分时电价下无等待流水车间调度优化研究

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随着社会经济的发展,能源短缺问题不断凸显,全球性能源价格高涨制约着企业的生存和发展。分时电价政策的实施,引导着用户将用电需求从高峰时段转向低谷时段,以此来降低用电成本,同时平稳电力系统负荷曲线。无等待流水车间调度广泛存在于化工、炼钢等高能耗企业生产过程中,如何平衡生产效率和能耗成本成为车间管理者所要考虑的重要问题。本文针对无等待流水车间问题约束,考虑分时电价政策,建立相应的数学模型,设计优化算法,通过算例对比验证算法的有效性,并将其用于M公司热处理车间的应用实践,证明其具有很好的应用价值。具体研究包括如下几个方面:(1)研究分时电价下的无等待流水车间单目标调度问题(SO-NWFSP)优化求解。以最大完工时间与总电力消耗的加权和为调度目标函数,根据单目标问题特点,设计一种改进迭代贪婪算法(IIG),该算法主要特点有:利用NEH算法提高初始解质量并引入单点插入操作进行邻域搜索;采用NEH/M_NEH方法,增强算法全局搜索能力。用两种基准算例对IIG进行测试,通过与其他算法的结果对比,验证IIG的有效性。利用仿真实验,探究不同权重比对求解指标的影响,结果表明,随着权重比的增大,最大完工时间逐渐减小,总电力消耗产生波动。(2)研究分时电价下的无等待流水车间多目标调度问题(MO-NWFSP)优化求解。以最小化最大完工时间、最小化总电力消耗为调度目标函数,根据多目标问题的特点,设计一种自适应多目标Jaya算法(SAMO-Jaya),该算法主要特点有:设立转换机制,建立算法连续解与调度问题离散解之间的映射;嵌入自适应调整种群规模的方法提升求解速度。用两种基准算例对SAMO-Jaya进行测试,通过与其他两种算法的结果对比,证明SAMO-Jaya算法的有效性和优越性。(3)用设计的两种算法对M企业实际生产过程进行求解。与企业原有调度方案相比,IIG所得结果在完工时间和总电力消耗方面分别降低15.1%和4.2%,SAMO-Jaya所得结果在完工时间和总电力消耗方面分别降低14.7%和6.6%。结果表明,本文设计算法在求解实际问题时均具有有效性,能为企业实际生产过程提供一定指导作用。
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