制造系统设备布局设计是工业工程领域中最重要的研究内容之一,布局设计的好坏不仅关系到工厂的生产效率、厂房的利用率,也与设备的使用寿命、生产的安全性有重要关系。传统的设备布局主要依靠布局设计者的经验,缺乏科学的理论分析和定量化的计算,布局成本高、周期长。本文研究制造系统设备布局设计的数学优化方法,结合计算机仿真,完成生产线的优化配置。本文首先对设备布局问题进行了详细的综述,总结了设备布局问题的有关概念,应用范围,主要要素以及布局基本原则,阐述了制造系统设备布局设计的传统理论方法——系统布局设计。本文对设备布局问题建模时,物流成本考虑物流交叉的影响。在该思路下,定义逆流和顺流,横向物流和纵向物流,按照布局者的要求赋予不等的物流成本权重,在优化求解时自动排除一些物流交叉程度高的方案,实现最小化物流成本和降低物流交叉程度的平衡。实例表明,布局设计者可以对该模型的参数设置进行调整,从而得到满足其具体需求的结果。常见的建模方法中,对顺流、逆流的成本权重不作区别,可看作本文模型的一种特例。在此思路基础上,分别对两类设备布局问题——二次分配问题和混合整数规划问题建立数学模型。在求解环节,本文研究了禁忌搜索算法在设备布局求解中的应用。首先对禁忌搜索算法进行介绍,接着详细说明了禁忌搜索算法的重要参数、求解策略和求解步骤。针对设备布局的二次分配问题和混合整数规划问题,说明了实现禁忌搜索算法的关键问题:构造启发式算法求初始解,解的编码,和实现混合整数规划的两阶段求解法。最后设计数值实验,考察多项参数对算法整体性能的影响,从而有助于设计一套合适的参数完成计算,实例计算的对比也表明禁忌搜索算法的优越性;数值实验同时也表明,混合整数规划问题的两阶段求解法具有良好的求解效果。最后,以某运输机器厂搬迁新厂房项目为应用案例,用本文介绍的方法建立模型并求解,完成车间的设备布局。实际案例证明了本文的模型和求解方法的可行性和有效性。