市场竞争的持续加剧与环境污染的日趋恶化,对生产过程的能效水平提出了更高的要求。尤其是多品种小批量的个性化生产模式,进一步提高了能耗控制问题的复杂性。汽车零部件的涂装生产过程会伴随着大量的能量消耗,它已经成为制造业节能降耗的重要研究方向。因此,本文以汽车涂装为例,研究大规模定制生产模式下的涂装计划优化排程方法,设计开发了多品种混合涂装计划排程优化与能耗在线监测系统,并通过在线监测获得工艺参数与能耗数据,为提高汽车涂装生产质量与能效水平提供了有力保障。本文分析了涂装生产过程中产生无效能耗的原因,通过优化生产订单的排产序列来降低涂装过程产生的无效能耗。首先以混合品种产品集的无效能耗最低、涂装生产时间最短与涂装成本最小为目标,建立了涂装线多目标优化模型。然后基于多目标非支配快速排序遗传算法与改进粒子群算法对多目标优化模型分别进行了优化求解。在传统遗传算法的基础上,通过快速简易的前向比较操作对染色体种群进行非支配前沿等级的划分,克服传统排序方式分层速度过慢的缺点;然后采用小生境技术中的拥挤距离对同一非支配层的染色体进行排序,保持种群多样性;最后将求得的Pareto解集通过层次分析法选出最优排产序列。同时对比两种算法的求解结果与求解效率,最终将改进的遗传算法应用于多品种混合涂装计划排程优化与能耗在线监测系统中的排程优化模块。利用C#开发语言、MATLAB与SQL Server数据库,开发实现了多品种混合涂装计划排程优化与能耗在线监测系统,主要功能包括系统管理、计划排程、报表查看、能耗统计、质量分析、实时监控六大功能模块。系统管理实现了基础数据的录入以及人员/用户/角色权限的定义与设置;计划排程是整个系统的核心,依据给定的订单内容,通过多目标非支配排序遗传算法,实现了涂装生产的排产优化;报表查看实现了对涂装生产线各个工序工艺参数的存储、查询与分析;能耗统计实现了对涂装车间日生产/各工件生产的能耗统计;质量分析对各工件漆膜厚度与漆膜光泽度数据进行了平均值与方差的计算与分析;实时监控实现了对整条涂装生产线的动态实时监测。通过在山东某汽车涂装生产车间的实际应用,验证了该系统的可行性与有效性。