文 献 综 述

车间设备的合理布置是车间布局的最重要的研究内容^[1]，综合考虑其相关因素，进行分析、构思、规划、论证和设计，作出全面的安排，使系统中的人力、物力、财力及物流、信息流得到最合理，最有效、最经济的安排，使车间能够有效的运行，以最少的投入，获得最大的利益，达到预期目的。因此，对车间工艺设计进行分析，在明确生产对象，生产纲领后，就要考虑采用何种工艺技术，选用何种工艺装备，并确定工时定额水平，计算和采用一定数量的各种设备和劳动力^[2-5]。采用何种生产形式，需要面积足够和拥有各种公用设施的厂房，并结合物流技术进行分析，最终形成几个可行的车间布局方案。所有这些都是进行车间布局系统的基础^[6]。

车间布局设计是制造系统设计的重要内容之一，车间布局的优劣直接决定着产品质量、生产率和经济效益^[7-9]。优良的设施布置是提高生产系统效益的重要源泉和手段，是改善生产系统整体功能、实现现代化管理和先进生产方式的前提和基础，所以我们可以运用生产车间作业空间设计的原则与方法和IE思想在作业空间设计存在的问题进行分析与评价并提出改进方案，从而提高生产效益。参考设施布局设计的基本原则、理论及方法，分析国内外生产系统中常见的布局设计原理及方法，提出车间布局优化设计框架。避免传统设计方法过于依赖经验、约束过多及复杂难解的缺点，从理论上拓展布局设计的方法。本课题的设计应用SLP法，实现车间平面布局的优化；并结合计算机建模和仿真技术，应用人因工程、生产线平衡等关于设施布局及工作地优化等相关理论和方法完成车间三维布局的部分优化工作。从而验证车间布局优化设计框架的指导作用，实现了车间布局的优化设计。20世纪60年代，美国学者Richard Mu提出的系统布置设计(Systematic Layout Planning)^[10]，是针对设计项目进行布置的方法。该方法是有条理的、循序渐进的、对各种布置都适用的。

生产车间作业空间设计的优化，是为了提高生产效益而设计的。是工业工程学科的一个重要组成部分。车间布局设计优化和物流（Logistic）起源于二战时期^[11]，真正发展起来是在近十几年间。随着工业化的进程，美国、德国、英国、法国、新加坡、日本、香港等国家和地区的现代综合生产车间作业空间设计的优化和物流业已相当成熟^[12]。

企业资源的合理配置和优化利用很大程度上体现在车间层的生产活动中，所以加强车间层的生产计划与控制一直在企业生产经营活动中占有十分重要的地位。车间生产计划与控制的核心理论是调度理论^[13-15]。车间生产计划与控制技术涉及到了多个学科、多个领域和研究方向的理论和方法，仿真技术在车间生产计划与控制这个领域中也得到广泛的应用，其优点有：通过计算机仿真可以捕捉和分析资源之间动态的相互影响，评价调度中有矛盾的条件，解决冲突问题；有时对于一组任务可能存在几种计划或调度方案，通过对车间生产过程仿真，就可以知道各个方案的性能指标，帮助调度人员从中选择出最佳方案；通过计算机仿真还可以对生产过程中出现的特殊情况或故障进行分析和预测，帮助调度人员制定出各种应急措施^[16-17]。

仿真^[18-20]技术作为分析复杂系统的一种有效工具已经应用的越来越广泛， 但是仿真只是一种实验手段，人们通过这种实验手段测试不同参数的仿真模型性能，从而给出各种统计数据，仿真自身没有提供改善系统性能的手段， 只能作为一种分析系统给定解的有效工具，于是，如何利用仿真与优化结合的方式来实现复杂系统的分析与优化渐渐成为了研究热点。车间物流仿真模型形式比较复杂，它不同于常见的调度模型，除了调度策略以外，还包括物流设备的性能、布局和系统的整体性能等问题描述，如机床的加工时间，传送带的速度，缓冲的容量等等。关于调度策略的组合优化问题在许多文献中都有描述并提出了许多有效的方法。国内外在面向各种具体实例的仿真优化问题上有过许多好的方法和实验，例如利用遗传算法、散点搜索、模拟退火法、禁忌搜索进行仿真优化等，然而它们大都在处理物流生产线仿真优化方面还存在着诸多问题。

Flexsim软件就是能够进行离散时间系统建模，是生产线仿真和物流系统规划的理想选择。提出了一种在并行工程环境下用于小批量生产的质量反馈两层模型，能够准确、客观、在线动态地评价现行加工工序的状况和进行相应的加工过程质量仿真，以便对新零件的公差带设计提供指导。接着针对多批次小批量问题，提出了一种抑制数据中系统噪声和观测噪声的方法，可以有效地提高建模的精度。然后利用多组实验数据对提出的模型进行研究，充分地说明了以上方法的有效性和实用性。通过对流水线的仿真，可以定量分析与评价设计中所确定的硬件置如机床、缓冲库容量、运输系统路径等及生产线人员配备情况，预测产品生产周期，分析与预测生产线的生产能力，模拟各种可预见的或随机的故障，发现系统瓶颈等。还可以预测生产线在不同调度策略下的性能，从而为系统运行选择较好的调度方案，在调度方案确定后，还可以模拟系统在不同作业计划的执行情况，可以选择合理高效的作业计划提高生产线的运行效率，减少库存，缩短生产周期。因此，计算机仿真技术在制造业中的应用变得越来越广泛。