面向低碳高效的并行拆卸线平衡问题优化方法

发布时间：2020-09-19 20:11

　　随着中国私人轿车的数量不断增加,废旧汽车数量也快速增长,废旧汽车的回收利用受到持续关注。然而,废旧汽车在拆卸过程中将产生大量的环境污染,这与我国可持续发展的理念相违背,因此,在并行拆卸线平衡问题中综合考虑环境影响是重要的研究方向之一。本文针对面向低碳高效的并行拆卸线平衡问题优化方法进行研究。首先,针对并行拆卸线平衡的多目标优化问题,在产品生命周期碳排放分析的基础上,界定了拆卸过程的系统边界,分析了产品常用拆卸类型及拆卸过程中能耗形式,建立了产品拆卸碳排放量化模型。在工作站数、工作站空闲时间指标、拆卸序列危害指数、需求指数和方向转换次数等传统拆卸线平衡问题优化方法基础上,构建了基于拆卸过程碳排放的并行拆卸线平衡问题优化模型。其次,针对并行拆卸序列规划问题,基于混合图拆卸模型构建了连接矩阵和优先矩阵。基于连接矩阵和优先矩阵提出了零部件可拆卸性的判别方法。分析并行拆卸序列描述方法,建立了基于可变矩阵的并行拆卸序列的规划方法。最后,提出了基于拆卸过程碳排放的并行拆卸线平衡问题的优化方法,根据并行拆卸线序列规划方法,提出了遗传算法的实数编码、交叉和变异方式。然后以某型号发动机为例建立了发动机的约束矩阵和连接矩阵,并用遗传算法对并行拆卸线平衡问题进行优化获得最优拆卸序列,从而证明遗传算法在优化并行拆卸平衡问题的可行性。最后,将并行拆卸线和串行拆卸线的优化结果进行比较,进一步阐述并行拆卸线在减少碳排放、提高拆卸效率等方面的优势。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X705
【部分图文】：

生产总值

据如图1.1所示。从改革开放以来，特别是进入90年代以来，汽车迅速的走家万户，买私人轿车变的更加普遍。为了进一步促进中国的汽车制造能力以发能力提高，我国已与知名企业展开广泛的合作，使我们汽车制造业逐步赶方国家，特别是近几年新能源汽车的发展，使我国在此弯道超车成为可能随着世界工业化进程，在人们的生活水平和生活质量得到了很大提升的同也产生了数以亿吨的生活和工业废物，这些数以亿吨的生活和工业废物会给赖以生存的自然环境带来巨大的环境影响，据统计2017年，我国的十大类资收达到2.83亿吨[1]。汽车制造业已成为促进经济发展的支柱产业，近几年其得到突飞猛进的发展，销售量也在逐年递增。据统计，2009年至2016年，我汽车产量从1364万辆增加到2619万辆，与此同时，我国汽车报废量从200195万辆跃升到719万辆，其平均增长率为17.7%，截止到2017年末，中国私废汽车总量达到18515.11万辆。从上文数据可以看出，我国汽车报废量在逐增，如果不能够被合理地回收利用，必然会给社会带来资源、能源、环境问

销售量,废旧汽车,环境问题

图1.2 2009年-2016年我国汽车销售量与报废量Fig 1.2 China's automobile sales and scrap volume from 2009 to 2016通过上述分析中国汽车销售量和报销量情况之后，我们可以发现中国报废汽的数量会逐年增加，如何合理的利用废旧汽车是汽车回收企业不得不思考的一严峻问题。为了提高废旧产品的利用率，进一步完善绿色制造体系，国务院在15年发布了《中国制造 2025》，全面推行循环生产模式，提高废旧机电产品的合治理水平[2]。本文从三个方面来论述废旧汽车拆卸回收的必要性。（1）环境问题突出2005年，习近平同志在浙江实地考察时第一次提出了“绿水青山就是金山银”的论断。2017年，习近平同志在十九大报告中指出，坚持人与自然和谐共生环境问题的日益突出要求制造业不能再片面的追求利益，而是在追求企业利最大的同时要兼顾环境问题，实现企业自身的绿色发展。随着中国经济和汽车目的不断增加，作为高能耗产业的汽车行业将会消耗的大量能源和资源。2000到2014年我国汽车制造业消耗能源量由1502.38万吨标准煤飙升到3189.438万

多目标优化,碳排放量,拆卸线,低碳

卸工具的时间为定值 4s，电动扳手功率为 4kW。遗传算法求解时，算法参数的设置如下：种群规模设置次数 MAXGEN=150，代沟 GGAP=0.9。以最低碳排放量间（高效）为目标函数对并行拆卸线平衡问题进行优化，拆卸时间和最低碳排放量为目标函数的优化结果进行比示。表 5.5 优化结果Tab 5.5 Optimization Results结果低碳高效低碳高效碳排放量/kgco2e 147.5 170.2 165.1时间/s 1062 963.4 977.9碳排放量和最小拆卸时间为目标的并行拆卸线平衡问题达形式如图 5.2 和表 5.6 所示。根据上述高效低碳的拆卸案如图 5.3 所示。

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