本文關(guān)鍵詞：機(jī)械加工置換流水線節(jié)能性多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方法研究　出處：《重慶大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【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(nèi)容。機(jī)械加工制造業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分,其機(jī)床設(shè)備量大面廣,能量消耗總量巨大。置換流水線生產(chǎn)是機(jī)械加工制造業(yè)中一種具有代表性的生產(chǎn)模式,該模式由多臺機(jī)床設(shè)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(jī)床設(shè)備,并且工件集的加工順序在每臺機(jī)床上是相同的。節(jié)能性生產(chǎn)調(diào)度作為綠色制造的一種過程優(yōu)化技術(shù),可以有效地從生產(chǎn)管理層面上降低機(jī)械加工系統(tǒng)的能量損耗。目前已有不少文獻(xiàn)對此進(jìn)行了研究,然而對機(jī)械加工置換流水線生產(chǎn)模式的節(jié)能問題研究還相對缺乏。因此,本論文針對機(jī)械加工置換流水線節(jié)能調(diào)度問題展開了研究。首先對機(jī)械加工置換流水線的結(jié)構(gòu)和能耗構(gòu)成進(jìn)行了分析,揭示了機(jī)械加工置換流水線的節(jié)能原理,指出生產(chǎn)調(diào)度可以有效地從生產(chǎn)管理層面上降低機(jī)械加工置換流水線上所有機(jī)床的待機(jī)總能耗,進(jìn)而降低整個(gè)流水線的總能耗�；谏鲜龇治�,本文建立了機(jī)械加工置換流水線節(jié)能性多目標(biāo)生產(chǎn)調(diào)度體系結(jié)構(gòu),并對其中的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃層、調(diào)度層、現(xiàn)場信息采集層進(jìn)行了詳細(xì)論述;該體系結(jié)構(gòu)為節(jié)能調(diào)度的整體研究提供了支持。其次,提出了一種機(jī)械加工置換流水線節(jié)能性多目標(biāo)調(diào)度方法。其中,建立了置換流水線節(jié)能性多目標(biāo)調(diào)度模型,該模型的優(yōu)化目標(biāo)為同時(shí)最小化加工工件的總流程時(shí)間和流水線上所有機(jī)床的待機(jī)總能耗;此外,考慮到置換流水線調(diào)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(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證了所提方法的有效性。然后,針對新工件到達(dá)不確定性事件,提出了一種機(jī)械加工置換流水線節(jié)能性多目標(biāo)重調(diào)度方法。該方法建立了以同時(shí)最小化工件總流程時(shí)間、所有機(jī)床待機(jī)總能耗和不穩(wěn)定性影響指標(biāo)(即重調(diào)度對正在執(zhí)行調(diào)度造成的不穩(wěn)定性影響程度)為優(yōu)化目標(biāo)的置換流水線節(jié)能性多目標(biāo)重調(diào)度模型,并引入NSGA-2算法和預(yù)測——反應(yīng)調(diào)度策略用于該模型的求解。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果驗(yàn)證了所提方法的有效性。針對復(fù)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(xué)習(xí)拉格朗日支持向量機(jī)(Incremental Learning Lagrangian Support Vector Machine,ILLSVM)的在線加工任務(wù)進(jìn)度實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)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(xùn)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(xué)習(xí)方法對分類器進(jìn)行在線更新,并應(yīng)用拉格朗日支持向量機(jī)對加工過程中的工件進(jìn)行分類識別和任務(wù)進(jìn)度統(tǒng)計(jì)。案例分析結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。最后,對節(jié)能調(diào)度應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì),包括節(jié)能調(diào)度應(yīng)用系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)、運(yùn)行流程、數(shù)據(jù)表等;并提出生產(chǎn)現(xiàn)場信息化系統(tǒng)與節(jié)能調(diào)度功能系統(tǒng)相結(jié)合的模式對節(jié)能調(diào)度進(jìn)行分階段實(shí)施。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合國家科技重大專項(xiàng)子課題“齒輪加工自動生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)現(xiàn)場信息化系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā),將該系統(tǒng)作為應(yīng)用案例的信息化系統(tǒng),并設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)與節(jié)能調(diào)度功能系統(tǒng)的集成方案,為最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能性生產(chǎn)調(diào)度的實(shí)際應(yīng)用做準(zhǔn)備。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH186

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本文編號：1325564