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基于人因学的工作地设施布局的优化设计研究

于瑞峰  
【摘要】:本论文旨在研究具有手工物料搬运作业的工作地设施布局问题,通过人因学的引入并结合物流因素,给出了一套系统地分析、设计和评估工作地设施布局问题的方法论,集成物流优化和人因素优化两个方面。 论文首先提出了基于人因学的工作地设施布局的评估指标体系,从绩效量度、生理量度和主观量度三个方面建立能够系统地反映作业绩效、作业中加到作业者身体和心理上的压力的指标体系,全面地评估工作地中的物流因素和人因素,克服了前人研究中只强调物流效率和物流成本的片面性。 接着,提出了手工物料搬运作业的身心负荷指数概念及其定量化模型,从能够综合反映作业和工作地压力的作业姿态、施力强度、作业难度、心理压力等变量来全面地评估手工搬运作业给工人带来的身心损伤风险的大小,克服了以前的评估方法普遍存在的评估不全面的不足。实验研究结果验证了身心负荷指数可以综合反映作业者面临的身心损伤风险。 然后,建立了基于人因学的工作地设施布局优化设计的理论框架模型和定量化数学模型。理论框架模型,给出了布局优化分析和设计的一般技术路线。新的数学模型及其约束条件的提出,为工作地设施布局的优化设计提供了一种新颖的定量化工具。应用人因学的仿真分析软件ERGO进行的算例研究,验证了模型的正确性。 最后,针对解算工作地设施布局问题的现有遗传算法的不足,通过对编码方式、变异操作等方面的改进,提出了一种改进的遗传算法。新算法的问题表达方式更趋合理、显著提高计算效率;而且通过动态分行技术的提出,摆脱了现有算法存在的单维优化的局限性,在两个维度上对布局问题进行优化。实例研究结果表明,此算法不但具有良好的全局搜索能力;而且具有较快的收敛速度。 本论文的研究在工作地设施布局优化中加入了定量化人因素的考虑,从理论上和实践上都拓展了该类问题的研究范围,起到了抛砖引玉的作用,必将对今后工作地设施布局问题的研究趋势和方向产生重要影响。


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