面向机械加工车间柔性工艺路线的任务调度节能优化支持系统研究

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1、面向机械加工车间柔性工艺路线的任务调度节能优化支持系统研究重庆大学硕士学位论文(专业学位)学生姓名：王乐祥指导教师：何彦副教授/博导兼职导师：易润忠高工学位类型：工程硕士（机械工程领域）重庆大学机械工程学院二O一五年五月TaskSchedulingEnergy-SavingOptimizationSupportSystemwithProcessRoutingFlexibilityforMachiningJob-shopAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFul

2、fillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByWangLexiangSupervisedbyAss.Prof.HeYanPluralisticSupervisedbySen.Eng.YiRunzhongSpecialty:ME（MechanicalEngineeringField）CollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要机

3、械加工车间是以机床为主体，将物料资源转化为产品或半成品，并伴随大量能量消耗的制造系统。降低其能耗能降低由能耗带来的环境影响，因此，机械加工车间节能是实现可持续制造的策略之一，同时降低机械加工车间能耗的研究也已变成了可持续制造领域的热点研究之一。机械加工车间任务调度节能优化是从生产运作层角度通过合理的调度安排来降低机械加工车间任务生产过程中的能耗，其优点在于在不改变当前车间布局及机床等，更容易操作和实现。然而，现有机械加工车间调度节能研究主要针对工艺路线中工序有可选机床的工序柔性的研究，缺乏柔性工艺路线（具有工序柔性

4、、次序柔性、工艺柔性的工艺路线）的调度节能研究，针对机械加工车间任务柔性工艺路线包含多柔性特征的调度节能研究相对较少，因此，本论文提出了面向机械加工车间柔性工艺路线的任务调度节能优化支持系统。全文的研究内容主要包括以下几部分。首先，本论文阐述了柔性工艺路线所具有柔性特征。在此基础上，分析了面向机械加工车间柔性工艺路线的任务调度的能耗特征；基于此特征提出了面向机械加工车间柔性工艺路线的任务调度节能优化方法框架。基于该方法框架设计了支持系统的体系结构、功能模块及关系数据库等。然后，研究了系统的关键技术，包括建立面向机械

5、加工车间柔性工艺路线的任务调度节能优化多目标模型和设计了改进Q学习多目标Pareto求解算法。该多目标优化模型是以任务加工总能耗、任务加工完成时间（Makespan）和机床负载的为优化目标；求解算法则是针对该多目标模型设计的，能够在调度优化过程中综合权衡考虑各目标获得模型的Pareto最优解集。最后，基于上述的研究，开发了面向机械加工过车间柔性工艺路线的任务调度节能优化系统，对系统的各功能模块进行详细开发并且创建了系统数据库中的各张数据表。并通过案例中优化前后的调度方案对比验证了该系统的有效性及可行性。关键词：柔性

6、工艺路线，能耗，车间调度节能，多目标模型I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTMachiningjob-shoparecomposedofcomputerizednumericalcontrolmachinesormanualmachinesforproducingworkpieces.Sincemachiningisusedforremovingmaterialofworkpieces,itiswastefulinuseofenergyandquitinefficient.Theenvironmental

7、burdencausedbyenergyconsumptionduringtheusephaseofmachiningjob-shopcouldbereducedbyenergy-savingresearch.Hencereducingtheenergyconsumptionofmachiningjob-shopisoneofthestrategiesandthehotresearchissuesforsustainablemanufacturing.Fromtheperspectiveofproductionop

8、erationlayer,theenergyconsumptioncouldbesavedthroughthereasonableschedulingofproductiontasksintheproductionprocessformachiningjob-shop.Theadvantageisthatmachinetoolsandlayoutofthem