考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化方法

随着能源成本的飙升和环境日益恶化,实现节能生产的策略越来越受到制造企业的关注.在车间实际生产调度过程中,机床设备的故障与维护会影响车间调度方案的顺利执行,进而导致出现车间加工资源冲突、能耗增大和完工时间延长等问题.为减少实际柔性作业车间加工过程中出现由于机床故障而导致加工中断的情况,提出一种考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化方法.分析考虑设备预维护的柔性作业车间能耗特性,建立考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化模型,设计机床预维护策略,并在此基础上提出一种启发式框架下的调度算法对节能优化模型进行求解,通过不同方案的对比分析,验证所提方法的有效性.     

考虑扰动事件的机械加工工艺参数与车间动态调度综合节能优化

随着能源消耗和环境问题的不断加剧,机械加工车间的高效节能生产越来越受到制造业的关注。传统动态调度优化时每道工序的工艺参数固定,未考虑工艺参数与车间调度之间的关联关系,限制了调度优化的潜力。为了更好地实现柔性作业车间节能增效,并快速有效地应对车间生产过程中出现的突发扰动事件,提出一种考虑扰动事件的加工工艺参数与车间动态调度综合优化方法。首先详细分析订单插入与机床故障下柔性作业车间的能耗特性,以总能耗与最大完工时间为目标,建立工艺参数与动态调度综合优化模型,然后设计一种面向扰动事件的动态决策机制,并提出改进的自适应形状估计进化算法(AGE-MOEA)进行优化求解,最后通过案例分析与算法对比,验证了所提出方法的有效性。     

面向能耗的多工艺路线柔性作业车间分批优化调度模型

合理的调度方案能有效降低柔性作业车间总能耗。针对柔性作业车间中加工工件种类多、单批工件数量大、加工工艺路线柔性大等问题,研究一种面向能耗的多工艺路线柔性作业车间分批优化调度模型。分析柔性作业车间中工件加工过程能耗特性,以车间总能耗最低和完工时间最小为优化目标建立了多工艺路线柔性作业车间分批优化调度模型,并采用多目标模拟退火算法对模型进行优化求解。通过算法优化得到的调度方案与经验调度方案的对比分析,验证了该模型的有效性和实用性。     

基于动态事件的柔性作业车间重调度节能优化

为了解决机械加工过程中出现紧急任务插单或机床故障等动态事件干扰调度方案执行,导致原调度方案能耗增高、完工时间延长等问题,研究了一种考虑紧急插单和机床故障动态事件的柔性作业车间重调度节能优化方法。首先分析了动态事件下柔性作业车间的工件加工过程能耗特性,然后以总能耗最低、完工时间和鲁棒性最小为优化目标建立了面向节能的动态重调度优化模型,并提出基于多目标引力搜索算法的重调度节能优化求解方法,最后通过案例对比分析,验证了所提方法的有效性。     

一种面向机械车间柔性工艺路线的加工任务节能调度方法*

大量研究表明机械车间消耗了大量能量,因此降低机械车间的能耗是实现可持续制造的策略之一。现有机械车间节能调度研究主要针对给定的或者具有部分柔性的工艺路线,缺乏对机械车间任务工艺路线多柔性的节能调度研究。针对机械车间任务柔性工艺路线对机械车间调度能耗的影响特性,提出一种面向机械车间柔性工艺路线的节能调度方法。首先,分析了面向机械车间柔性工艺路线的加工任务调度的能耗特性;基于此,构建了节能调度模型,该模型是以任务加工总能耗、加工完成时间、机床负载为目标。进一步提出了一种改进的Q学习算法对该模型进行求解获得其Pareto解。最后通过案例验证了提出模型的节能效果及算法的可行性。     

低能耗柔性作业车间调度研究

针对柔性作业车间低能耗调度问题,对机床运行模式下能源消耗特点和完工时间进行了研究。建立了以能源消耗和完工时间为目标函数的多目标优化模型;结合该模型特点,采用目标加权法,得到了能源消耗和完工时间两个变量加权求和的最小值;针对遗传算法单一染色体在解决较复杂问题时,无法准确表达问题解的缺点,设计了多层编码策略,对柔性作业车间制造过程中工件加工顺序和机床选择进行了优化,实现了面向能耗优化的多目标柔性作业车间调度;在Matlab环境中对生产实例进行了仿真。实验结果表明:在加入低能耗要求的车间调度中,基于改进遗传算法的调度策略是可行和有效的,决策者可根据偏好在一系列可行解中进行选择,以提高解的合理性、科学性。     

基于遗传算法的冲压车间节能调度优化研究

金属加工行业中,冲压成形能量消耗相对较大,因此,对冲压成形加工开展低碳节能的研究具有重要的实际意义。为解决冲压车间多目标节能调度问题,在深入分析低碳作业车间调度和某冲压车间生产现状的基础上,结合冲压生产过程中的能耗特性分布曲线,建立以最小化最大完工时间、加工总成本和加工总能耗为目标的冲压车间多目标节能调度优化模型,并设计了基于多层编码的遗传算法求解该模型。最后,结合某企业的冲压车间生产实际进行案例研究得出,冲压车间多目标节能调度优化模型在一定程度上可降低冲压车间加工总能耗,同时使得最大完工时间和成本较优,验证了模型和算法的可行性和有效性。     

