基于遗传算法的车间布局优化

闻亮

摘要：在车间的生产活动中，从物料进场到产成品出厂原材料约有90%～95%的时间处于搬运或停滞等待状态，这种现象提高了车间的物流成本、降低了生产效率。为解决上述問题，企业应当对生产车间的制造布局进行有效的设计和优化。文章利用遗传算法建立优化模型，并用MATLAB求出最优解。

关键词：物流成本；生产效率；布局优化

中图分类号：F273 文献标识码：A

Abstract： In the workshop production activities， raw material in a state of transport of stagnation for about 90%～95% of the time from materials to finished products. This phenomenon increases the logistics cost of the workshop and reduces the production efficiency. To solve the above problem， the enterprise should design and optimize the manufacturing layout of the workshop. This article uses genetic algorithm to establish the optimization model and find the optimal solution by MATLAB.

Key words： logistics cost； production efficiency； layout optimization

1 装配车间现状及存在问题

J公司装配车间是联合生产车间，主要作业区域包括装配线（A、B线），机加工区域，焊接区域，喷漆区域，外协件存储区域，物料缓存区域。根据现场调查了解了各个作业区域的主要生产任务，装配线A主要负责装配挖掘机，装配线B主要负责装配装载机，由于装配线上存在大量工位，所以分别将装配A线与装配B线看做整体；机加工区域主要加工前后车架与边梁，主要供应给装配线B使用，而挖掘机装配刚引进，加工技术还不算成熟，所以装配线A需要的零件主要由外协厂家供应。初始布局如图1所示：

通过实习阶段对现场进行调查研究并结合装配车间初始布局图，总结出此装配车间存在问题如下：（1）由于机加工区域面积限制，加工中心数量不足，导致生产能力不足，难以满足装配线需求；（2）现场布局分布散乱，相同的零件散放置不同地方，如驾驶室等零部件的暂存区布局，这大大降低了生产和现场管理的效率；（3）物流相关程度高的作业单位布局不合理，物流强度大导致物流效率低；（4）外协件库房面积过小，空间严重不足，导致装配A线旁边零件堆积、堵塞物流通道。

由于本次的优化问题是对原有的车间设施布局进行优化，所以在本次优化设计过程中存在以下两点限制：

（1）移动装配线A、B需要花费大量的时间和资金，还会严重影响生产进度，所以保持装配线A、B在原有位置固定不动。（2）因为是在旧车间的基础上进行优化设计，所以优化过程中得考虑装配车间整体面积的限制。

4 结束语

根据各作业单元中心坐标绘制优化布局图，如图5所示。

此方案扩大了机加工区域、外协件库房的面积，将物料缓存区合并到一块避免了摆放与调度混乱，同时（下转第47页）

也节省了占地面积；缩小了喷漆区与焊接区域的面积，使其内部工位更紧凑并将其安排到车间最里面，为了减少对车间内部的污染还应采取隔离与通风措施；提高了喷漆区与缓存区、喷漆区与机加工区的物流效率；节省了车间面积，为车间以后的发展提供了空间。通过本次车间设施布局优化后，设计之初所提到问题基本得到改善。

参考文献：

[1] 王梦洁. 汽车变速器涡轮轴生产车间布局优化与生产线平衡改善[D]. 上海：上海交通大学（硕士学位论文），2014.

[2] 胡新，何海浪，郭潇然. 基于MATLAB的遗传算法优化软件设计[J]. 汽车实用技术，2014，8（3）：32-34.

[3] Berna Haktanirlar Ulutas， Sadan Kulturel-Konak. Assessing hypermutation operators of a clonal selection algorithm for the unequal area facility layout problem[J]. Engineering Optimization， 2013，45（3）：290-303.

[4] 黄君政，李爱平，雷明. 基于NSGA-Ⅱ的多目标设备动态布局方法[J]. 中国工程机械学报，2014，12（1）：1-6.

[5] 汪一筇，米智伟. SLP和遗传算法结合在车间设备布局中的应用[J]. 计算机工程与应用，2010，46（5）：211-213.

[6] Hamidreza Navidi， Mahdi Bashiri， Masume Messi Bidgoli. A heuristic approach on the facility layout problem based on game theory[J]. International Journal of Production Research， 2012，50（6）：1512-1527.endprint