本文關鍵詞：機械加工置換流水線節(jié)能性多目標優(yōu)化調度方法研究　出處：《重慶大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 綠色制造 節(jié)能調度 機械加工 置換流水線 多目標優(yōu)化

【摘要】：綠色制造是制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的新要求。降低能量消耗、提高能量效率是綠色制造的重要研究內容。機械加工制造業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分,其機床設備量大面廣,能量消耗總量巨大。置換流水線生產是機械加工制造業(yè)中一種具有代表性的生產模式,該模式由多臺機床設備按照一定的工藝規(guī)程組成,加工工件依次通過流水線上的各臺機床設備,并且工件集的加工順序在每臺機床上是相同的。節(jié)能性生產調度作為綠色制造的一種過程優(yōu)化技術,可以有效地從生產管理層面上降低機械加工系統(tǒng)的能量損耗。目前已有不少文獻對此進行了研究,然而對機械加工置換流水線生產模式的節(jié)能問題研究還相對缺乏。因此,本論文針對機械加工置換流水線節(jié)能調度問題展開了研究。首先對機械加工置換流水線的結構和能耗構成進行了分析,揭示了機械加工置換流水線的節(jié)能原理,指出生產調度可以有效地從生產管理層面上降低機械加工置換流水線上所有機床的待機總能耗,進而降低整個流水線的總能耗�；谏鲜龇治�,本文建立了機械加工置換流水線節(jié)能性多目標生產調度體系結構,并對其中的生產作業(yè)計劃層、調度層、現(xiàn)場信息采集層進行了詳細論述;該體系結構為節(jié)能調度的整體研究提供了支持。其次,提出了一種機械加工置換流水線節(jié)能性多目標調度方法。其中,建立了置換流水線節(jié)能性多目標調度模型,該模型的優(yōu)化目標為同時最小化加工工件的總流程時間和流水線上所有機床的待機總能耗;此外,考慮到置換流水線調度問題是NP-hard問題,因此引入非支配排序遺傳算法2型(the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-2,NSGA-2)算法用于求解該問題,并通過實驗分析驗證了所提方法的有效性。然后,針對新工件到達不確定性事件,提出了一種機械加工置換流水線節(jié)能性多目標重調度方法。該方法建立了以同時最小化工件總流程時間、所有機床待機總能耗和不穩(wěn)定性影響指標(即重調度對正在執(zhí)行調度造成的不穩(wěn)定性影響程度)為優(yōu)化目標的置換流水線節(jié)能性多目標重調度模型,并引入NSGA-2算法和預測——反應調度策略用于該模型的求解。實驗分析結果驗證了所提方法的有效性。針對復雜的混類工件加工模式,提出了一種基于工件加工功率信息特征分析及增量學習拉格朗日支持向量機(Incremental Learning Lagrangian Support Vector Machine,ILLSVM)的在線加工任務進度實時獲取方法。該方法通過分析在加工過程中的功率變化特征,設計了一組反映工件加工特征的功率信息特征向量;然后通過訓練少量試加工工件的功率信息特征向量樣本得到各類工件的初始分類器,在隨后的加工過程中利用增量學習方法對分類器進行在線更新,并應用拉格朗日支持向量機對加工過程中的工件進行分類識別和任務進度統(tǒng)計。案例分析結果驗證了該方法的有效性。最后,對節(jié)能調度應用系統(tǒng)進行了詳細設計,包括節(jié)能調度應用系統(tǒng)的框架結構、功能結構、運行流程、數據表等;并提出生產現(xiàn)場信息化系統(tǒng)與節(jié)能調度功能系統(tǒng)相結合的模式對節(jié)能調度進行分階段實施。在此基礎上,結合國家科技重大專項子課題“齒輪加工自動生產線網絡化現(xiàn)場管理與智能監(jiān)控系統(tǒng)”,與課題組其他成員對該流水線生產現(xiàn)場信息化系統(tǒng)進行了開發(fā),將該系統(tǒng)作為應用案例的信息化系統(tǒng),并設計了該系統(tǒng)與節(jié)能調度功能系統(tǒng)的集成方案,為最終實現(xiàn)節(jié)能性生產調度的實際應用做準備。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH186

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本文編號：1325564