考虑碳排放量和噪声污染的柔性作业车间调度研究.pdf
《考虑碳排放量和噪声污染的柔性作业车间调度研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《考虑碳排放量和噪声污染的柔性作业车间调度研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 年第 卷第 期总第 期物流工程与管理 物流技术:./.考虑碳排放量和噪声污染的柔性作业车间调度研究 聂文倩王 婷(.贵州大学 管理学院贵州 贵阳.贵州省“互联网 ”协同智能制造重点实验室贵州 贵阳.贵州大学 人民武装学院贵州 贵阳)【收稿日期】基金项目:贵州省科学技术基金资助项目()【作者简介】聂文倩()女贵州贵阳人硕士研究生研究方向:车间调度【通讯作者】王 婷()女贵州贵阳人博士教授博导研究方向:工业工程 【摘 要】绿色低碳是“双碳”目标下工业发展的必然选择工业减污降碳行动刻不容缓 针对绿色柔性作业车间调度问题考虑机器负载、空载、车间公共设施以及生产噪声等因素构建了以完工时间、碳排放量及噪
2、声污染为优化目标的调度优化模型采用了基于精英策略的自适应多种群 算法()进行求解通过算例测试及对比验证了 算法求解调度方案的有效性和优越性 通过实例求解验证了所建模型的可行性并分析了高效、综合、绿色三种模式下的车间生产调度方案为管理者做生产决策提供参考【关键词】绿色发展车间调度 算法决策【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】()(.“”.)【】.().【】引言基于推动构建人类命运共同体的责任担当和实现可持续发展的内在要求我国提出了“年实现碳达峰、年实现碳中和”的重大战略决策 随着“双碳”目标的确定工业面临着经济转型和绿色低碳的双重压力绿色制造成为工业转型升级的必然选择也成为了促进工业文明与生
3、态文明和谐共融的重要途径生产调度是制造系统的重要环节车间节能减排行动也是绿色制造的重要一环不仅直接影响企业的效益和竞争力还极大地影响了生态环境 绿色柔性作业车间调度问题()贴合实际生产且复杂性和求解难度高于传统的 问题和 问题更具研究意义和应用价值 随着对环境污染和绿色制造的日益重视绿色车间调度已逐渐成为学术界的研究热点关于调度模型的建立学者们从不同的角度对车间的绿色优化指标进行了探索 等考虑生产要素和环境影响细化了生产过程中的碳排放将碳排放量和机器负载作为绿色指标进行优化、在机器速度缩放框架下选择物流工程与管理第 卷能耗作为绿色指标建立了以延迟时间和能量消耗最小为目标函数的作业车间调度问题模
4、型 文笑雨等增加了对工件更换装夹方式时机器处于调整状态的碳排放量的考虑选择最大完工时间、总碳排放量和总拖期时间为优化目标构建了调度模型 等细化了机器能耗分析了机器预维护对切削加工、工件装夹拆卸、换刀、对刀所产生的能耗影响构建了以总能耗和最大完工时间为优化指标的数学模型 吴秀丽、李红宇等则在机器和人工资源约束下考虑能耗指标构建了多目标可持续调度优化模型 在调度问题求解方面学者们也一直寻找各种有效的求解方法 等将模拟退火和禁忌搜索策略进行了结合强化了模拟退火算法对精英解的搜索能力 彭建刚等在非支配排序的基础上结合了云模型进化策略对柔性作业车间调度问题进行了有效求解 等针对多种调度策略对车间能耗所造
5、成的影响进行了分析提出了一种绿色遗传算法有效减少了能源消耗 赵小惠等基于蚁群算法改进了机器和工序的选择方法缩短了解的搜索时间 栾飞等在鲸鱼算法的基础上采用混合种群初始化方法提高种群质量并结合了自适应调整策略避免了该算法陷入局部最优上述研究在减少车间生产能源、时间等方面取得了显著成果但针对绿色柔性作业车间的调度研究尚处于探索阶段在模型建立上较少考虑设备的空载情况和车间公共设施能耗情况忽视了车间加工产生的噪声对环境和人体的损害并且多针对固定的多个优化目标进行调度优化但在实际生产过程中企业需要根据外部环境和自身的需求灵活调整生产方案 此外当前关于调度问题的优化求解研究尚未取得决定性成果寻找更好的算法
6、用于提高车间调度效率依旧是当今的热点之一鉴于此本研究以完工时间为经济指标以车间碳排放量和噪声污染为绿色指标开展多目标绿色柔性作业车间的调度研究并根据问题特性改进并采用基于精英策略的自适应多种群 算法进行求解可实现满意解的快速收敛既能达到车间实现经济效益和社会效益同步提升的目的又丰富了求解车间调度问题的方法途径 绿色柔性作业车间调度问题模型.问题描述绿色柔性作业车间调度问题可以简述为:车间需要利用 台机器加工 个独立的工件每一个工件包含多道工序不同的工件包含的工序数量不一定相同工序加工顺序已知且每道工序可以在多台机器上进行加工加工时间、能耗和噪声因机器而异通过调度优化最终同时达到绿色指标和经济指
