13、工业4.0下的设施布局设计

工业4.0下的设施布局设计

1 引言

设施布局问题（FLP）多年来一直是研究热点，它主要是寻找平面上物体的高效排列方式，旨在确定工作站的相对位置并分配可用空间。在工业4.0背景下，由于大量（部分）自主设备基于工业物联网（IIoT）集成，FLP演变成一个具有新约束或无传统约束的更大问题。设施布局对其有效性起着关键作用，高效的布局依赖于短而简单且无瓶颈的运输路径。本文旨在根据工业4.0的概念，寻找设施中设备的近似最优布局。

2 背景

FLP是生产管理和工业工程领域的重要问题，吸引了众多静态和动态布局领域的研究人员。它主要关注在满足一定定性或定量约束的情况下，找到一组设施在任何布局中的最优排列。FLP的定义取决于空间表示、成本函数定义以及静态或动态物料流。

2.1 FLP的定义因素

• 空间表示 ：现代研究试图在实际布局层面解决问题，同时设计运输路径，并考虑许多约束条件，如可用空间的形状和大小、相邻设备之间的最小距离、基础设施的位置等。
• 成本函数定义 ：大多数研究关注物料搬运成本（MHC）。
• 静态或动态物料流 ：这也是影响FLP定义的一个因素。

2.2 FLP的优化方法

为支持FLP优化，开发了各种计算机技术。决策过程在产品设计和制造的各个阶段都非常重要，常由智能算法支持。进化计算和群体智能在制造系统的设计和组织等多个领域显示出了有趣的潜力。为应对这类问题，人们使用了专家系统、模糊逻辑、群体智能、神经网络和遗传算