【摘 要】
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作为一种科学决策手段,调度及生产调度是制造企业协调资源配置以保障生产良好运作、同时提高生产效益的关键手段。但随着制造业迈入质量提升阶段,节能减排成为行业未来发展的一大关键要求。为此,制造企业需要将资源利用、环境影响等因素考虑在内,与生产效益并重一起纳入调度优化范畴。柔性作业车间作为一种典型的生产组织形式,对应调度问题在建模和求解等方面的研究已相当丰富,但分析发现:现有文献对机器的双柔性加工能力、作
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作为一种科学决策手段,调度及生产调度是制造企业协调资源配置以保障生产良好运作、同时提高生产效益的关键手段。但随着制造业迈入质量提升阶段,节能减排成为行业未来发展的一大关键要求。为此,制造企业需要将资源利用、环境影响等因素考虑在内,与生产效益并重一起纳入调度优化范畴。柔性作业车间作为一种典型的生产组织形式,对应调度问题在建模和求解等方面的研究已相当丰富,但分析发现:现有文献对机器的双柔性加工能力、作业的相关辅助操作考虑不足,不同节能调度策略的混合研究也尚有进步空间。对此,本文将机器的多工种、多档速加工能力同时考虑在内,结合工件在机器上加工的相关辅助操作及能源消耗规律来研究双柔性作业车间绿色调度问题,主要内容如下:首先,基于机器的多工种、多档速加工能力,提出了包含加工、空载、待机三种状态以及升降速、关开机两种操作的机器能耗模型,给出了一组关于机器功耗及能耗算例数据的生成建议。同时,结合工件在机器上加工的两组生产辅助操作,建立了针对最大完工时间和机器能源消耗的双目标协同优化模型。然后,为了求解该问题,结合问题特性设计了巧妙的编码及解码方式,引入相应的编码操作算子使其能够灵活适用于多种演化算法。同时,改进了一种启发式优化操作以改善最大完工时间使解集尽可能地靠近该目标前沿,并引入了一组混合节能策略以尽可能地减少双柔性加工机器在不同运行状态下的能源消耗。最后,利用多目标优化平台及e-MOEA、MOEA/D和NSGA-II三种算法求解该问题,结果表明:不同算法可以在收敛性和多样性上互相补充,捕获到分布较广的历史解集和相对较好的前沿解集。对该问题而言,最大完工时间和机器能源消耗在全局上可以实现同时优化及一致性收敛,混合节能策略则可以减少多个运行状态下的机器能耗实现最大化的能源节约,进一步验证了它的可行性及有效性。
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