考虑机加工设备可用性的柔性作业车间节能调度方法研究
本文关键词：考虑机加工设备可用性的柔性作业车间节能调度方法研究
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【摘要】：作业车间作为一种车间级的制造系统,它是机加工制造企业的主体场所,是能源消耗、资源流动以及加工过程的主要活动中心。为了提高作业车间的生产效率,降低成本,长期以来,制造系统优化控制研究中的热点领域都是作业车间的优化运行技术。过去,学者们对作业车间高效运行的理论和方法研究较多,其调度优化目标主要包括时间和成本,而对作业车间的能源效率和节能的考虑不足。事实上,在作业车间加工过程中,相同的作业任务,在不同的机加工设备上进行加工,其能耗值是不同的。通过合理的作业调度,可以有效降低总体的作业能耗,提高作业车间能量效率。因此,在进行运行优化的同时考虑节能的柔性作业车间调度问题具有重要的现实意义。本论文从合理安排作业任务的角度,着眼于实现最大完工时间和作业总能耗的同时优化,针对柔性作业车间节能调度问题进行研究。主要研究工作如下:首先,在分析作业车间能量流的基础上,阐述了作业任务优化对车间节能的影响。围绕一类带机加工设备柔性的作业车间节能调度问题,建立了以最大完工时间和作业任务能耗最小为调度优化目标的带机加工设备柔性的作业车间节能调度模型,设计了双层编码的免疫遗传算法来实现对节能调度模型的求解。然后,分别对节能调度模型中预调度和重调度方法展开研究。在预调度研究方面,分析了不确定型因素对加工过程的影响,设计了一种考虑机加工设备可用性的预调度方法,并分别对可用性模型、预调度流程进行了研究。在重调度研究方面,主要着眼于由异常状态信息获取不及时导致的重调度响应不及时的问题,对加工异常在线识别方法、重调度驱动机制和重调度策略进行了研究。最后,在以上研究的基础上,设计了相关应用实验,通过案例对比分析了该节能优化方法的节能效果,并且通过在加工过程中设置固定的异常状态,验证了预调度和重调度方法的有效性。
【关键词】：柔性作业车间 节能调度 机加工设备可用性 状态检测
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP18;TB497
【目录】：
- 中文摘要3-4
- 英文摘要4-9
- 1 绪论9-15
- 1.1 论文选题背景9-10
- 1.2 国内外研究现状和总结10-13
- 1.2.1 作业车间节能调度问题研究现状10-11
- 1.2.2 不确定情况下作业车间调度问题研究现状11-12
- 1.2.3 研究现状总结12-13
- 1.3 论文研究的目的意义及项目来源13
- 1.3.1 论文研究的目的和意义13
- 1.3.2 论文项目来源13
- 1.4 论文研究的主要内容及结构13-15
- 2 带机加工设备柔性的FJS节能调度问题研究15-31
- 2.1 作业车间能量流分析15-17
- 2.2 带机加工设备柔性的作业车间节能调度模型17-21
- 2.2.1 问题介绍17-18
- 2.2.2 参数说明18-19
- 2.2.3 约束条件19-20
- 2.2.4 目标函数20-21
- 2.3 算法设计21-30
- 2.3.1 免疫遗传算法基本思想与流程21-22
- 2.3.2 编码方式设计22-24
- 2.3.3 适应度函数设计24
- 2.3.4 遗传操作设计24-27
- 2.3.5 免疫操作设计27-29
- 2.3.6 精英染色体库29-30
- 2.4 本章小结30-31
- 3 考虑机加工设备可用性的FJS预调度方法31-47
- 3.1 加工过程中不确定因素分析31-32
- 3.2 机加工设备可用性试验方法32-35
- 3.3 可用性模型的建立35-42
- 3.3.1 故障间隔时间经验分布函数的确定36-40
- 3.3.2 常用的分布函数40-41
- 3.3.3 可用性模型41-42
- 3.4 考虑机加工设备可用性的预调度方法42-44
- 3.4.1 基本流程42-43
- 3.4.2 相关参数的确定43-44
- 3.5 考虑机加工设备可用性的预调度方案效果分析44-45
- 3.6 本章小结45-47
- 4 加工异常事件驱动的FJS重调度方法47-59
- 4.1 基于功率特征模型的机加工设备状态在线识别方法47-53
- 4.1.1 机加工设备输入功率信息的采集47-51
- 4.1.2 功率特征模型的建立51-52
- 4.1.3 运行状态在线识别与异常状态的判定52-53
- 4.2 重调度驱动机制53-55
- 4.3 重调度策略55-57
- 4.3.1 重调度目标函数的确定55
- 4.3.2 重调度基本流程55-56
- 4.3.3 机加工设备可用性更新56-57
- 4.4 本章小结57-59
- 5 应用实验研究59-67
- 5.1 实验环境和测试装置介绍59-61
- 5.1.1 实验目的与装置59
- 5.1.2 实验数据准备59-61
- 5.2 实验过程及结果分析61-66
- 5.2.1 状态在线识别准确性验证61-63
- 5.2.2 节能调度的能耗优化效果验证63-64
- 5.2.3 预调度结果分析64-65
- 5.2.4 重调度结果分析65-66
- 5.3 本章小结66-67
- 6 总结与展望67-69
- 6.1 总结67
- 6.2 展望67-69
- 致谢69-71
- 参考文献71-77
- 附录77
- A.作者在攻读硕士学位期间取得的成果目录77
- B.作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目77
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