7、标最优 在构建模型前依据实际情况作出如下合理假设:在零时刻机器已开机加工所需材料已准备就绪同一台机器的加工噪声值恒定工序只要开始在机器上加工就不可以中断同一时刻同一工件只能在一台机器上进行加工同一时刻每台机器只能加工一个工件工件之间没有优先级的差别同一工件的不同工序之间存在紧前紧后关系为了方便读者对本文的理解本文相关符号含义如下表 符号含义符号含义工件数量机器数量工件号工序号机器号工件 的第 道工序工件 所包含的工序数量工序 的可选机器集工序 的开始加工时间工序 的加工时间工序 的完成加工时间工序 在机器 上的加工时间机器 加工工序 的单位负载能耗机器 的单位空载能耗车间单位公共能耗足够大的正
8、数机器 加工工序 的噪声值 变量若工序 在机器 上加工则 为否则为 变量若工序 被加工则 为否则为.多目标函数在实际生产中管理人员往往要考虑多方面因素进行决策本文的调度模型权衡了经济和环保两方面以最大完工时间作为经济优化指标以能耗和噪声污染作为绿色优化目标.最小化最大完工时间最大完工时间指所有工件完成加工的最大时间对企业有效缩短生产周期至关重要是调度研究中最基本的优化指标 ()(.最小化车间碳排放量较多研究在对车间能耗进行考量时主要关注了生产时的加工能耗但在实际生产过程中机器设备的空载能耗才是车间能耗的主要部分且维持车间运转的公共设备也会产生相应的能耗因此作业车间能耗包括了负载能耗、空载能耗以
9、及车间公共能耗 而车间碳排放量则为系数(为能耗与碳排放量之间的转换系数通常取.)乘以车间总能耗负载能耗 负载能耗是指在机器上进行工艺处理所消耗的能源 可以通过合理安排整个生产计划系统的工件工序加工顺序使该环节能耗得到优化 ()空载能耗 空载能耗是指机器完成一个工件且下一个工件尚未到达机器处于闲置状态时所耗费的能量 空载能耗在机器从开机到最终关机运行期间的总能耗中占较大比例是能耗优化的重要环节第 期聂文倩等:考虑碳排放量和噪声污染的柔性作业车间调度研究 ()()()公共能耗 公共能耗是车间照明、通风等公共设备耗能的总和公共能耗的比例因车间而异 ()()则柔性作业车间总碳排放量计算表达式如下 ()
10、()()().最小噪声污染车间的噪声污染主要是由车间机器在加工过程中由于机械设备本身的振动、部件之间的碰撞以及所造成的气流扰动等而产生的不同的车间调度方案会有不同的机器加工安排机器噪声值的大小、机器加工时长、同时加工的机器数量等因素直接影响了车间总体噪声污染的严重程度适宜的调度方案能有效降低车间的噪声污染根据研究在声级计的频率计权中 声级能更好地体现出人体对噪声影响的主观感受常作为噪声评价的主要指标 由于人一直接触噪声和断续接触噪声所受影响程度不同本文采用噪声能量平均的方法衡量车间的噪声污染声级的瞬时值变化用 表示一段时间的总量用 表示平均噪声用 表示计算公式如下.()为使模型适用于离散的调度
11、研究本文将公式()进行离散化并应用于所设车间调度情况车间生产总噪声计算模型公式如下所示:.()为了方便管理者针对实际生产需求调整指标权重寻求变化环境下的针对性调度方案本文采用加权归一化方法将多个目标的量纲进行统一如下所示:()其中 为完工时间权重 为能耗权重 为噪声污染权重且 .约束条件对于上述调度模型需满足下列约束条件()()()()()机器加工第 个工作的第 道工序否则()第 个工件的第 道工序在机器 上加工否则()式()表示同一台机器同一时刻仅能加工一道工序式()表示一道工序同一时刻只能在一台机床上进行加工式()表示加工同一个工件的工序先后顺序式()表示各参数变量值非负式()()为 变量
12、若工序 被加工则 为 否则为 若工序 在机器 上加工则 为 否则为 算法介绍群智能优化算法具有自组织、稳定性强、实现简单等特点 在面向复杂问题的求解时具有较大优势 其中算法不用设置具体的特定参数仅需设置迭代次数和总体大小的公共控制参数因此相对易于应用基于精英策略的自适应多种群 算法是在基本 算法的基础上采用了结合精英策略的子种群搜索机制和多种群搜索策略通过将整体种群分为多个子种群并将其分配到整个搜索空间每个子种群具有在不同区域搜索的能力从而使算法的全局搜索性能得到显著提升以防陷入局部最优.编码与解码编码方式 根据 问题的特性本文采用二维实数编码方式用工序码表示工序加工先后顺序其由工件号串联组成
13、同一工件号出现的次数代表该工件的第几道工序进行加工机器分配则使用机器码表示由机器号排列组成按照工件包含的工序加工顺序一一对应其所需要的机器号现举一个 的 例子以作说明图 为一个可行解编码表示工序的加工顺序为分别安排在上进行加工图 编码示例 解码过程 解码是编码的逆过程工序码首位的 表示先加工工件 的第 道工序 然后根据机器码找到该工序对应加工的设备是 号机器且工件 全部可用机器集为即工序 可在 号机器上进行加工工序 可在 号机器上进行加工 工序码第 位的 表示加工完工序 后紧接在 号机器上加工工序 依次类推便可获得一个完整可行的调度方案.种群初始化初始化种群对种群后续的优化有一定程度的影响该算
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 考虑 排放量 噪声污染 柔性 作业 车间 调度 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。