[发明专利]基于改进人工蜂群算法的车间设施布局优化方法

权利要求书

1.一种基于改进人工蜂群算法的车间设施布局优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，车间设施布局优化问题本质为组合优化问题，对人工蜂群算法离散化处理，采用序号编码方式进行编码，并将加工单元均简化为矩形，建立目标函数的数学模型，确定其约束条件；优化目标是车间内单元间物流搬运总费用最小，采用物流矩的方法表示单元间物流搬运费用，每两个加工单元间的物流矩由单元间物流量、单位距离单位物流量搬运费用以及两单元之间距离，这三者的乘积组成，目标函数的数学模型如下：

其中，W为车间内单元间的总物流矩；N为车间加工零件类型的总数量；M为车间单元总数量；i，j，k均为整数，且满足j≠k，1≤j,k≤M；为零件i在加工单元j与k之间的物流量；D_j,k为加工单元j与k之间的距离，对于单行布局问题D_j,k＝|x_j-x_k|，x_j和x_k分别为加工单元j和k中心的x轴坐标，对于多行布局问题D_j,k＝|x_j-x_k|+|y_j-y_k|，x_j和y_j分别为加工单元j中心的x轴坐标和y轴坐标，为零件i在加工单元j与k之间单位距离上单位物流量的搬运费用；

步骤2，初始化种群阶段：设定种群控制参数，包括种群数目SN、交叉概率p_c以及阈值Limit，应用随机方法产生初始化的种群，将种群中的最优解存储至外部集合；

步骤3，采蜜蜂阶段：采蜜蜂对种群中的每一个食物源进行局部搜索，对新食物源和原有食物源进行比较，优质的食物源将会被保留，更新外部集合；

步骤4，观察蜂阶段：观察蜂采用锦标赛机制选择一个食物源，判断是否进行交叉操作，如果进行交叉操作，则将种群内一个食物源与锦标赛机制产生的食物源进行交叉操作，保留优质的食物源，如果不进行交叉操作，则观察蜂对锦标赛机制产生的食物源进行局部搜索，保留优质食物源，重复以上操作SN次，更新外部集合；交叉操作采用次序交叉方法，该方法操作步骤为：

(1)从种群中随机选择两个个体，并随机生成交叉点；

(2)子代个体1复制父代个体1交叉点左侧的编码；

(3)删除父代个体2中已被父代个体1包含的编码；

(4)按照从左到右的顺序将父代个体2中剩余的编码复制到子代个体1交叉点右侧区域，产生子代个体1；

(5)重复相同的步骤生成子代个体2；

步骤5，侦查蜂阶段：判断每个食物源是否大于阈值Limit，如果大于阈值Limit，则随机产生一个食物源，更新外部集合；

步骤6，判断是否满足停止准则，如满足，则导出外部集合，否则，转到步骤3。

2.根据权利要求1所述的基于改进人工蜂群算法的车间设施布局优化方法，其特征在于，所述步骤1中，采用的序号编码方式为：

{(m_s(1),m_s(2),…m_s(M)),(Δ_s(1),Δ_s(2),…,Δ_s(n))}

其中，m_s(j)为第j个位置的加工单元；m_s(1),m_s(2),…m_s(M)为加工单元m₁,m₂,…m_M的一个全排列；Δ_s(j)为加工单元m_s(j)和m_s(j-1)之间的净距离。

3.根据权利要求1所述的基于改进人工蜂群算法的车间设施布局优化方法，其特征在于，所述步骤1中，数学模型的约束条件包括行方向约束和列方向约束；行方向约束：(1)某个加工单位仅能在某一行中布置，且仅能出现一次；(2)同一行内确保两相邻加工单元间不存在干涉和重叠，也就是相邻加工单元间最小间距约束；列方向约束：(1)同一行内各加工单元y坐标相同；(2)保证设备在y方向上不出现干涉与重叠，相邻行之间最小间距约束。