考虑调整时间的绿色柔性作业车间调度研究

针对传统绿色车间调度未考虑机床调整时间的问题,对机床在调整模式下和加工模式下的完工时间和总能耗进行了研究.梳理了机床在不同模式下的能耗和完工时间特点,建立了带有调整时间的绿色柔性作业车间调度模型,利用加权归一法将多目标量纲进行了统一,提出了头脑风暴优化算法;采用了多层编码方式,优化了机器选择和工序排序问题;引进了在旧解...     

改进NSGA-Ⅱ算法求解考虑运输约束的柔性作业车间节能调度问题

传统柔性作业车间调度通常忽略工件在机器间的运输时间和能耗,针对该问题建立了考虑运输约束与节能的柔性作业车间调度模型,并提出了改进的NSGA-Ⅱ算法求解该模型。首先,在柔性作业车间调度数学模型中设立最大完工时间、总延期、设备总负载、车间总能耗4个目标,并根据运输约束实现了调度模型矩阵编码、解码、交叉与变异,基于子代向最优解学习机制改进NSGA-Ⅱ算法迭代过程中易陷入局部最优解问题。最后,在考虑车间机器之间运输约束的前提下结合Kacem、Brandimarte算例对调度模型进行可行性分析,结果表明该模型与算法求解效率高,能有效解决车间运输约束导致的调度方案与实际加工偏差问题。     

基于机床加工匹配特性的混合流水车间绿色生产调度

针对混合流水车间绿色生产过程中的设备选择和调度目标匹配问题,提出基于机床加工特性的多目标调度模型和改进遗传算法。该算法建立了混合流水车间调度的时间、能耗与成本优化模型,采用模糊隶属方法描述了机床加工特性,在遗传算法求解过程中通过机床加工特性隶属度与调度目标的权重系数匹配关系,建立了自适应的交叉、变异和优势保留策略,在每一代迭代中提高在调度目标方向上的选择压力,加速收敛。通过实例分析对比了不同算法的优化结果,从而验证了模型及算法的有效性,并提出了高效、节能、经济和综合4种调度生产模式,为混合流水车间绿色生产提供了指导。     

车间生产过程的能量足迹建模与加工参数协同优化

为降低零件加工过程的生产能耗,提出一种面向节能的车间生产过程多装备加工参数协同优化方法。以包含机床与机器人的定制化生产车间为研究对象,建立了考虑刀具退化动态过程的生产车间系统能量足迹模型。考虑刀具寿命、机器人运输平稳性的成本指标函数,建立了多装备系统的加工参数协同多目标优化模型。以加工时间为约束条件,使用蜂群算法获取了最优参数。实验表明,以节能目标为主的优化方案可降低机床加工能耗17.97%,降低机器人运输能耗18.13%。     

分时电价下基于NSGA-Ⅱ的柔性作业车间绿色调度

通过规划绿色生产调度实现了时间、经济和能耗三者的协同优化。以柔性作业车间为背景,结合分时电价政策,构建了设备不同工作状态下的设备能耗成本计算模型;同时兼顾碳排放与订单交付等绿色生产车间管理要求,建立了包括最小化碳排放、能耗成本和最大完工时间在内的柔性作业车间绿色调度多目标优化模型;为避免算法过早陷入“早熟”并保持种群多样性,采用基于动态控制参数和改进精英保留策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解;最后,通过具体算例验证了所建立模型的可行性与改进算法的优越性。     

基于多层级优化模型的绿色车间分批调度方法

在柔性作业车间中，将绿色调度与分批调度结合，不仅是绿色性与经济性的指标集成，更是生产计划与调度的过程集成，具有相当的复杂性。而这种集成最有利于保障柔性作业车间的经济和环境效益的协调优化效果。为此，综合考虑柔性作业车间多层级组织结构和任务配置特点，提出了一种基于多层级优化模型的柔性作业车间绿色分批调度方法。并基于不同调度层次目标的差异及相互作用关系，开发了一种两级节能增效策略。利用模型约束构造不同层次调度模型的相关性，保证调度过程的一致性。设计了三种邻域搜索策略，利用NSGA-Ⅱ和邻域搜索的混合算法构造Pareto解集，最后通过TOPSIS寻出最优解。最后，通过实例验证了该方法的优越性，相较于经典NSGA-Ⅱ的期望成本、机床最大负荷、待机能耗和Makespan减少了9.3%、15.2%、20.9%和12.8%。     

