[发明专利]一种应用于求解大规模不等面积设施布局问题的方法

说明书

一种应用于求解大规模不等面积设施布局问题的方法，步骤如下：步骤一：划分大规模样本；步骤二：建立小规模不等面积的设施布局问题的求解模型；步骤三：建立初始可行解；步骤四：优化初始可行解；通过以上步骤，建立了求解小规模设施布局问题的规划模型和制定了求解大规模不等面积设施规划问题的一套方法，并能求出大规模不等面积的设施布局问题的近似最优解，节约物料运输成本，同时也节约了大规模问题布局求解过程所耗费的时间。

技术领域

本发明提供一种应用于求解大规模不等面积设施布局问题的方法，它可用于在设施布局问题的部门数量过大不能直接在有效时间内求解的情况，在有效时间内求出大规模问题的近似最优解，属于工业工程设施布局领域。

背景技术

设施布局问题作为工业工程领域的重要分支，起源于早期制造业的工厂设计。设施规划是对构成工厂的车间、库房、办公室等设施,以及保证企业正常生产为企业输送物料的交通运输线路、工程管线等运输设施。设施规划是开展工业生产的必要条件，设施内部的布置是否合理，是否符合各个部门之间的物料运输需求以及是否最大程度的节约成本都是设施布局问题需要解决的。设施布局的好坏将直接影响到整个生产系统的总体性能,如物流、信息流、生产能力、生产效率、生产成本以及生产安全等。一个设计良好的制造系统布局能加快物料处理效率,减少在制品的停留时间,大大提高企业的生产效率。对于设施布局问题的研究已有很多，基本上都只能精确地求解出不大于11个部门的问题的最优解，而对大规模问题多为使用启发式算法近似求解。

本发明在前述的研究基础上，提出一种用于求解大规模不等面积设施布局问题的方法。该方法包括对数据的预处理、建立基于混合距离的混合整数规划模型并求得初始解和对初始解优化等，在有效时间内得出大规模问题的近似最优解对于复杂的生产系统有重要意义。

发明内容

1、目的：本发明的目的在于提供一种应用于求解大规模不等面积设施布局问题的方法。解决大规模复杂生产情况下无法精确求解最优布局的情况。用于设计生产布局中，以达到物料运输成本最低的目的。

所述大规模不等面积设施布局问题是指求解多于15个部门且各个部门的面积均不相等的设施布局问题的布局并使物料运输成本最低。

2、技术方案：

本发明为一种应用于求解大规模不等面积设施布局问题的方法，该方法实现的具体步骤如下：

步骤一：划分大规模样本

所述大规模样本是指，被求解的不等面积设施布局问题的部门数量大于15个，且各部门的面积不相等；这样的样本称为大规模样本，针对这样样本的设施布局问题无法直接精确求解；

所述划分大规模样本的做法如下：使用自底向上的层次聚类的方法对样本进行划分，它先将大规模样本中的每一个样本看做一个初始聚类簇，然后在算法运行的每一步中找出距离最近的两个聚类簇进行合并，该过程不断重复，直到达到预设的聚类簇个数；将大规模样本划分的具体做法是：由于大规模样本会给出每个部门对之间的物料运输量，且量越大这两个部门就应该距离越近，该样本用于层次聚类时要将物料运输量取倒数，并将没有物料运输的部门对之间的值取9(值越大，越不会聚成一个簇)；使用R软件(R是一套完整的数据处理、计算和制图软件系统)进行层次聚类，其中聚类的方法选择“类平均法”(average)；并对聚类结果做系谱图，根据系谱图确定哪些部门归为一个聚类簇。

步骤二：建立小规模不等面积的设施布局问题的求解模型

本发明建立混合整数规划模型求解设施布局问题；一般设施布局问题的目标是物料运输成本C达到最低，所以目标函数就是每一对部门之间的物料运输量乘以距离再乘以运输单价(一般为了简洁省略)；

所述目标函数为：