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单行设施布局问题的禁忌算法研究及应用

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摘要

第1章 绪论

1.1 课题的研究意义

1.2 国内外现状分析

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 课题研究目标、研究内容、解决的关键问题

1.4 采取的研究方法、技术路线

1.5 创新性

1.6 论文结构和主要内容

第2章 单行设施布局理论研究

2.1 单行设施布局的基本理论

2.1.1 设施布局相关概念

2.1.2 设施布局的分类

2.1.3 优化目标及约束条件

2.1.4 设施布局数学模型概述

2.2 设施布局的求解方法

2.2.1 系统布置设计方法

2.2.2 确定性算法

2.2.3 启发式算法

本章小结

第3章 禁忌搜索算法的研究

3.1 概述

3.2 禁忌搜索算法流程

3.3 禁忌搜索的关键参数及其操作

3.3.1 初始解和适配值函数

3.3.2 邻域结构和候选解

3.3.3 禁忌表、禁忌对象和禁忌长度

3.3.4 集中性与多样性搜索策略

3.3.5 特赦准则

3.3.6 终止准则

3.4 禁忌搜索算法的收敛性

本章小结

第4章 禁忌搜索算法在单向环型布局中的应用

4.1 单向环型布局问题简介

4.2 单向环型的TS求解

4.2.1 算法设计

4.2.2 求解步骤及算法流程

4.3 单向环型布局算例求解

4.3.1 算法性能测试

4.3.2 算例求解

本章小结

第5章 禁忌搜索算法在单行直线型布局中的应用

5.1 单行直线型布局问题描述

5.2 单行直线型布局问题目标函数

5.2.1 单行直线型布局数学模型处理

5.2.2 数学模型约束处理

5.2.3 单行直线型布局的复杂性

5.3 单行直线型布局的TS求解

5.3.1 TS算法设计

5.3.2 求解步骤

5.3.3 算法性能测试

5.4.4 算例求解

5.4 实例应用

本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

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摘要

设施布局问题是制造系统中一个十分重要的问题,布局的合理与否直接影响着企业的经济效益。合理的布局能够提高物料的搬运效率,减少在制品的堆积时间,可使物料搬运费用减少10%~30%。设施布局作为一个NP-hard问题,常规方法难以精确求解,因此,设施布局问题受到了企业和学术界的高度重视。
   在总结了单行设施布局的研究现状基础之上,分析了研究的不足之处,并以此制定出本文的研究方向。主要对单向环型布局问题及单行直线型布局问题进行了研究,并结合智能优化算法禁忌搜索算法,完成对设备布局的求解和优化配置。
   针对单向环型布局问题,在分析了影响该布局优劣的目标表现形式之后,采用所有零件总的逆序数最小作为该种布局的优化目标函数。提出了一种高效的禁忌搜索算法来求解该布局优化问题。针对该布局模型,设计禁忌搜索算法时,根据问题特点采用插入法产生初始解,以两台设备的交换作为禁忌对象构建禁忌表,采用2-opt方式产生邻域结构,并阐述了其算法流程与步骤,在此基础上编写相关程序实现模型计算。通过对不同规模的算例进行求解验证,说明了该算法的有效性及高效性。最后通过实际应用证明了该算法的实用性。
   针对单行直线型布局问题,首先分析了该种布局的优缺点及其布局时的难点,根据其特点,提出了一种改进的禁忌搜索算法来求解该种布局问题。由于该种布局在设备交换时会产生距离的变化,增加计算的复杂性,所以在设计禁忌搜索算法时,在基本算法的基础上做了改进,初始解采用插入法产生,在设计邻域结构和候选解的选择时采用了多样性和集中性搜索策略,通过邻域结构和候选解的动态调整很好的实现了全局最优。通过对不同规模的算例进行求解并与其他算法进行对比验证,证实了算法的有效性。最后将其应用在实际问题中,证明了该算法的实用性。
   单向环型布局问题和直线型布局问题是设施布局的基础问题,也是复杂设施布局问题的组成单元,禁忌搜索算法能够快速高效的求解该种布局问题,所以本文的研究有重要的理论意义和实际应用价值。

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