机加车间节能调度与干扰分析优化研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shazishidaoo
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在能源消耗增长、能源价格上升、倡导绿色生产、节能环保的全球背景下,针对生产过程中能源消耗问题的研究价值逐渐上升。通过合理配置车间资源,可实现经济指标和环境指标的协同优化。其中,对车间节能调度的研究中存在两点不足,一方面是能耗研究不足,未考虑车间中占比较大的非加工能耗;另一方面是对干扰事件的研究不足,未深层次分析与量化车间干扰的形成机理与扰动影响。因此,探讨出一套适用于车间节能和干扰事件分析评估的方法是目前有待解决的问题,本文的研究内容如下:(1)以车间节能调度已有研究为参考,归纳了机加车间相关特征、分类描述车间能耗构成、提出了相应的能耗控制方法,构成了车间节能调度的研究基础。针对车间节能优化问题,分析说明了非加工能耗在节能中的重要性,构建了以总能耗最小,最大完工时间最小的双目标数学模型。模型中考虑了不同产品结构层级的零/部件生产顺序问题,采用多目标灰狼算法求解,得到最优初始节能调度方案。(2)针对车间干扰事件耦合过程与机理的研究,将车间中干扰事件从设备、人员、订单、工序、质量、其他潜在干扰六个维度进行耦合分析,采用轨迹交叉理论探究干扰事件间的耦合过程与耦合机理,并运用N-K模型定量分析了车间中的主要干扰;针对车间中受干扰节点的级联失效问题,结合复杂网络理论与耦合映像格子模型展开研究。首先借鉴复杂网络理论,将节能调度方案抽象化为工件加工网络,将网络特征指标和制造系统工序节点的生产属性指标相结合,构成综合评价指标体系来识别网络关键节点,并采用病毒传播模型证明了所提指标的有效性;然后在系统动力学的基础上,对车间调度中的级联失效现象进行分析,并讨论了车间调度中级联失效与其他类型网络失效的不同,构建了基于耦合映像格子模型的工序节点干扰后网络失效节点影响范围评估方法。(3)案例分析。以Tall型产品的生产过程为例验证所提方法与使用算法的合理性与有效性。在初始调度方案生成阶段,求解得到的最适解为初始调度方案,在干扰分析优化阶段,采用N-K模型定量分析主要干扰类型,然后采用综合评价指标体系识别初始调度方案中的关键节点工序,耦合映像格子模型评估关键节点工序受干扰后失效传播范围,最后采用拆分偏移重调度策略对初始调度方案进行调整,以实现与原始调度方案偏差最小的目标。本文包含图42幅,表12个,参考文献115篇。
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