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.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、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

2、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

3、對其中的生產(chǎn)作業(yè)計劃層、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)為同時最小化加工工件的總流程時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 Gene

4、tic 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(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最小化工件總流程時間、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。實驗

5、分析結(jié)果驗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(shè)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(xùn)練少量試加工工件的功率信息特征向量樣本得到各類

6、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。案例分析結(jié)果驗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,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)行分階段實施。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合國家科技重大專項子課題“齒輪加工自動生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)化現(xiàn)場

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