文 献 综 述

一、论文研究的背景与意义

由于国际制造业的转移和中国丰富的廉价劳动力资源，中国已逐渐成为世界制造业的中心。中国制造的产品销往世界各地，制造业成为中国经济增长的”发动机”。[1]但是，中国制造业不可能长期依靠廉价的劳动力成本参与国际竞争，相反，随着中国人口红利的逐渐消失，劳动力成本上升已成为必然趋势，各地开始频现”用工荒”。[2]所以，作为能够减少劳动力输出同时提高了生产效率的流水线工艺就进入了中国制造业的眼中。所谓流水作业生产，是指在制造业的生产过程中，在制品按照预先设计好的工艺流程，有节奏、有顺序地从上一个生产站流向下一个生产站，在经过整个生产路线之后，加工成产成品。对在产品的分析、规划和安排，目的都是为了使整个制造流程更加顺畅、高效。[3]中国制造业人均增加值很低，虽然中国制造业目前发展迅速，但其增加值的总量和人均占有量仍旧与制造业强国有很大的距离。[4]

二、车间布局的产生与发展

随着国际化市场竞争日益激烈，为了赢得市场，车间设计前期不仅要求着眼于制造出一流的产品，还要对车间功能的发展有充分地评价及准备。因此，在车间设计前期，设计人员除了必须考虑产品的制造成本、设备的使用效率外，合理选择加工设备，优化设备布局，高效组织并协调各生产要素，也是降低产品的制造成本、提高生产效率的基础。对于制造企业来说，车间是企业的关键生产单元，也是企业的物化中心，它不仅是制造计划的具体执行者，也是制造信息的反馈者，更是大量制造实时信息的集散地，因此车间系统在整个制造系统中起到的作用越来越重要。[5]

车间布局设计的历史比较悠久，最早出现在手工作坊时期，为了加快生产速度和工作效率，人们开始凭借经验对作坊内的生产工具和工作台的位置进行调整。1831 年，数学家高斯(Gauss)就开始从科学的角度研究布局问题，到现在已经有 180 多年历史。[6]Kusiak、Meller 等学者对制造业的设备布局问题进行全面的回顾，研究柔性制造系统(FMS)下的布局设计。[7]Badiru、Lari 开发出设备专家布局系统，这是由采用模糊逻辑方法来实现代码的。[8]Montreuil 就物流布局问题，在人工智能和 CAD 集成化布局方案前提下又创立出并行和网络布置的设计方法。Kouvelis et.al.曾经说过生产设备的位置布局是早期制造系统设计中亟待解决的关键问题之一。[9]车间设备布局问题( Facility layout problem，FLP) 是指将设备在给定的空间内进行布局，同时要求满足一定限制条件( 如车间的面积、几何形状要求等) ，并使目标函数得到优化。车间布局问题的研究由来已久，Meller认为设备布局问题就是在给定的矩形平面内不重叠地放置 n 台矩形设备，并在此基础上最小化设备间的距离。[10]在布局算法方面，也由早期的定性研究发展到后来一些简单算法研究，现代布局研究多侧重于一些启发式算法的研究和运用。Balakrishnan在 GA的基础上应用了一种启发式算法来处理传统的车间动态布局问题。在布局问题的求解与优化过程中，遗传算法应用十分广泛。[11]

国内对设施布局问题的研究比较晚，20世纪80年代SLP方法才引进中国。[12]我国学者才开始对此进行研究，并取得一定成绩。1997年，王金敏针对三维实体布局问题提出了一种优化算法。[13]2002年，李火生等学者将生产车间不同的设施进行分类，并建立相应的布局线性模型，通过运用定序算法及定位算法对布局求解。[14]2004 年，龚全胜以工厂总物流费用最小来建立相应数学模型，并运用遗传算法对模型进行求解。[15]吴永忠等针对大规模的生产方式，开发出相应的生产线优化系统，运用一种新型的家族保护遗传算法对车间布局进行求解。[16]2005年，罗勇，程全国研究了钢材物流配送中心工艺流程和功能区域的规划模型，在SLP思想指导下，对钢材配送中心实例进行了规划设计，设计出了科学的布置。[17]2006年，刘弟新研究了机械加工设备布局方法和布局方案的仿真技术。[18]2008年，樊树海，陈金龙，曹霞等在扩展细化了的顺序矩阵基础上提出了一种改进的顺序矩阵形式，并将其运营到流水车间布局中。[19]2009年，李娟分析了物流中心的作业流程，对功能区域进行了划分，利用SLP方法，形成总平面的布置方案，并用加权因素法进行优选评估。[20]唐自玉针对车间布局常规方法的局限性，应用分层规划概念和多色集合理论，系统研究了车间布局，并建立了相关模型。[21]2010年，宋策针对大连三洋压缩机有限公司的车间的设备布局提出了一种精英蚁群优化算法。[22]郑晓军针对块状布局问题，提出一种设施相对位置编码的方法和基于图论的求解设施之间避障曼氏最短路径的连接图生成方法，并建立了详细的数学模型，结合模型提出了一种基于满意度的差异演化算法。[23]

参考文献

[1] 朱高峰.全球化时代的中国制造[M].社会科学文献出版社，2003.2.