一直以来,制造系统的设备布局规划设计都被视为工业系统中最关键和最困难的任务之一,是提高企业生产效率、降低运营成本的重要因素。改革开放以来,我国制造业持续快速发展,但与世界先进水平仍存在一定差距,尤其在设备布局规划设计上缺乏足够的重视,工厂的布局和改善主要依据设计者的经验。因此,本文以车间设备布局优化为研究对象,研究了该类问题的建模、求解以及仿真优化。本文的主要研究工作如下:(1)设备布局优化问题在理论上属于组合优化问题,在求解上属于NP-hard问题。本文借鉴博弈论中的相关思想,提出一种双子群—双策略的混合算法。该算法通过支付效用矩阵,灵活控制算法的分配和调用顺序,为参与寻优的每个子群选择最佳的搜索算法,实现双子群独立并行优化。将所提出的混合机制应用到函数优化中,仿真结果表明:当混合策略中的单种优化算法具有不同的搜索特性时,所提出的混合算法是行之有效的,且在搜索精度和收敛速度等方面均表现出良好的性能。(2)设备布局问题在工程实际中往往有多个设计优化目标,这些目标相互联系,彼此制约,有的还相互矛盾,一个目标性能的改善可能导致其他目标性能的下降,即不存在一个方案能使所有的目标同时达到最优。因此,权重设置是多目标优化中的难点。基于此,本文提出采用多准则决策领域中的优先算子来计算多目标优化中的权重,使得权重的大小和候选方案的属性值密切相关,且有效避免了不同目标之间的补偿交易机制。(3)针对多行设备布局多目标优化问题,本文以Y公司的设备布局为研究对象,建立了以物料搬运费用最小化和面积利用率最大化为优化目标的数学模型,并采用基于博弈论的PSO-CS混合算法进行了求解。同PSO、CS原单种优化算法以及GA算法相比,PSO-CS在物料搬运费用和面利用率两个目标上都取得了更好的优化效果,从而得到了Y公司机加区设备布局的初始方案。(4)由于在建模过程中作出了一系列的简化和假设,使得基于数学模型求解的布局方案与工程实际存在一定的差异。因此,本文采用优化算法求解与计算机仿真技术相结合的方式,对PSO-CS求解的布局方案运用Plant Simulation进行仿真分析,并针对存在的问题提出相应的改善意见,通过仿真验证表明,改进后的布局方案在提高产能、降低物流量和平衡机器负荷等方面均有较好的改进效果。