面向节能的流水车间调度建模与优化

【摘要】：随着能源日益衰竭,能源问题对于社会发展的制约日益凸显。企业直接能耗与间接能耗是制约其发展的核心竞争力之一。而车间生产能耗占企业用能的大部分,为此研究和解决车间生产节能问题是提高能源利用率与提升企业效益的核心问题之一。因此,本文深入分析了流水车间生产节能问题的研究现状,分别研究面向节能的加工装配流水车间调度问题、并行机流水车间调度问题和单机批处理流水车间调度问题,针对不同问题建立对应的节能调度模型,利用混合差分算法求解出最低能耗下的节能调度方案。论文主要研究内容如下： (1)阐述了课题的研究背景和意义。综述流水车间生产调度问题的研究现状,特别是面向节能的流水车间生产调度问题,分析和总结了改进差分进化算法在生产调度领域研究和应用。并给出研究问题及采用的方法,建立本文各章节的内容安排。 (2)研究车间生产能耗统计方法。分析影响生产车间能耗的因素,依据车间生产工作状态的能耗进行分类,构建各部分能耗统计模型,并集成给出车间生产系统能耗统计模型。该能耗统计模型的研究是为具体流水车间节能调度模型提供理论参考。 (3)研究加工装配流水车间中的节能调度问题。以车间能耗统计模型为基础,结合加工装配流水车间具体调度问题,建立以机器加工能耗、空载能耗、开关机能耗之和最小为优化目标,以加工装配作业的装配约束、工艺约束、资源约束等为约束条件的流水车间节能调度数学模型。以小家电生产车间和转向器生产车间的调度问题为例,采用混合差分进化算法求解最优能耗下车间生产节能调度方案。 (4)研究并行机流水车间节能调度问题。以车间能耗统计模型为基础,分析并行机流水车间中资源分配问题,建立以机器能耗最小化为优化指标,以并行机调度作业中工艺约束、资源约束等为约束条件的节能调度模型。以发动机厂金加工车间为例,采用混合差分进化算法求解该车间某零件生产过程中最佳节能调度方案。 (5)研究单机批处理流水车间节能调度问题。采用先划分批量再求解最低能耗下调度方案原理,建立以车间中机器加工、空载和开关机能耗之和为优化目标,以子批量的划分与处理机流水调度问题中存在的机器约束、工艺约束等为约束条件的节能调度数学模型。以工厂流水加工车间生产为例,采用混合差分算法求解出最优节能调度方案。 【关键词】：节能调度 流水车间 能耗 混合差分算法
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH186
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题的研究背景和意义10-11
• 1.2 车间生产调度与节能问题研究现状11-14
• 1.2.1 车间生产调度的研究现状11-12
• 1.2.2 流水车间生产调度研究现状12-13
• 1.2.3 面向节能的车间生产调度的研究现状13-14
• 1.3 差分进化算法14-17
• 1.3.1 差分进化算法的改进现状15-16
• 1.3.2 差分进化算法的应用现状16-17
• 1.4 论文章节安排17-20
• 第二章 生产车间能耗的统计20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 车间生产用能的影响因素20-22
• 2.3 车间能源消耗计算方法22-28
• 2.3.1 生产系统能耗数据采集方法研究现状22-23
• 2.3.2 生产系统能耗统计23-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 面向节能的流水车间调度研究30-46
• 3.1 引言30-31
• 3.2 问题描述与模型31-34
• 3.2.1 变量设定31-32
• 3.2.2 数学模型32-34
• 3.3 混合差分进化算法34-36
• 3.3.1 编解码方案34-35
• 3.3.2 适应度函数35
• 3.3.3 算法流程35-36
• 3.4 仿真与分析36-44
• 3.4.1 实例136-38
• 3.4.2 实例238-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 面向节能的并行机流水车间调度研究46-56
• 4.1 引言46-47
• 4.2 问题描述与模型47-49
• 4.2.1 问题描述47-48
• 4.2.2 数学模型48-49
• 4.3 混合差分进化算法设计49-51
• 4.3.1 编解码方案49-51
• 4.3.2 适应度函数51
• 4.4 实例求解51-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第五章 面向节能的单机批处理流水车间调度研究56-64
• 5.1 引言56-57
• 5.2 问题描述与模型57-59
• 5.2.1 问题描述57-59
• 5.2.2 数学模型59
• 5.3 混合差分算法设计59-62
• 5.3.1 编解码方案59-61
• 5.3.2 适应度函数61-62
• 5.4 实例求解62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 结论与展望64-66
• 6.1 总结64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-72
• 致谢72-74
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果74

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