MILP based–genetic algorithm framework for multi-row facility layout optimization under spatial and cost constraints

doi:10.1007/s00170-026-18326-9

2026-05-18

PRE

Sara Fatima Zohra Megaiz

Fouad MALIKI *

Mehdi Souier

Mohammed Dahane

DOI：10.1007/s00170-026-18326-9

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摘要

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在工业复杂性增加和竞争性制造环境背景下，设施布局的高效设计已成为提升物料搬运性能和降低运营成本的关键因素。本文研究了多行设施布局问题（MRFLP），这是一个具有复杂空间、运营和经济约束的挑战性组合优化问题。提出了一种全面的混合整数线性规划（MILP）模型，用于确定机器在多行中的最优分配和定位，同时最小化物料流动距离和行利用成本。为分析模型有效性，首先在单一小型实例上使用CPLEX求解器评估三种单目标配置：最小化物料流动距离、最小化行利用成本以及最小化结合两种标准的聚合目标。基于这些初步实验，随后在多个实例上测试聚合目标，以评估CPLEX随着问题规模增加的鲁棒性和计算极限。结果表明，CPLEX可为中小型实例提供最优解，但随着问题规模增大，其性能显著下降。为解决此限制，开发了一种遗传算法（GA）以高效求解大规模实例。所提出的GA在八个基准实例上得到验证，达到低于3%的差距并在大多数情况下获得最优解。可扩展性分析进一步展示了模型自动识别成本效益最高活动行数的能力。此外，敏感性分析突出了关键参数（包括安全距离、行成本系数和布局宽度）对解质量和布局紧凑度的影响。总体而言，结果表明所提出的框架有效且可扩展，适用于实际的多行设施布局设计。

Keyword:

Facility layout

MILP

CPLEX

Genetic algorithm

Sensitivity analysis