一、研究背景及意义

生产制造业的设施布局是设施规划领域的一个重要问题。它研究如何按照一定的原则,在预先给定的生产车间内,将生产系统所使用的机器、仓库等的位置以及与之相关的物料流和人员流进行合理地组织与布置,以达到最优的设计目标(如物流成本最低、设备利用率最高等)。一个设计良好的设施布局能加快物料处理效率,减少在制品的停留时间,显著提高企业的生产效率。

随着市场竞争的日益激烈，越来越多的企业认识到高效的物流运作是降低产品成本、提高服务水平、缩短交货时间的重要手段，并能最终加强企业的综合竞争能力。物流已被视为除营销、减少消耗之外企业获得利润的”第三源泉”。 减少物流成本，将给企业带来前所未有的利润，使企业在激烈竞争的经济丛林中，立于不败之地。然而，目前企业更多关注的是物流配送网络的建立，常常忽略了企业内部物流系统的建设。其实布局就是一个很重要的工作，它包括新系统的形成和旧系统的改良。厂房或车间中生产设备或制造单元的合理摆放，物流路径的正确规划都将对实际生产中的效率、成本和产品质量等产生深远的影响。对制造系统的合理布局设计将有效减小生产所占面积，有利于生产规模的扩大以及产品的多样化发展；使生产中的物料运输更加高效，缩短制造资源(工位)之间的物料运送时间，缩短生产周期，降低制造成本，不同工位之间的物流得到简化，物料的输送更加连续，更有利于生产管理。本文将在实地调查采集数据的基础上,以生产车间设施布局为研究对象,研究该类布局问题的有效求解方法。车间设施布局可分为块状布局和详细布局,前者不考虑设备的尺寸形状,只确定其在车间内的相对位置,而后者考虑设备的尺寸形状等信息,并确定其在车间内的坐标和方位。

二、国内外研究现状

孙军艳, 韩防, 曹西京[1]发表的《基于 Flexsim 的车间设备布局优化设计》一文中强调了车间设备布局设计是将加工设备、物料搬运设备、工作单元和通道走廊等制造资源合理地放置在一个有限的空间内的过程.它的主要目标是材料流、工件流的运输费用最小,同时满足设备之间的相互关系要求以及综合考虑布局的美观性和操作的舒适性，生产的安全性。郝理想[2]发表的《基于虚拟仿真的生产车间布局设计方法研究》总结和回顾了布局设计的发展历程, 针对传统规划中数学优化方法缺乏灵活性, 易懂性和易沟通性等诸多方面存在的不足, 在分析虚拟仿真技术进行布局设计的优点的基础上, 提出一种基于虚拟仿真的生产车间布局设计方法.何智春[3]发表的《基于 Flexsim 的机加工车间设施布置建模与仿真》指出随着科学技术的发展, 机械制造业向多品种小批量的生产方式发展, 产品更新换代加速. 制造业的生产方式已从大量生产方式向准时制造及精益生产, 并进一步向计算机集成制造和敏捷制造方式转变. 生产方式的转变对设施布置提出新的要求. 由于设施布置的复杂性, 传统的以建立数学模型, 获得布置最优方案的方法已经很难满足现代生产方式的需求，对设施布局的基本形式, 车间物流路径的基本类型进行分析, 将搬运系统设计提到设施布置阶段, 构建搬运系统框架. 详述了车间布局, 物流路径, 搬运系统三者之间的相互关系。王定益, 王丽亚[4]发表的《一种改进遗传算法在生产车间设备布局中的应用》指出生产系统的设备布局设计是一个组合优化的问题。具有非线性，NP难等特性，常规方法较难以求解。刘晖, 张秋英, 范秀敏[5]发表的《基于设备分类的生产线车间平面布局》本文将精益生产的哲理应用于生产线车间平面布局设计之中, 提出了生产线车间布局的数学模型和结构模型, 并根据设备的特点提出了车间设备分类的方法, 在此基础上根据不同设备分类的特点, 提出了基于设备分类的定序算法和定位算法。孙志峻[6]发表的《智能制造系统车间生产优化调度》用遗传算法研究了双资源作业车间的调度优化问题, 提出了一种将归约法与遗传算法和分派规则相结合的调度算法。张人千, 魏法杰, 谭甄[7]发表的《基于成本的车间作业优化模型及实证研究》介绍车间作业优化问题, 探讨作业, 成本的关系并构建作业成本计算模型, 将作业成本法与作业优化理论相结合, 提出基于成本的作业优化模型。HAO L, JIANG Z, GE M[8]《Research on layout of workshop facilities based on visual simulation》指出在可视化仿真和车间布局建模过程的优点的基础上进行分析。张晓东, 严洪森[9]发表的《多级车间生产计划和调度的集成优化》针对一类多级制造系统建立了生产计划和调度的集成优化模型。刘晓霞, 谢里阳, 崔敬巍[10]发表的《生产周期#8212;#8212;交货期双目标生产车间调度优化》指出生产车间调度问题研究主要集中在单目标调度问题上, 离实际调度问题还有很大差距。张毕西, 周艳, 刘鑫[11]发表的《离散生产系统车间设施布置优化》分析了离散生产系统车间平面布置的目标函数, 生产单元之间的距离计算方法, 提出了在非等面积生产单元布置条件下, 缩减解空间的两阶段优化布置法。孙志峻, 朱剑英[12]发表的《双资源作业车间智能优化调度》 用遗传算法研究了双资源作业车间的调度优化问题, 提出了一种将归约法与遗传算法和分派规则相结合的调度算法,。李火生, 李志华, 钟毅芳[13]发表的《生产车间设备布局线性模型及算法研究》分析了线性布局形式的多样性, 提出了虚拟环境下生产车间设备布局的线性模型, 研究了模拟退火算法的特点。郑晓军[14]发表的《生产车间设施布局优化方法研究》指出研究如何按照一定的原则,在预先给定的生产车间内, 将生产系统所使用的机器, 仓库等的位置以及与之相关的物料流和人员流进行合理地组织与布置, 以达到最优的设计目标。庄明惠[15]发表的《车间的优化管理》采用创建”生产特区”的形式，把车间作为企业的区域性子系统进行优化设计和优化管理。姚伟[16]发表的《数字化生产车间的布局及优化研究》车间布局设计是实现制造业数字化的首要任务, 企业数字化生产的建立迫切需要车间布局设计满足可重构性和可适应性的要求。韩永学[17]发表的《人文因素与生产布局关系浅论》人口, 历史, 市场, 战争等人文因素对生产布局的重要影响。李琴[18]发表的《某生产车间布局和物料搬运系统分析与设计》通过对变压器生产车间布局及物流现状进行分析, 画出了车间现场布局图以及车间物流距离图, 并找出了其中存在的问题. 赵川[19]发表的《机械加工车间设备布局优化模型及求解算法研究》表明车间设备布局设计是制造系统规划中的重要一环, 其结果对生产系统运行过程中的物料搬运费用, 搬运效率, 乃至系统的产能, 生产效率等均有较大影响。向号, 李明, 严兴全[20]发表的《基于 SLP 的生产车间物流优化设计》针对某生产车间的设施布局现状存在的诸多不合理问题，采用系统布置设计（SLP）方法对车间进行了物流和非物流关系分析，绘制出了车间各作业单位位置相关图和作业单位面积相关图。

三．参考文献

[1]孙军艳, 韩防, 曹西京. 基于 Flexsim 的车间设备布局优化设计[J]. 起重运输机械, 2008, 9: 3I.