工业4.0的出现与发展,使得各个企业之间的竞争更为激烈。为了更好地适应市场,企业必须对其生产活动进行合理调控。而对于制造企业而言,装配作业是其核心活动,它直接影响着企业的时间、成本等资源。因此通过有效规划装配线系统方案是实现企业竞争力提升的有效途径,在实际生产中具有一定的应用价值。装配线系统规划设计主要分为两个方面,一是装配线的平衡,二是物料超市的规划。本文考虑到这两个方面相互影响的关系,站在整体的角度对装配线系统规划进行了协同优化研究,以达到降低物流成本的效果。首先,介绍了装配线平衡问题与物料超市规划问题的研究背景、国内外研究现状以及相关理论方法,为后文的问题研究进行铺垫。然后根据问题描述和相关假设,构建了装配线平衡与物料超市规划的改进后两阶段模型和协同优化模型,旨在寻找最优物料超市规划的同时进行装配线的平衡,优化目标是物料超市建设成本和加权运输成本之和最小,以获得最佳的物料超市建设数量、分配方案以及工作站的需求数量和各项工序的分配方案。同时分别在不同的超市容量和生产节拍下进行了灵敏度分析。通过算例分析,验证了数学模型的可行性和有效性。其次考虑到实际生产的连续性和复杂性,为求解大规模问题,本文选用遗传算法来求解该问题。针对该问题传统遗传算法中存在的不足,设计出了相应的改进遗传算法,对问题的编码方式以及种群的初始化过程进行了创新,并构建了新的算法流程。同时在改进遗传算法的变异过程中加入了约束判断规则,既提高了染色体的多样性,又保证了算子的可行性。通过大量标准算例分析,该算法能在较短时间内获得问题的满意解,体现了所提改进遗传算法的有效性。最后,结合A公司总装车间的布局和生产情况,对其装配线平衡问题与物料超市规划问题进行了协同优化研究。通过该公司装配线实际情况设计了一组算例,对其进行了建模与求解,获得了A公司总装车间的装配线系统方案,给出了最佳的工作站和物料超市建设数量、以及工作站和工序的分配方案。通过与传统的两阶段方式进行比较,证明了协同优化的优势性,能够有效降低整体生产成本,从而提高装配线系统的效率与质量,更适用于A公司的生产布局规划。