[发明专利]一种多目标优化的混合作业车间布局方法

说明书

一种基于动态差分元胞多目标优化的混合作业车间布局方法，先构建多目标混合作业车间布局模型，再通过生成初始种群、父本选择进行变异交叉，对子代评估，最终完成种群更新，达到混合作业车间的优化布局。本发明的优点是：1、设计并引入动态变异方式，能使布局方案跳出局部最优；2、能用三维方式显示布局多目标非支配解对应的Pareto前端，提供相应混和作业车间布局布置图，有效解决混合作业车间布局问题。

技术领域

本发明涉及一种车间布局的优化方法，特别涉及一种基于动态差分元胞多目标优化的混合作业车间布局方法。

背景技术

现代制造企业基本构成应是先进制造系统和高效物流系统的有机结合。

大型混合作业车间布局特点：多品种、中大批量、任务型生产和流水型生产高度集成；加工批量和转运批量动态化、制造资源呈现多样性和动态性；生产物流的复杂性主要体现在贯穿于系统中的“供需关系”的不确定性以及过多的随机扰动，其车间布局须具备良好的柔性和可拓展性。

发明内容

对大型混合作业车间布局的原型特征进行分析和研究，重点描述车间场地的制约性、混合生产方式的协同性、作业单元类型的多样性、物流路径及搬运费用的集约性及非物流关系等原型细节，提出了动态差分元胞多目标优化的混合作业车间布局方法。

一种多目标优化的混合作业车间布局方法，具体步骤如下：

步骤1:构建多目标混合作业车间布局模型

1.1构建多目标函数

在布局时假设车间和作业单元均为矩形结构，车间大小和作业单元大小均已知，车间的长度为a，宽度为b；作业单元i的长度为L_i，宽度为W_i；

1)物料搬运成本最小

式中：n为布局的作业单元数目；c_ij为作业单元i到作业单元j的物料搬运成本；f_ij为作业单元i到作业单元j的总物料搬运件数；d_ij为作业单元i到作业单元j的物料搬运距离；

2)作业单元移动成本最小

式中：d_io表示作业单元i前后移动的曼哈顿距离，即d_io＝|x_i-x_{i_o}|₊|y_i-y_{i_o}|，x_i为作业单元i移动后的x坐标值，x_{i_o}为作业单元i移动前的x坐标值，y_i为作业单元i移动后的y坐标值，y_{i_o}为作业单元i移动前的y坐标值；m_i表示作业单元i的移动成本；

3)作业单元包络矩形面积最小

min F₃＝L×W (3)

式中：L为包络所有作业单元矩形的长度，W为包络所有作业单元矩形的宽度；

4)作业单元非物流关系最大化

最大化优化目标可以转换成最小化优化目标，故：

式中：Z是一个较大的正数，保证F₄为正数即可；a_ij为作业单元间的非物流关系邻接度值，b_ij为作业单元间的非物流关系邻接度因子；

考虑到第一个优化目标和第二个优化目标单位一致，因此，上述四个目标可以转化为三个优化目标，即：