[发明专利]一种数字化车间布局优化方法

说明书

本发明提供一种数字化车间布局优化方法，包括：步骤S1）对车间设备布局做出简化与假设，获取车间各个工序的占地面积，对车间进行区域划分；步骤S2）分析车间布局的优化目标，确定决策变量与约束条件；步骤S3）建立车间布局优化的数学模型；步骤S4）确定相应的目标函数；步骤S5）采用改进的自适应遗传算法进行求解；步骤S6）得到数字化车间布局优化的方案；本发明优点在于：针对物流成本最低及车间面积可利用率最大两个因素建立数学模型，使用一种改进的自适应遗传算法进行求解，交叉率和变异率可以根据个体适应度的值自动调整，能使算法跳出局部最优，并且迅速找到最优结果，从而有效提高算法整体寻优能力。

技术领域

本发明涉及智能车间技术领域，尤其涉及一种数字化车间布局优化方法。

背景技术

数字化车间布局优化是运用布局优化和物流路径设计的理论，在分析现有车间布局的基础上，结合数字化车间柔性化的特点对车间布局规划进行研究和设计，从而使空间得到充分利用，减少物流成本与时间，提高生产效率。设备布局是制造系统设计和优化的主要内容，它是指企业根据经营目标和生产纲领，将有限的空间合理地组合与分配给人员、设备、物料等生产要素，以满足从原材料的接收、零件和产品的制造直到成品的包装、发运的产品生产全生命周期中各生产要素所需空间，并获得最大的生产经济效益。

在工业4.0的背景下，数字化车间越来越追求实现产品的个性化定制，以满足用户的个性化需求，意味着产品的种类繁多，不同产品的加工工艺也存在差异。对车间的布局结构、各个加工单元的位置、各个设备上料下料的位置、物料存储的位置等进行科学合理的设计布局，就可以高效的利用车间内的生产资源，减少车间内的劳动及物流运输成本，提高生产效率。

传统的车间布局方法是根据二维图纸依靠设计人员的相关经验进行设计，已经不能满足数字化车间在生产实际中的需求，主要存在以下问题：

1.依靠人员经验进行车间布局的规划周期较长，需要耗费人力物力资源，且规划不能达到最优化，影响了数字化车间的生产效率等；

2.传统的车间布局方法在车间投产前，无法对车间系统的生产效率、物流时间和物流成本等性能进行有效的验证，规划的正确性不能得到保证，从而难以满足实际生产的需求，所以提出一种更准确的数字化车间布局优化方法是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种数字化车间布局优化方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种数字化车间布局优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1)对车间设备布局做出简化与假设，获取车间各个工序的占地面积，根据零件加工工艺流程对车间进行区域划分；

步骤S2)分析车间布局的优化目标，确定决策变量与约束条件；

步骤S3)根据车间总物流成本最小及面积利用率最大的原则，建立车间布局优化的数学模型；

步骤S4)确定相应的目标函数；

步骤S5)采用改进的自适应遗传算法进行求解；

步骤S6)得到数字化车间布局优化的方案；

步骤S5具体包括以下步骤：

步骤S51)根据建立的车间布局优化数学模型，确定其编码方式，对车间站位序列进行编码；

步骤S52)由计算机随机产生N个初始设备的排列序列及净间距，组成初始种群；

步骤S53)根据确定的目标函数及约束条件设计适应度转换规则，设计适应度函数；

步骤S54)根据实际生产选择遗传算子，进行自适应遗传运算，交叉概率与变异概率自适应调整，生成新的个体；