【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业工程，尤其涉及一种高层厂房的空间布局方法。
技术介绍
1、工业工程是一门综合应用科学，旨在优化和改进生产和运作系统的效率、效果和可持续性。涵盖了诸多领域，包括工厂设计、生产流程优化、设备配置、人员组织、物流管理等。
2、其中，高层厂房的空间布局方法是指在设计和建造高层厂房时，根据特定的生产需求和工艺要求，合理安排厂房内部空间的布局和组织。其目的是实现生产过程的高效、安全和顺畅，提高产能和生产效益。在设计和建造高层厂房时，该方法通过合理安排厂房内部空间的布局和组织，实现生产过程的高效、安全和顺畅，提高产能和生产效益。具体实施时，通过工艺流程优化、设备配置、人员组织和安全环境考虑等手段，合理配置工序位置、生产设备布局和人员工作区域，以最大程度地利用空间和资源，提高生产效率、降低成本、优化资源利用，并满足相关法规和标准的要求。这样的布局方法旨在创造一个高效、安全、舒适和可持续的生产环境，为企业提供持续发展的基础。
3、在高层厂房的空间布局方法中，现有方法的不足之处在于，传统布局方法没有充分考虑多目标函数，使得优化结果偏向单一方面，而非整体最优。此外，现有方法没有动态更新机制，一旦生产需求发生变化，布局调整往往耗时且效率不高。环境适应性方面，传统方法未能有效结合设备布局与环境资源的可持续利用，造成资源浪费。而在设备维护和故障预防方面，由于缺乏先进的预测模型和数据挖掘技术，现有方法无法及时预测和防范潜在故障，导致生产中断的风险增加，影响生产效率和企业效益。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高层厂房的空间布局方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种高层厂房的空间布局方法，包括以下步骤：
3、s1：基于厂房实时数据，采用数据融合算法，进行数据整合，并建立中央数据库，生成综合数据集；
4、s2：基于所述综合数据集，采用混合整数规划，进行设备布局和流动路径优化，并考虑多目标函数，生成初步优化模型；
5、s3：基于所述初步优化模型，采用多目标优化算法，进行目标函数之间的权衡，并寻找最优解集，定义平衡优化方案；
6、s4：基于所述平衡优化方案，采用计算机仿真，进行方案测试，并根据结果调整模型参数，生成优化后的布局设计；
7、s5：基于所述优化后的布局设计，建立实时反馈机制，进行布局的动态更新，匹配生产变化，建立动态适应系统；
8、s6：基于所述动态适应系统，采用模拟退火算法，进行设备布局和工作区的环境适应性调整，并考虑自然资源利用，生成环境适应布局调整；
9、s7：基于历史生产和维护数据，采用决策树和神经网络算法，进行故障点预测，并结合数据挖掘，建立故障预测模型；
10、s8：基于所述故障预测模型，采用维护计划优化算法，进行预防性维护规划，并结合生产流程调整，生成维护与流程优化方案。
11、作为本专利技术的进一步方案，所述综合数据集包括结构数据、设备参数、人员分布和物流路径信息，所述初步优化模型基于生产效率、能耗和人员安全作为目标函数，确立优化的决策变量，所述平衡优化方案具体指在多组目标函数间查询折中点，获取帕累托最优解集，所述动态适应系统包括实时监测数据和连续的模型更新机制，所述环境适应布局调整具体指根据环境监测数据和季节变化调整布局，所述故障预测模型用于通过机器学习预测未来时间段内的故障点，所述维护与流程优化方案具体包括预测维护时间表和生产流程的动态调整措施。
12、作为本专利技术的进一步方案，基于厂房实时数据，采用数据融合算法，进行数据整合，并建立中央数据库，生成综合数据集的步骤具体为：
13、s101：基于厂房传感器收集的原始数据，采用统计学方法进行数据清洗，去除噪声，并处理缺失值，生成净化数据；
14、s102：基于所述净化数据，采用主成分分析，进行特征融合，并统一数据格式，生成融合数据；
15、s103：基于所述融合数据，采用数据库设计原则，进行数据模型构建，并执行sql脚本构建中央数据库，生成数据库结构；
16、s104：基于所述数据库结构，运用数据仓库技术，进行数据的存取和管理，生成综合数据集。
17、作为本专利技术的进一步方案，基于所述综合数据集，采用混合整数规划，进行设备布局和流动路径优化，并考虑多目标函数，生成初步优化模型的步骤具体为：
18、s201：基于所述综合数据集，采用系统工程方法分析设备布局需求，识别流动路径的约束条件，生成需求规格说明；
19、s202：基于所述需求规格说明，应用混合整数规划模型，参照设备尺寸、工艺流程因素，构建数学模型，生成数学优化模型；
20、s203：基于所述数学优化模型，采用分支定界算法，求解混合整数规划问题，生成初步解集；
21、s204：基于所述初步解集，执行方案评价，基于成本、效率标准选择方案，生成初步优化模型。
22、作为本专利技术的进一步方案，基于所述初步优化模型，采用多目标优化算法，进行目标函数之间的权衡，并寻找最优解集，定义平衡优化方案的步骤具体为：
23、s301：基于所述初步优化模型，运用权重确定方法，基于层次分析法确立多组目标函数的重要性，生成目标函数识别表；
24、s302：基于所述目标函数识别表，使用模糊逻辑分配目标函数的权重，形成权重分配模型，生成权重分配模型；
25、s303：基于所述权重分配模型，运用遗传算法进行多目标优化，搜索最优解集合，生成优化解集；
26、s304：基于所述优化解集，进行pareto前沿分析，运算获取解决方案的平衡点，建立平衡优化方案。
27、作为本专利技术的进一步方案，基于所述平衡优化方案，采用计算机仿真，进行方案测试，并根据结果调整模型参数，生成优化后的布局设计的步骤具体为：
28、s401：基于所述平衡优化方案，采用离散事件仿真构建模型，模拟工艺流程，生成仿真模型；
29、s402：基于所述仿真模型，进行蒙特卡洛模拟测试方案的有效性，确保模型的准确性，生成仿真测试结果；
30、s403：基于所述仿真测试结果，执行结果分析与验证，根据测试数据调整模型参数，生成调整后模型；
31、s404：基于所述调整后模型，采用具体为模拟退火或粒子群优化的优化算法，优化最终布局，生成优化后的布局设计。
32、作为本专利技术的进一步方案，基于所述优化后的布局设计，建立实时反馈机制，进行布局的动态更新，匹配生产变化，建立动态适应系统的步骤具体为：
33、s501：基于所述优化后的布局设计，采用实时数据采集技术，进行数据流的监控和收集，生成实时生产数据集；
34、s502：基于所述实时生产数据集，采用动态系统建模方法，建立布局响应模型，并进行实时反馈调整，生成布局动态响应模型；...