机器多转速的柔性作业车间绿色调度问题

为了减少制造过程中的能耗,从生产运作的角度探讨了如何在制造业生产调度中实现绿色制造。以柔性作业车间调度问题为背景,考虑了机器多转速,在不影响生产进度的前提下通过调节机器转速来实现绿色制造。首先建立了考虑机器多转速的柔性作业车间调度优化模型,构建了能耗计算模型;然后依据带精英策略的非支配排序遗传算法的框架,提出了综合考虑完工时间和能源消耗的低碳调度算法,设计了多种变异方式,提出了精英保留与末位淘汰的选择方式;最后的数值实验结果表明,所提算法能够很好地求解此类问题。     

柔性作业车间机床与搬运机器人联合调度方法

针对当前柔性作业车间机床和搬运机器人单独调度存在的不匹配问题,以车间完工时间为目标,提出基于多代竞争强进化遗传算法的机床与机器人联合调度方法。对多工件、多工序、多机床、多机器人的柔性作业车间联合调度问题进行了描述;考虑了机床生产和机器人搬运的时序约束,建立了最小化车间完工时间的优化模型;使用工序链、机床链及机器人链缠绕的染色体编码方式,将联合调度问题转化为算法优化问题;在遗传算法中引入多代竞争机理和强进化算子,其中多代竞争机理增加了优秀染色体的遗传概率,强进化算子具有保留优秀基因片段和强制差基因进化的能力。经生产实验验证,在15个工件44道工序的调度中,该算法的车间完工时间比标准遗传算法缩短了14.75%;另外,在不同规模的工件生产调度中,与克隆选择算法和标准遗传算法相比,该算法的迭代次数最少、车间完工时间最短。上述实验结果充分证明了多代竞争强进化遗传算法在柔性作业车间生产联合调度中的优越性。     

基于改进化学反应算法的双柔性作业车间调度问题求解

针对柔性作业车间调度问题,考虑设备及生产工人的柔性,确立了最大完工时间最短、提前交付罚金与超期交付罚金之和最低以及加工总能耗最低的3个优化目标,每个工件都引入了交货期时间窗。在化学反应算法的基础上,基于理想虚拟分子理论对目标函数进行改进,通过模拟退火算法的局部寻优能力提高算法的求解精度,最后根据实际柔性车间生产情况设计调度算例,验证该算法在求解双柔性作业车间调度问题的可用性。     

具有柔性加工路径的作业车间批量调度优化研究

古典作业车间调度问题已经被研究了几十年并证明为 NP- hard问题。柔性作业车间调度是古典作业车间调度问题的扩展 ,它允许工序可以由一个机床集合中的多台机床完成加工 ,调度的目的是将工序分配给各机床 ,并对各机床上的工序进行排序以使完成所有工序的时间最小化。本文采用遗传算法进行柔性作业车间调度研究 ,针对柔性作业车间问题提出了一种新颖直观的基因编码方法以适用于批量调度 ,并分析了几种批量调度方案 ,最后给出了这些调度的仿真结果 ,证明单件最佳调度不适合扩展成批量最佳调度     

关键链约束理论解决柔性车间调度问题

柔性作业车间的调度难题一直以来都是NP难题,随着加工零件数量和机床数量的增加,调度优化难度将会以呈指数倍增长。本研究提出以约束理论为基础依托,选用最小临界比规则及遗传算法,结合各自的优点对柔性作业车间基于关键链进行调度优化,有效的解决了传统遗传算法容易陷入局部最优和最小临界比规则鲁棒性不强等问题。使设计的调度算法更加地符合车间真实的制造生产状况,改善了制造过程中资源设备利用率相对较低的问题,把设计的算法和传统遗传调度算法解决典型的柔性作业车间难题得到的结论相对比,验证设计算法的优势。     

低碳策略下的多目标柔性作业车间调度

为解决低碳策略下多目标柔性作业车间调度问题,在深入分析柔性作业车间多目标调度研究现状和不足的基础上,结合基于设备状态—能耗曲线的低碳策略,提出包括能源消耗、最大完工时间、加工成本和成本加权加工质量的多目标柔性作业调度模型。针对上述模型,设计了基于血缘变异的改进非支配排序遗传算法,该算法根据计算交叉染色体的血缘关系确定变异率,优化了交叉和变异策略,解决了算法的早熟问题。针对具体实例,构建了调度模型和算法,计算结果验证了算法的可行性和有效性。     

多目标批量生产柔性作业车间优化调度

研究批量生产中以生产周期、最大提前/最大拖后时间、生产成本以及设备利用率指标(机床总负荷和机床最大负荷)为调度目标的柔性作业车间优化调度问题。提出批量生产优化调度策略,建立多目标优化调度模型,结合多种群粒子群搜索与遗传算法的优点提出具有倾向性粒子群搜索的多种群混合算法,以提高搜索效率和搜索质量。仿真结果表明,该模型及算法较目前国内外现有方法更为有效和合理。最后,从现实生产实际出发给出多目标批量生产柔性调度算例,结果可行,可对生产实践起到一定的指导作用。