第12期 2017年12月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)12015105
D0I:10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017. 12. 038
基于AGA的曲轴自动化生产车间
多目标优化布局研究
申宽，翟敬梅，张铁
（华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510641）
No.12 Dec.2017
摘要：为提高车间的生产效率、降低成本，对设备布局进行优化是十分必要的。基于物流费用最小和面积利用率最大的原则，并增加辅助设施（上下料机器人）对布局的约束，建立了曲轴自动化生产车间设备布局的多目标优化模型；采用自适应遗传算法（adaptivegeneticalgorithm，AGA）求解该问题时，交叉、变异概率基于Logistic曲线自适应调整，有利于优胜劣汰和全局最优解的获得。与改造前的布局相比较，加入机器人后的优化布局使物流费用降低、占地面积减小，对企业降本增效具有一定现实意义。
关键词：设备布局：自适应遗传算法：多目标优化
中图分类号：TH181；TG506
文献标识码：A
A Research of Multi-objective Optimization Based on AGA for
the Facility Layout in Crankshaft Automation Workshop
SHEN Kuan, ZHAI Jing-mei, ZHANG Tie
(School of Mechanical & Automotive Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510641, China)
Abstract : It is necessary to optimize the facility layout, which can improve the production efficiency and re-duce the cost. A multi-objective optimization model for the facility layout of crankshaft automation workshop was created: it was based on the principles of minimum material transport cost and maximum workshop area utilization, also added the constraint of auxiliary devices (loading and unloading robots). A kind of adaptive genetic algorithm (AGA) was used to find the best solution of this model. The crossover and mutation prob-ability based on the Logistic curve could adjust adaptively, which was advantageous to the evolution and the global optimal solution. Compared with the old layout, the optimized layout including the added robots makes the logistics cost less and the footprint decrease, which has certain significance for the enterprise to reduce the cost and improve the efficiency.
Key words: facility layout;adaptive genetic algorithm;multi-objective optimization
引言 0
设备布局问题（facilitylayoutproblem，FLP）是指在一定限制条件下（如车间面积形状、物流方式等），将生产设备在给定空间内布局，使目标函数（如物流费用、面积使用率等）得到优化。设备布局对企业降本增效具有重要意义，从时间成本上来看，物料从进广到出厂真正处于加工检验的时间仅占生产周期的5% 10%，而90%~95%的时间都处于搬运或等待状态：从经济成本上来看，物料搬运费用在生产活动总开销中所占比例高达20%~50%。良好的设备布局
能使物料更加高效顺畅的流通，减少搬运、等待时间，使物流费用至少降低10%~30%[2]
目前，设备布局采用数学分析法建立的模型主要
包括二次分配模型、二次集合覆盖模型、线性整数规划模型、混合整数规划模型等3]。Koopmans和 Beckmann于1957年首次提出二次分配模型（4）（quad raticassignmentproblem，QAP），描述n个设施和n个地点，要求给每个设施分配到一个位置，并使设施之间的总流量（或费用)最小。QAP模型的最优求解算法，可以归为分支定界法和割平面法两类3]。这两种算法都需要较多的计算时间和较大的存储空间，随着布局
收稿日期：2017-02-13；修回日期：2017-03-16
*基金项目：国家04科技重大专项（2015ZX04005006）；广东省科技重大专项（2014B090921004，2015B010918002）；中山市科技重大项目
（2016F2FC006）
作者简介：申宽（1986一），男，湖北襄阳人，华南理工大学硕士研究生，研究方向为机床与机器人一体化、设备优化布局等，（E-mail)270710478@
9.c0m；通讯作者：翟敬梅（1967一），女，辽宁山人，华南理工大学教授，博士，研究方向为机械系统建模与优化、机电装备与信息化万方数掘据等，（E-mail）mejmzhai@scut.edu.en。