考虑调整时间的柔性流水车间能耗优化调度模型研究及应用-机械工程专业毕业论文

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1、分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111201008广东工业大学硕士学位论文(工学硕士)考虑调整时间的柔性流水车间能耗优化调度模型研究及应用李冰指导教师姓名、职称：专业或领域名称：学生所属学院：论文答辩日期：万方数据ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScience(MasterofEngineeringScience)Consideradj

2、ustingtimeoftheflexibleflowshopenergyconsumptionoptimizationschedulingmodelresearchandapplicationMasterCandidate：LibingSupervisor：Prof．YanghaidongMay2015FacultyofElectromechanicalEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，P．R．China

3、，510006万方数据摘要摘要目前，随着客户个性化需求日益增加，陶瓷企业的生产和服务已由原来的大批量、规格化生产和服务转变为小批量、多样化生产和服务。然而生产规格的增多，生产过程中频繁订单切换，大幅度增多调整时间，进一步导致了大量的时间成本和能耗成本。随着能源需求的急剧增加，通过降低能耗来降低生产成本对于陶瓷等高能耗制造企业的发展意义重大。车间调度作为企业生产管理的重要环节，是企业规划生产、优化资源分配、减少生产成本、提升生产效率的重要技术手段，然而目前国内以节能降耗为目标的车间调度研究并不多。

4、本文以陶瓷企业为背景，对陶瓷车间制定生产计划的特点进行分析，将陶瓷加工能耗优化问题抽象为考虑调整时间的柔性流水车间能耗优化调度问题，针对该问题进行了研究，建立了考虑调整时间的柔性流水车间能耗优化模型，针对现有启发式规则通常不具有通用性特点，提出了基于规则的启发式算法对该能耗优化模型进行求解；由于遗传算法具有过程简单、随机性、可扩展性、容易与其他算法结合等优点，结合遗传算法对该求解算法进行了进一步的研究，提出了基于规则的混合遗传算法，以求解该能耗优化调度问题；最后，把所提出的能耗优化模型应用在陶瓷

5、生产调度过程当中，将上述求解算法开发出程序包嵌入陶瓷能耗能源智能管理与分析系统，辅助制造企业制定生产计划，节约企业生产能源消耗，降低企业生产成本。本论文在综述当前制造业能耗优化调度的主要方法、调整时间车间调度问题研究现状、车间调度求解算法研究现状的基础上，对以下内容进行了深入研究：1．系统的概述了能耗优化调度模型的研究意义及发展现状。对当前制造业能耗优化问题、带调整时间的车间调度问题、车间调度求解算法的国内外研究现状及发展情况进行了总结。2．对陶瓷车间制定生产计划的特点进行分析，将陶瓷加工能耗优

6、化问题抽象为考虑调整时间的柔性流水车间能耗优化调度问题，建立了以能耗成本最小化为指标的调度数学模型，并给出了相应的目标函数和约束条件。为后文的研究提供理论依据。3．针对考虑调整时间的柔性流水车间能耗优化调度问题，采用启发式算法进行求解。首先基于工件总运行时间提出EPRA启发式规则算法；然后基于调整时间空闲能耗提出ESRA调度算法；最后同时考虑了工件间的调整时间和加工时间万方数据广东工业大学硕士学位论文提出了ESPRA算法。为验证算法的有效性，采用裂区实验法设计了仿真实验，进行了大量仿真实验。最后

7、对实验结果进行分析表明EPRA、ESRA、ESPRA三种种启发式算法的求解效果较好，验证了算法的合理性和有效性。4．结合考虑调整时间的柔性流水车间能耗优化调度问题的特点，采取基于工件和工序的双层编码方式进行编码；用前文提出的三种启发式算法规则随机产生初始种群，提出一种基于启发式规则的混合遗传算法求解本能耗优化调度问题，为检验不同规则对混合遗传算法性能的影响，通过3种基于规则混合遗传算法与普通遗传算法进行对比，设计了大量仿真实验。实验结果表明使用规则寻找初始种群的混合遗传算法相较普通遗传算法具有优

8、越性。并通过实验验证了算法的收敛性和可行性。5．基于新明珠陶瓷能源管理的建设需求，首先对能源管理的系统结构和系统功能进行了分析及设计。然后重点介绍了能耗优化调度模型在系统中的设计与实现，包括：关键流程描述、数据模型设计等。系统在新明珠陶瓷有限公司的初步应用中取得了良好的效果。关键词：生产调度；调整时间与顺序相关；能耗优化；启发式算法；混合遗传算法万方数据AbstractAbstractWithincreasingcustomerpersonalizedrequirements，theproduc