验对改进前后的功能布局进行对比分析验证,并借助李克特量表对设计方案进行用户满意度评价。结果 完成鞋面压合机的优化设计实践,提升了设备的人机性能和用户满意度,有效提高了作业人员认读效率、减少视觉疲劳和错误操作。结论 改进后的鞋面压合机赋予了工人更加安全、高效且人性化的操作模式,验证了Kano-FAST-E的设计策略对该设备的人机优化设计具有指导意义,也为同类设备的开发实践提供参考。     

对机械加工车间设备基础的探讨

根据机械加工车间设备类型探讨设备基础的建造和安装设备的车间地坪问题.对独立基础的尺寸、配筋、基础隔振、设备基础之间或设备基础与建筑物基础之间的位置关系、设备安装固定的方式进行阐述.详细分析了机床的隔振措施及隔振沟的设计,讨论了设备基础的位置关系,并给出了机床的安装固定方法及各种方法适用的范围.     

面向置换流水车间生产过程的瞬态产能计算方法

针对具有可重入环节的置换流水车间易发生堵塞、生产布局规划难等情况，受伯努利理论启发，分析了此置换流水车间的生产流程，建立基于瞬时状态概率的系统生产过程性能预测模型。首先，根据加工任务多样性和生产工艺可靠性，定义人机混合加工机器的状态表达函数以及可靠性模型，并利用瞬态跃迁描述模型中的算子，建立瞬态产能模型，对置换流水车间的映射关系进行解析。其次，通过状态函数定义并计算加工机器和缓冲区的状态，对置换流水车间进行逆向建模。最后，根据实际生产情况设置相应生产参数并进行实验仿真。仿真结果证明，该模型具备可行性，能够为实际具有可重入环节的置换流水车间中的布局优化和高效运行提供理论支撑。     

基于Plant Simulation的航空综合机加厂房布局仿真研究

科学的生产设置布局规划对航空制造业降低生产成本、提高产品质量尤为重要.以某民用航空发动机传动系统的齿轮和机匣综合加工厂房的规划设计为例,根据厂房设施布置的一般原则,以齿轮和机匣的年产量目标、产品加工工艺、单工艺加工面积需求为设计输入,并考虑各加工区的加工特点而带来的位置约束性,采用遗传算法与模拟退火算法相结合的混合遗传算法为优化工具,将特定的功能区固化在基因串特定的位置上来满足位置约束．计算得出优化方案后,以Plant Simulation为仿真平台,建立该综合机加厂房的仿真模型,从产量满足率、设备利用率、在制品库存量和生产线稳健性等多个指标进行了设施布局的仿真评价．结果表明,优化后的系统能够很好满足生产纲领,各关键设备负载比较均衡,同时维持低水平的在制品库存量,且生产线稳健性较好．因此,综合运用混合遗传算法与Plant Simulation仿真可以为生产设施布局问题给出一种有效、直观的解决方案,且由离散事件仿真获取的评价指标能深刻体现方案的优劣．     

混合工作日历下批量生产柔性作业车间多目标调度方法

提出了一种混合工作日历下批量生产柔性作业车间多目标调度方法。考虑设备的混合工作日历约束,构建了以生产周期最短、制造成本最低为优化目标的批量生产柔性作业车间多目标调度模型。设计了一种带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA II)求解该模型。算法中,采用“基于工序和设备的分段编码”方式分别对工序和设备进行编码;采用“基于工序和设备的分段交叉和变异方式”进行交叉和变异操作,采用“遗传算子改进策略”保证交叉、变异后子代个体的可行性;解码操作采用“基于平顺移动的原理”和“基于工作日历的时间推算技术”推算工序的调整开始、调整结束、加工开始和加工结束时刻。最后,通过案例分析验证了所提方法的有效性。     

基于VSM-ISM汽车空调铝扁管生产线优化及仿真

针对JH公司汽车空调铝扁管生产线存在的良品率低、车间布局不合理、机器故障率高等问题，提出了“发现问题（VSM与ISM）、方案设计、仿真验证”的闭环优化过程。首先，绘制生产线价值流现状图来发现问题；其次，建立生产线问题解析结构模型，将生产线问题分为深层问题、中层问题和表层问题，找出导致生产线效率低的根本原因和直接原因；最后，考虑时间与成本因素，建立车间布局多目标优化模型，并通过粒子群算法进行求解，同时以精益思想对其他问题提出改善方案，并使用Flexsim进行仿真。结果证明，VSM与ISM结合，在生产线优化时更有效率。     

一种具有序区间排序信息的多目标指派方法

针对指派问题中考虑多目标且具有序区间排序信息的情形,定义了指派的最理想排序位置(理想点),通过计算序区间排序信息与理想点的距离,得到各目标下某人完成某任务的"机会成本",采用简单加权法则将各目标下的成本矩阵综合为总成本矩阵,基于总成本矩阵构建指派问题的数学模型,并采用匈牙利法对该模型进行求解.实例分析表明,本文给出的方法具有简单、易操作等特点,对于具有序区间指派信息的多目标指派问题提供了一种有效的解决途径.     

公路事故风险动态预警检测设备布局的优化方法

针对现有公路事故风险动态预警检测设备布局方案无法满足当前道路承载力条件和降低交通事故发生频率的问题,本文进行公路事故风险动态预警检测设备布局优化方案研究。通过公路事故风险动态预警路段划分、构建初始检测点集、基于AHP的设备布局节点重要度评估,实现公路事故风险动态预警检测设备初始点位集构建与重要度计算方法。通过建立检测设备多目标优化布局模型、基于模拟退火算法的布局优化求解,提出一种新的优化方法。将该方法应用于实际可以有效提升道路承载能力,并减少甚至避免交通事故发生。     

多约束条件下飞机驾驶舱布局优化设计

目的 飞机驾驶舱布局设计能直接影响到飞行安全、飞行效率、作战效能等,因此有必要对驾驶舱布局进行优化研究,以达到人机匹配最优。方法 基于CATIA软件建立人体模型,构造以设计眼位为原点的三维坐标,结合飞行员坐姿,提出驾驶舱可达域和可视域的约束条件。运用G1法结合惯性权值粒子群算法,协调算法等进行全局和局部排序优化。结果 (1)建立驾驶舱布局优化模型;(2)利用计算机仿真验证,模型理论值与实测值基本一致,得到优化布局新方案。结论 基于CATIA软件建立的驾驶舱布局优化模型对飞机驾驶舱布局优化具有参考价值。