【技術實現步驟摘要】
：本專利技術涉及基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法。
技術介紹
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技術介紹
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1、海纜生產車間產線作為企業生產的重要部分，對其進行生產線仿真與優化可以極大程度幫助企業遏制浪費、保證設備利用率、優化產線平衡，并能在有限的車間空間內開展生產活動。
2、車間優化布局規劃是海纜生產車間內的重要工作內容，受到各大制造業企業的關注，隨著制造業智能化進程的加速，企業越來越關注車間的布局規劃、設備自動化以及人機資源的合理配置，通過優化產線結構、升級生產設備以及規劃工位布置，旨在實現人機之間的無縫協作，從而提升生產效率，確保生產過程的均衡穩定。
3、目前，常用的優化布局方法大多是以傳統工業工程方法為主，主要包括層次分析法、建議倉儲仿真模型進行分析優化和模擬退火算法，對生產車間內部進行多目標優化，得到相應的布局優化方案；然而現有的優化布局方法對于復雜的生產及物流問題并不能完全適用，尤其對于海纜生產行業，生產關系復雜，導致優化布局整體效率低下，海纜生產車間的生產成本較高，不能滿足現代制造業降本增效的需求。
技術實現思路
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技術實現思路
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1、本專利技術實施例提供了基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，方法設計合理，以遺傳算法為基礎，對優化問題進行假設，配置相關遺傳操作和設置目標函數，能夠在優化布局過程中進行迭代尋優，獲取最優布局方案，并將布局方案應用于plantsimulation的仿真模型中，并與優化前的設備布局、仿真時間、設備工作信息進行比較
2、本專利技術為解決上述技術問題所采用的技術方案是：
3、基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，所述優化布局方法包括以下步驟：
4、s1，在海纜生產車間中創建初始種群，所述初始種群的每個個體分別代表一種布局方案，根據布局方案將設備隨機放置于車間內某個位置；
5、s2，計算初始種群中每個個體的適應度，根據優化目標建立目標函數，計算函數值來評估優化方案；
6、s3，增大適應度大的個體被選中的概率，隨機選擇兩個父代個體進行交叉操作，按照設定的變異率對種群的個體進行變異；
7、s4，在matlab運行相應的程序，迭代多次并計算得到每代的適應度，輸出最優子代，得到最優布局簡圖；
8、s5，根據輸出得到的最優布局簡圖在plant?simulation中建立布局優化模型并進行仿真模擬；
9、s6，對布局優化模型插入表格進行統計分析，優化agv由成盤取貨區前往框絞卸貨區時間久路程長的問題。
10、在海纜生產車間中每條生產線內工位順序固定，優化時不能打亂工位順序；根據海纜生產車間的生產特點，海纜從進線量最少的框絞機開始框絞成型，在當前框絞機工作完成后移動到進線量更多的下一臺框絞機繼續進行加工，直至從進線量最多的框絞機產出完整導體，因此每條產線內框絞機的順序均為從進線量最少的框絞機到進線量最多的框絞機。
11、所述框絞機之間不能重疊，框絞機與成盤暫存區不能重疊，以免產生不合實際的優化方案；框絞機在優化過程中只能在規定的面積內進行迭代優化，不能超出面積；所述生產線之間不能發生交叉，便于后續生產中在生產線內移動的海纜導體的搬運。
12、所述目標函數包括：
13、最小化兩個暫存區到每臺框絞機的距離，能夠反映從暫存區取貨后的agv到達框絞機的最短時間，有利于降低物流成本，減少時間浪費，其公式為：
14、dij＝min((xi-xj)2+(yi-yj)2)
15、最大化布局方案的空間利用率，能夠避免框絞機擺放過于密集，導致出現車間面積利用率低下的情況，其公式為：
16、s＝(ximax-ximin)*(yimax-yimin)/(n*s)
17、最小化產線內相鄰框絞機的距離，便于海纜導體在產線內完成一系列框絞加工，其公式為：
18、di＝(xi-xi+1)2+(yi-yi+1)2
19、將以上多個目標函數轉換為單目標函數，并對每個目標函數賦予不同的權重，分別為α、β、γ；將最小暫存區到框絞機距離權重值α設置為0.4，使dij作分母，將最大空間利用率權重值β設置為0.3，并使空間利用率與其相乘；最小相鄰框絞機距離權重值γ設置為0.3，使di作分母，得到加權公式：
20、
21、從而縮短了銅線盤的搬運時間，實現空間利用最大化。
22、所述布局優化模型包括成盤取貨區、搬運調度區、框絞卸貨區和系統控制區；所述成盤取貨區包含兩條拉絲成盤產線，銅絲直接由物料源經過拉絲工位加工流向銅線盤暫存區，以使agv從暫存區直接裝載銅線盤；所述搬運調度區包括車間的agv軌道和軌道上進行搬運工作的agv，以及生成agv的小車源和回收agv的物料終結單元；所述框絞卸貨區包含三條框絞機產線，agv從成盤暫存區搬運的銅線盤會在每臺框絞機對應的物料區卸貨，用于供應框絞機的開機需求；所述系統控制區用于堆放信息流模塊以及事件控制器，便于在仿真運行時觀察方法調用情況。
23、所述框絞卸貨區使用緩沖區作為框絞機的模板，按照車間內框絞機設備的初始布局將三條產線的15臺框絞機依次排列在模型中，根據每臺框絞機開機實際需要的銅線盤數量設置每個緩沖區的容量，再將每臺框絞機依次和當前產線的物料終結單元連接；
