[发明专利]一种考虑间隙和装卸点的车间多行布局方法

权利要求书

1.一种考虑间隙和装卸点的车间多行布局方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立以物流成本、土地资源利用率为基础的设施布局目标函数；

S2、收集车间数据并提出所述目标函数的约束条件，形成车间多行布局模型；

S3、求解所述车间多行布局模型得到最优布局方案；

所述目标函数如下：

F＝α₁β₁F₁+α₂β₂F₂

其中，F₂＝length·width

式中，α₁、α₂为权重因子，且α₁+α₂＝1；β₁、β₂为归一化因子；i、j为设施编号，i,j∈Q；Q为设施集合，Q＝{1,2，…，n}；n为设施数量；f_ij为设施i到设施j的单向物流量；dx_ij为在x方向上设施i的装载点至设施j的卸载点之间的距离；dy_ij为在y方向上设施i的装载点至设施j的卸载点之间的距离；length为n个设施的包络面长度；width为n个设施的包络面宽度；

所属约束条件包括：

式中，x_i、x_j分别为设施i、j的中心横坐标；l_i、l_j分别为设施i、j的长度；s_i、s_j分别为设施i、j的安全间隙；L为工厂布置区域的总长度；x_ip、x_jp为设施i、j物料装载点的中心横坐标；x_id、x_jd为设施i、j物料卸载点的中心横坐标；γ_i为设施i的物料装载点、物料卸载点是否分离布置的判断函数，其中，当设施i的物料装载点、物料卸载点分离布置时γ_i＝1，否则γ_i＝0；p_i为设施i物料装载点位置判断函数，其中，当设施i的物料装载点位于质心左侧时p_i＝1，否则p_i＝0；c_i为设施i旋转判断函数，其中，当设施i发生旋转时c_i＝1，否则c_i＝0；y_t为第t行的纵坐标；w_i、w_j分别为设施i、j的宽度；r_it为设施i在第t行的判断函数，其中，当设施i在第t行时r_it＝1，否则r_it＝0；W为工厂布置区域的总宽度；T为分布行集合，T＝{1,2,…,n}；y_ip、y_jp分别为设施i、j物料装载点的中心纵坐标；y_id、y_jd分别为设施i、j物料卸载点的中心纵坐标；dy_ij为设施i的物料装载点与设施j的物料卸载点在y轴方向上的距离；β_ij为判断函数，当s_i≥s_j时β_ij＝1，否则β_ij＝0；s_j为设施j的安全间隙；α_jit为判断函数，当设施i、j布置在第t行且设施j在设施i的右边时α_jit＝1，否则α_jit＝0；r_jt为设施j在第t行的判断函数，其中，当设施j在第t行时r_jt＝1，否则r_jt＝0；u_t为第t行是否开启的判断函数，当第t行被开启时u_t＝1，否则u_t＝0；

步骤S3中采用两阶段算法求解所述车间多行布局模型，其中，第一阶段采用改进生物地理学算法得到可行解X、第二阶段采用线性规划算法得到所述设施在各行上的精确位置及目标值；所述改进生物地理学算法通过分阶段迁移、反向学习机制、自适应变异、局部搜索操作对生物地理学算法进行改进，并采用双阈值停止准则，去除冗余循环次数；

所述第二阶段包括如下步骤：

第一步：利用第一阶段运算得到的可行解X确定变量α_ijt、r_it、u_t、y_t；

第二步：将所述车间多行布局模型进行线性化，将可行解X及其决策变量带入线性规划模型求得设施在各行上的精确位置及目标值；

所述改进生物地理学算法包括如下步骤：

步骤1：设置初始化参数，如最大迭代次数MaxIt，栖息地数量npop，初始温度T₀，终止温度T_f，外部阈值it_max，退火阈值T_max，退火因子alpha；

步骤2：初始化种群N，计算种群N中每个栖息地个体的适宜度指数HSI，取HSI最高的栖息地X为最优解；

步骤3：分别对种群N进行分阶段迁移操作得到种群N_1，进行反向学习操作得到种群N_2，进行自适应变异操作得到种群N_3；混合N_1、N_2、N_3并按HSI由高到低排序，取前npop个个体组成种群N_new；按指定比例取种群N的前n₁个个体与N_new的前n₂个个体更新初始种群N及最优个体X；

步骤4：对最优个体X进行模拟退火局部搜索操作，并更新X；

步骤5：若外部档案更新，则it＝0，否则it＝it+1，若itit_max则输出当前最优解X，否则执行第6步；

步骤6：令t＝t+1，若tMaxIt则输出当前最优解X，否则重复步骤3～6。