基于遗传算法的车间规划问题研究

论文摘要

随着科技的发展和全球化市场的形成,制造业企业面临着原来越大的竞争压力。车间是企业生产的组织者,在制造系统中具有重要地位。经过良好规划的车间生产系统,可以有效的降低生产成本、提高生产效率、加快对市场的响应,从而提高企业的效益,车间规划在企业中已经受到越来越多的重视。本论文论述了车间规划问题的发展历程和研究现状,分析其中存在的问题。对车间规划的基本理论进行介绍,建立针对机加工车间的车间优化模型,对车间的优化算法进行了分析和研究,并编写程序予以实现。本论文在对车间的几何模型进行简化的基础上,分析模型中的各个要素以及它们之间的相互关系,以物流费用作为优化目标,分别建立单通道车间和多通道车间布局的数学模型：分析车间中的物料搬运状况,以费用最低为优化目标,建立物料搬运的数学模型。用遗传算法对车间布局模型进行优化。分别对单通道和多通道布局的车间采用改进的遗传编码和解码策略进行表示,染色体由不同类型的3个基因段组成；设计与优化目标函数相关联的适应度函数,用含有惩罚因子的项处理非法染色体问题；设计适当的选择、交叉、变异遗传算子,种群中各个染色体对应基因段分别处理,分别采用不同方法对其进行运算；分析算法中的遗传参数,用实际的运算来研究各个参数对整个算法的影响,以选择最佳的参数：分析算法的收敛性问题,采用精英保存的遗传策略,以确保收敛性。分析车间中物料的流动,建立物料在车间中的流动模型,对物料搬运模型进行改进并化简处理,最后通过数值分析的算法对车间物料搬运问题进行优化。用VB 6.0的开发工具,结合SQL Sever2000数据库,在Windows系统平台上编写程序实现上述算法。用人机交互的方法对设备和物流的数据进行操作,操作结果显示在用户界面表格中并存入数据库；在MATLAB 7.0环境下用MATLAB语言‘编程实现遗传算法,并显示迭代收敛过程；以中间文件为桥梁,实现MATLAB与VB之间的数据通信,计算的结果存入数据库；调用数据库中的数据对物料的搬运批量进行计算,显示结果,利用VB 6.0的图形控件,绘制二维的车间布局图,以供车间设计人员参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究意义
• 1.3 车间规划的发展历程和研究现状
• 1.3.1 车间规划的发展历程
• 1.3.2 车间规划的研究现状
• 1.3.3 研究存在的问题
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 车间规划理论概述
• 2.1 车间规划的决策
• 2.2 车间规划的方法
• 2.2.1 系统布置规划方法
• 2.2.2 计算机辅助布置方法
• 2.3 车间物料搬运概述
• 2.3.1 物料搬运的定义
• 2.3.2 物料搬运分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于物流的车间规划问题建模
• 3.1 车间布局的分类
• 3.2 车间数学模型的要素分析
• 3.2.1 车间的评价目标
• 3.2.2 车间的约束问题
• 3.2.3 车间模型中的距离
• 3.3 多通道布局车间模型的建立
• 3.3.1 优化目标函数
• 3.3.2 约束条件的确定
• 3.3.3 设备间距离的计算
• 3.4 单通道布局车间的建模
• 3.4.1 问题描述
• 3.4.2 车间布局模型的建立
• 3.5 车间物料搬运量的数学表示
• 3.6 本章小结
• 第4章 车间模型的优化算法研究
• 4.1 遗传算法简介
• 4.1.1 遗传算法原理与特点
• 4.1.2 遗传算法在优化问题中的应用
• 4.2 用于车间优化的改进遗传算法
• 4.2.1 染色体编码与解码
• 4.2.2 适应度函数设计
• 4.2.3 遗传算子的设计
• 4.2.4 遗传参数的选择
• 4.2.5 收敛性与遗传策略
• 4.3 物料搬运量的数学优化
• 4.4 本章小结
• 第5章 计算机实现及仿真
• 5.1 运行环境和开发工具简介
• 5.2 程序的总体结构设计
• 5.2.1 程序模块的划分
• 5.2.2 程序运行的流程
• 5.2.3 程序的实现要点
• 5.3 程序运行演示
• 5.4 本章小结
• 第6章 实例应用
• 6.1 采用本文算法求解
• 6.2 标准遗传算法求解
• 6.3 本章小结
• 总结和展望
• 本文总结
• 未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表