24、所述搬運調度區使用單向軌道作為agv的運行路徑，且搬運物料時agv只能在軌道上行駛，同時在軌道上距離卸貨、取貨區最近的點位設置傳感器，所述傳感器用于在取貨區有物料時檢測非滿載狀態下的agv的停車位置和在卸貨區銅線盤數量若未滿足開機需求時檢測裝載狀態下的agc的停車位置。
25、所述系統控制區通過事件控制器重置仿真時調用，作用是每次重置時關閉卸貨區框絞機的物料出口，打開物料入口，關閉小車回收的物料入口；通過事件控制器開始仿真時調用，作用是在仿真開始時將框絞卸貨區的15個框絞機對象賦予到表格數據表內，將成盤取貨區的2個暫存區對象賦予到表格暫存表內，方便后續調用時能直接從表內讀取對象；
26、所述系統控制區在小車源開始輸出agv時，將每一臺agv的自動路由功能打開，具備自動路由功能的agv能在確定目的地時自動尋找最短的路徑前往；
27、所述系統控制區控制名為final_time的全局變量，使該全局變量的值等于總的仿真時間，可以將仿真時間直觀地顯示在窗口中；所述系統控制區能夠將均勻分布的初始電量值賦值給5臺agv。
28、所述布局優化模型建立完成后，使用事件管理器開啟仿真模擬，直到完成搬運任務且agv完成回收時結束仿真。
29、本專利技術采用上述方法，通過在海纜生產車間中創建初始本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，其特征在于，所述優化布局方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，其特征在于：在海纜生產車間中每條生產線內工位順序固定，優化時不能打亂工位順序；根據海纜生產車間的生產特點，海纜從進線量最少的框絞機開始框絞成型，在當前框絞機工作完成后移動到進線量更多的下一臺框絞機繼續進行加工，直至從進線量最多的框絞機產出完整導體，因此每條產線內框絞機的順序均為從進線量最少的框絞機到進線量最多的框絞機。
3.根據權利要求2所述的基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，其特征在于：所述框絞機之間不能重疊，框絞機與成盤暫存區不能重疊，以免產生不合實際的優化方案；框絞機在優化過程中只能在規定的面積內進行迭代優化，不能超出面積；所述生產線之間不能發生交叉，便于后續生產中在生產線內移動的海纜導體的搬運。
4.根據權利要求1所述的基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，其特征在于，所述目標函數包括：
5.根據權利要求1所述的基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，其特征在于：所述
6.根據權利要求5所述的基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，其特征在于：所述框絞卸貨區使用緩沖區作為框絞機的模板，按照車間內框絞機設備的初始布局將三條產線的15臺框絞機依次排列在模型中，根據每臺框絞機開機實際需要的銅線盤數量設置每個緩沖區的容量，再將每臺框絞機依次和當前產線的物料終結單元連接；
7.根據權利要求5所述的基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，其特征在于：所述系統控制區通過事件控制器重置仿真時調用，作用是每次重置時關閉卸貨區框絞機的物料出口，打開物料入口，關閉小車回收的物料入口；通過事件控制器開始仿真時調用，作用是在仿真開始時將框絞卸貨區的15個框絞機對象賦予到表格數據表內，將成盤取貨區的2個暫存區對象賦予到表格暫存表內，方便后續調用時能直接從表內讀取對象；
8.根據權利要求5所述的基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，其特征在于：所述布局優化模型建立完成后，使用事件管理器開啟仿真模擬，直到完成搬運任務且AGV完成回收時結束仿真。
...【技術特征摘要】
1.基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，其特征在于，所述優化布局方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，其特征在于：在海纜生產車間中每條生產線內工位順序固定，優化時不能打亂工位順序；根據海纜生產車間的生產特點，海纜從進線量最少的框絞機開始框絞成型，在當前框絞機工作完成后移動到進線量更多的下一臺框絞機繼續進行加工，直至從進線量最多的框絞機產出完整導體，因此每條產線內框絞機的順序均為從進線量最少的框絞機到進線量最多的框絞機。
3.根據權利要求2所述的基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，其特征在于：所述框絞機之間不能重疊，框絞機與成盤暫存區不能重疊，以免產生不合實際的優化方案；框絞機在優化過程中只能在規定的面積內進行迭代優化，不能超出面積；所述生產線之間不能發生交叉，便于后續生產中在生產線內移動的海纜導體的搬運。
4.根據權利要求1所述的基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，其特征在于，所述目標函數包括：
5.根據權利要求1所述的基于遺傳算法的海纜生產車間優化布局方法，其特征在于：所述布局優化模型包括成盤取貨區、搬運調度區、框絞卸貨區和系統控制區；所述成盤取貨區包含兩條拉絲成盤產線，銅絲直接由物料源經過拉絲工位加工流向銅線盤暫存區，以使agv從暫存區直接裝載銅線盤；所述搬運調度區包括車...
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