[发明专利]一种大型船舶动力部件生产车间布局优化方法

说明书

本发明提出一种对大型船舶动力部件生产车间的布局进行优化设计的方法。首先结合船用曲轴生产车间进行生产布局分析，确定加工工艺路线、加工时间及设备加工变量条件；然后对设备模型做出一些假设条件，忽略车间设备的形状细节；根据变量、假设条件合理设定模型的优化目标和约束条件，建立数学模型；接着设计改进粒子群优化算法(DIPSO)，一种能够实时调整惯性权重和粒子飞行路线的粒子群优化算法；最后用DIPSO算法对船用曲轴生产车间进行布局设计优化求解，并与基本粒子群算法进行对比，验证DIPSO算法的切实可行性。

技术领域

本发明应用于车间布局优化技术领域，特别涉及针对大型船舶动力部件生产车间的布局优化方法。

背景技术

长期以来，我国船舶制造业一直存在重生产、轻流通的问题，当物料在加工设备间进行搬运时，由于运输路径规划不合理，导致车间内物流系统停滞，致使大量的生产资金无故浪费。例如通过对曲轴公司车间生产线的观察及对相关专业人员的咨询，发现车间生产布局存在有加工设备位置布置不合理、车间面积利用率不足、物料搬运摆放及加工过程中安全等问题。车间设备布局设计是生产系统中的重要问题，合理的车间布局结果可以提高产品的生产效率，对整个生产系统的总体性能起到良好的促进作用。

关于车间设备布局模型技术方法的研究很多，但相关大多聚焦在传统的产品加工车间，针对大型船舶动力部件生产车间进行布局优化的研究相对较少，而且利用算法求解布局问题时并没有考虑零件生产工艺的差异性，很多解决方案都只是考虑物流成本最小这一个因素，而忽略了空间利用率等其他目标。

相关生产车间的布局优化可谓是阻碍着我国制造业更好更快的发展，合理的车间布局能有效促进船舶动力部件生产车间的物流，降低物料的加工费用，从而提高船舶制造企业的核心竞争力。设备布局设计的目的是为了最小化物流系统费用，基于上述问题，本发明提供了一种大型船舶动力部件生产车间布局优化方法。

发明内容

本发明提出一种对大型船舶动力部件生产车间的布局进行优化设计的方法。首先结合船用曲轴生产车间进行生产布局分析，确定加工工艺路线、加工时间及设备加工变量条件；然后对设备模型做出一些假设条件，忽略车间设备的形状细节；根据变量、假设条件合理设定模型的优化目标和约束条件，建立数学模型；接着设计改进粒子群优化算法(DIPSO)，一种能够实时调整惯性权重和粒子飞行路线的粒子群优化算法；最后用DIPSO算法对船用曲轴生产车间进行布局设计优化求解，并与基本粒子群算法进行对比，验证DIPSO算法的切实可行性。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案在于，一种船用曲轴生产车间布局优化方法，主要结合曲轴生产企业的实际问题建立数学模型，设计改进一种能够实时调整惯性权重和粒子飞行路线的粒子群优化算法(DIPSO)，其中主要包含以下步骤：

步骤1：结合船用曲轴生产车间进行生产布局分析，确定加工工艺路线及设备加工变量条件；

步骤2：对所述步骤1的分析进行实际情况的简化，对设备模型做出如下一些相应的假设：

(1)假设车间参与位置摆放的加工设备都是矩形结构，而且每台设备的长和宽已知，忽略车间设备的形状细节；

(2)假设设备布置的区域都在同一平面；

(3)假设各设备分行排列，并与X轴平行；

(4)假设车间空间足够高，忽略设备高度；

(5)假设各设备间的横向和纵向间距要求是已知的，并且各设备中心位置位于同一水平线上；

步骤3：根据步骤1、步骤2合理设定模型的优化目标和约束条件，建立数学模型；

步骤4：根据步骤3的数学模型，设计一种能够实时调整惯性权重和粒子飞行路线的新模式粒子群优化算法--改进粒子群--DIPSO算法，具体操作方法如下：