【技术保护点】
1.一种高层厂房的空间布局方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高层厂房的空间布局方法，其特征在于，所述综合数据集包括结构数据、设备参数、人员分布和物流路径信息，所述初步优化模型基于生产效率、能耗和人员安全作为目标函数，确立优化的决策变量，所述平衡优化方案具体指在多组目标函数间查询折中点，获取帕累托最优解集，所述动态适应系统包括实时监测数据和连续的模型更新机制，所述环境适应布局调整具体指根据环境监测数据和季节变化调整布局，所述故障预测模型用于通过机器学习预测未来时间段内的故障点，所述维护与流程优化方案具体包括预测维护时间表和生产流程的动态调整措施。
3.根据权利要求1所述的高层厂房的空间布局方法，其特征在于，基于厂房实时数据，采用数据融合算法，进行数据整合，并建立中央数据库，生成综合数据集的步骤具体为：
4.根据权利要求1所述的高层厂房的空间布局方法，其特征在于，基于所述综合数据集，采用混合整数规划，进行设备布局和流动路径优化，并考虑多目标函数，生成初步优化模型的步骤具体为：
5.根据权利要求1所述的高层厂房的空
6.根据权利要求1所述的高层厂房的空间布局方法，其特征在于，基于所述平衡优化方案，采用计算机仿真，进行方案测试，并根据结果调整模型参数，生成优化后的布局设计的步骤具体为：
7.根据权利要求1所述的高层厂房的空间布局方法，其特征在于，基于所述优化后的布局设计，建立实时反馈机制，进行布局的动态更新，匹配生产变化，建立动态适应系统的步骤具体为：
8.根据权利要求1所述的高层厂房的空间布局方法，其特征在于，基于所述动态适应系统，采用模拟退火算法，进行设备布局和工作区的环境适应性调整，并考虑自然资源利用，生成环境适应布局调整的步骤具体为：
9.根据权利要求1所述的高层厂房的空间布局方法，其特征在于，基于所述历史生产和维护数据，采用决策树和神经网络算法，进行故障点预测，并结合数据挖掘，建立故障预测模型的步骤具体为：
10.根据权利要求1所述的高层厂房的空间布局方法，其特征在于，基于所述故障预测模型，采用维护计划优化算法，进行预防性维护规划，并结合生产流程调整，生成维护与流程优化方案的步骤具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种高层厂房的空间布局方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高层厂房的空间布局方法，其特征在于，所述综合数据集包括结构数据、设备参数、人员分布和物流路径信息，所述初步优化模型基于生产效率、能耗和人员安全作为目标函数，确立优化的决策变量，所述平衡优化方案具体指在多组目标函数间查询折中点，获取帕累托最优解集，所述动态适应系统包括实时监测数据和连续的模型更新机制，所述环境适应布局调整具体指根据环境监测数据和季节变化调整布局，所述故障预测模型用于通过机器学习预测未来时间段内的故障点，所述维护与流程优化方案具体包括预测维护时间表和生产流程的动态调整措施。
3.根据权利要求1所述的高层厂房的空间布局方法，其特征在于，基于厂房实时数据，采用数据融合算法，进行数据整合，并建立中央数据库，生成综合数据集的步骤具体为：
4.根据权利要求1所述的高层厂房的空间布局方法，其特征在于，基于所述综合数据集，采用混合整数规划，进行设备布局和流动路径优化，并考虑多目标函数，生成初步优化模型的步骤具体为：
5.根据权利要求1所述的高层厂房的空间布局方法，其特征在于，基于所述初步优化模型，采用...
【专利技术属性】
技术研发人员：张青华，张烽民，代瑶瑶，刘国全，王刚，吴辉辉，何云志，林东钦，
申请(专利权)人：中建二局第二建筑工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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