面向節(jié)能的工藝規(guī)劃與車間調(diào)度研究.pdf

1、隨著制造業(yè)對(duì)能源資源需求的不斷增加，加之能源逐漸枯竭、成本持續(xù)上升、環(huán)境沖擊日趨嚴(yán)峻等問題的影響，傳統(tǒng)制造業(yè)的制造模式亟需轉(zhuǎn)型。綠色節(jié)能制造作為一種新型的基于經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展概念的環(huán)境友好型制造模式，得到了廣泛研究。工藝規(guī)劃和車間調(diào)度作為制造系統(tǒng)研究的兩個(gè)重要內(nèi)容，在傳統(tǒng)的研究過程中，往往把加工時(shí)間、加工成本和加工質(zhì)量作為生產(chǎn)目標(biāo)，即在制造過程中更多地注重物料流和信息流。而事實(shí)上，把節(jié)約能源、提高能效作為工藝規(guī)劃和車間調(diào)度研究過程中一個(gè)衡

2、量綠色節(jié)能制造的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)制造系統(tǒng)朝著可持續(xù)方向發(fā)展是非常有意義的。因此，本文從技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能兩個(gè)角度出發(fā)，對(duì)制造系統(tǒng)中的工藝規(guī)劃系統(tǒng)、車間調(diào)度系統(tǒng)以及兩者的集成系統(tǒng)在制造過程中進(jìn)行節(jié)能降耗研究，其主要研究?jī)?nèi)容描述如下：
　　1、研究了一種面向節(jié)能的柔性工藝規(guī)劃問題的數(shù)學(xué)模型及其求解方法。首先，以柔性工藝規(guī)劃問題為研究對(duì)象，針對(duì)一般的柔性工藝規(guī)劃問題在制造過程中對(duì)能量消耗問題考慮有限，提出了一種面向節(jié)能的柔性工藝規(guī)劃數(shù)學(xué)模型

3、。然后，采用多層整數(shù)編碼機(jī)制設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的遺傳算法，該算法交叉部分采用基于特征關(guān)系約束塊的設(shè)計(jì)方法，變異部分使用基于生物激素調(diào)節(jié)機(jī)制設(shè)計(jì)的模擬退火操作進(jìn)行替代，有效地避免非法解的出現(xiàn)，提高了算法的求解性能。最后，通過性能測(cè)試驗(yàn)證了所提算法的有效性和優(yōu)越性，并通過工藝規(guī)劃案例對(duì)上述問題模型進(jìn)行了有效求解。
　　2、以靜態(tài)調(diào)度環(huán)境為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種面向節(jié)能的柔性流水車間靜態(tài)調(diào)度模型及其求解方法。首先對(duì)柔性流水車間靜態(tài)調(diào)度問題及其制

4、造系統(tǒng)節(jié)能降耗相關(guān)理論進(jìn)行了描述，在此基礎(chǔ)上建立了一種柔性流水車間的節(jié)能調(diào)度模型。其次，提出采用一種新的遺傳模擬退火算法進(jìn)行求解，該算法先利用一種改進(jìn)遺傳算法的快速搜索能力得到一個(gè)較優(yōu)的群體，再利用一種改進(jìn)模擬退火算法的突跳能力對(duì)整個(gè)群體進(jìn)行優(yōu)化。然后，采用測(cè)試實(shí)例對(duì)這種新的混合算法性能進(jìn)行了評(píng)估，并與文獻(xiàn)中提及的幾種算法進(jìn)行了比較以驗(yàn)證其優(yōu)越性。最后，使用提出的算法求得了上述問題的可行解，證明了算法的可行性和有效性。
　　3、針

5、對(duì)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境存在動(dòng)態(tài)干擾行為，提出了一種面向節(jié)能的柔性流水車間動(dòng)態(tài)調(diào)度模型及其求解方法。首先給出柔性流水車間動(dòng)態(tài)調(diào)度問題的描述，以新工件到達(dá)和機(jī)器故障為干擾事件，構(gòu)造了一個(gè)面向節(jié)能的柔性流水車間動(dòng)態(tài)調(diào)度多目標(biāo)優(yōu)化模型。然后提出采用基于生物激素調(diào)節(jié)機(jī)制的粒子群算法去求解該問題模型。最后，對(duì)算法性能進(jìn)行了測(cè)試并使用提出的算法求得了上述問題的可行解，證明了算法的可行性和有效性。
　　4、基于非線性工藝規(guī)劃模型理論的研究，建立了一種面向

6、節(jié)能的工藝規(guī)劃與車間調(diào)度集成模型。首先給出面向節(jié)能的工藝規(guī)劃與車間調(diào)度集成問題的定義并建立了數(shù)學(xué)模型。然后,基于該問題屬于復(fù)雜的NP困難問題范疇，采用改進(jìn)的遺傳算法用于對(duì)面向節(jié)能的工藝規(guī)劃與車間調(diào)度集成模型進(jìn)行求解。最后，通過幾組測(cè)試實(shí)例來驗(yàn)證其可行性和有效性。
　　5、根據(jù)上述研究理論，開發(fā)了一個(gè)面向節(jié)能的工藝規(guī)劃與車間調(diào)度應(yīng)用支持系統(tǒng)。首先搭建了該應(yīng)用支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架。然后，對(duì)系統(tǒng)操作界面進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。最后結(jié)合了某企業(yè)實(shí)際生