考虑设备维护的柔性作业车间调度节能优化方法

摘要

制造业作为国民经济发展的基础，具有量大面广，能耗总量大的特点。车间调度是机械加工生产过程的重要一环，调度方案的合理安排可有效降低车间能耗。在实际机械加工过程中，机床设备预防性维护、机床故障等均会影响车间调度方案的顺利执行，进而导致车间加工资源出现冲突、延长车间任务完工时间，增加车间能源消耗。因此，如何考虑多个生产资源（机床、加工路线等）和维护任务（设备预维护、故障后修复等）开展机械加工车间高能效调度优化，是一个值得深入研究的问题。本文结合国家重点研发计划课题“离散及流程行业制造/生产过程能效检测与评估关键技术标准研究”（2017YFF0207903）等项目，以柔性作业车间为对象，对考虑设备维护的柔性作业车间调度节能优化展开研究。　　首先，对柔性作业车间机床设备维护特性进行分析，构建机床设备维护模型；在此基础上，分析车间设备维护对调度方案以及能耗的影响，并提出考虑机床维护的柔性作业车间高能效调度优化框架模型。　　其次，建立以车间总能耗最低和最大完工时间最小为优化目标，机床、工艺路线、刀具及机床的预维护周期和次数等为优化变量的柔性作业车间调度优化模型，采用改进多目标模拟退火算法（MOSA）对考虑机床预维护的柔性作业车间调度节能优化模型进行求解。　　再次，以车间总能耗最低和完工时间最小为优化目标，考虑机床柔性、工艺路线柔性和工人柔性等构建考虑机床设备预维护及纠正性维护的柔性作业车间调度节能优化模型，并采用MOSA对模型进行求解。　　最后，以某机械加工车间生产调度为例，分别对考虑设备预维护的柔性作业车间节能优化方法和考虑预维护及纠正性维护的柔性作业车间调度节能优化方法开展案例应用，验证所提出模型和方法的有效性。

目录

1 绪 论

1.1 论文的选题背景及意义

1.1.1 论文的选题背景

1.1.2 论文的选题意义

1.2 国内外相关领域的研究现状分析

1.2.1机械加工车间节能优化调度研究现状

1.2.2考虑设备维护的机械加工车间调度优化研究现状

1.2.3资源约束机械加工车间调度问题研究现状

1.3 论文研究目的及课题来源

1.3.1 论文的研究目的

1.3.2 论文的项目来源

1.4 论文的主要研究内容

2 考虑设备维护的柔性作业车间节能调度框架

2.1机床维护对柔性作业车间调度方案的影响分析

2.1.1机床设备维护特性分析

2.1.2机床维护对柔性作业车间调度方案的影响分析

2.2 机床维护对柔性作业车间能耗的影响分析

2.3 考虑设备维护的柔性作业车间调度节能优化框架

2.3.1考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化

2.3.2考虑预维护及纠正性维护的柔性作业车间调度节能优化

2.4本章小结

3 考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化模型与方法

3.1问题描述

3.2柔性作业车间预防性维护调度节能优化模型

3.2.1目标函数

3.2.2 优化变量

3.2.3 约束条件

3.3考虑设备预维护的柔性作业车间调度求解方法

3.3.1算法总体概述

3.3.2车间调度机制及机床预维护策略

3.3.3基于多目标模拟退火算法的优化求解

3.4本章小结

4 考虑预维护及纠正性维护的柔性作业车间调度节能优化模型与方法

4.1问题描述

4.2考虑预维护及纠正性维护的柔性作业车间调度节能优化模型

4.2.1优化变量

4.2.2目标函数

4.2.3约束条件

4.3基于多目标模拟退火算法的模型求解

4.4本章小结

5 案例分析

5.1 考虑机床设备预维护的柔性作业车间节能优化调度应用案例

5.1.1待加工工件与加工资源信息

5.1.2优化结果分析

5.1.3对比分析

5.2 考虑预维护及纠正性维护的柔性作业车间调度节能优化应用案例

5.2.1车间待加工工件和资源信息

5.2.2优化结果分析

5.3本章小结

6 结论与展望

参考文献

附 录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间申请的发明专利

C. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目

D. 作者在攻读硕士学位期间所获奖励

E. 学位论文数据集

致谢