基于混合蚁群算法的可重构生产单元布局研究

摘要

为满足目前多品种、小批量的市场需求，单元生产方式以及可重构制造系统被广泛应用，其对市场变化的快速响应能力，改变了原有布局柔性差、生产效率低下的情况，基于单元生产和可重构制造系统的设施布局的改进，更有利于企业节省物料搬运成本、提高场地利用率及生产效率，缩短产品生产周期，从而降低生产总成本，加快资金周转速度，增强企业的竞争力。设施布局是否合理是直接影响企业经济效益的关键性因素，采用何种布局方式以及如何布局是十分具有现实意义的课题。
　　本文将刚性制造系统、柔性制造系统及可重构制造系统进行对比分析，总结了三种制造系统各自的特点及优缺点，选择了可重构制造系统进行进一步研究；将单元生产与大批量生产对比，结合设施布局问题需要考虑的因素，提出了结合了单元生产和可重构制造系统的设施布局优化问题；指出本文中优化问题的对象是U形单元生产线；针对U形单元生产线设施布局问题，着重分析了单元生产线设施布局模型的优化目标以及约束条件，建立了以物料搬运成本、单元重构成本和停工时间成本最小化为目标的优化模型，并对模型的各类约束进行了综合考虑；提出采用混合蚁群算法——模拟退火算法改进的蚁群算法求解模型，给出了详细的求解步骤以及算法设计，有效避免算法陷入局部最优，并运用MATLAB软件进行算法实现；进行了实证分析，将模型应用到某机械加工厂一单元生产线的设施布局问题上，结合当前布局情况，以及下一周期订单的产品需求量及产品工艺等，对现有布局设计进行优化。
　　本文将利用上述模型和算法得到的新布局方案与优化前方案进行对比，发现该模型和算法对于解决可重构设施布局问题是一种有效办法。从成本效益分析的角度考虑是否要重新规划布局，为企业再次遇到此类问题提供了可以量化的标准，也形成了解决此类问题更系统的方法和解决思路。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容和总体结构

2设施布局理论基础

2.1设施布局基本概念

2.2单元生产

2.3可重构设施布局问题

2.4 U形生产线单元生产的可重构设施布局

2.5本章小结

3生产单元设施布局问题建模

3.1设施布局模型要素分析

3.2建立模型

3.3本章小结

4改进蚁群算法的可重构生产单元设施布局问题求解

4.1蚁群算法描述

4.2模拟退火算法描述

4.3混合蚁群算法的算法设计

4.4混合蚁群算法求解步骤

4.4本章小结

5案例分析

5.1案例说明

5.2数据分析

5.3算法求解

5.4方案对比分析

5.5本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

附录1

附录2

致谢