【技术实现步骤摘要】
一种考虑机床能耗的生产线缓冲区配置系统及方法
本专利技术属于生产线规划与设计领域,具体的为一种考虑机床能耗的生产线缓冲区配置系统及方法。
技术介绍
随着绿色制造的提出,车间生产过程中的机床能耗逐渐引起了重视,往常机床能耗优化仅在车间调度过程中进行,而缺少在布局过程对机床能耗的考虑。缓冲区容量配置作为车间布局的重要内容,对机床的利用率及空闲等待时间均有所影响,往常瓶颈工位后由于不存在堵塞情况,很少对此位置进行缓冲区配置,这将导致此位置后的设备频繁空闲或开关机,将导致较大的机床能耗浪费。因此,考虑此情况对缓冲区配置方法进行优化能够有效缓解机床能耗的浪费。
技术实现思路
考虑当前的机床能耗的浪费情况,本专利技术的目的是提供一种考虑机床能耗的生产线缓冲区配置系统及方法。此方法考虑了混流生产的情况,在保证了机床可用度的前提下,对机床能耗模型进行了建立,并考虑了车间的整体面积,确定了车间布局模型使车间面积利用最大化。结合遗传算法对模型进行求解,得到最优生产线的缓冲区容量配置方案。为实现上述目的,本专利技术提供的一种考虑机床能耗的生产线缓冲区配置系统,包括:输入模块:用于收集车间信息及数据。分析模块:用于将所输入的数据进行计算、分析,并建立相应数学模型,计算缓冲区配置方案。输出模块:用于对所得出的配置方案进行输出。本专利技术提出了一种考虑机床能耗的生产线缓冲区配置方法,包括以下步骤:步骤(1)针对缓冲区配置需要考虑的因素,确定车间面积信息、设备信息、工艺信息、加工 ...
【技术保护点】
1.一种考虑机床能耗的生产线缓冲区配置系统,其特征在于:包括输入模块:用于收集车间信息及数据;/n分析模块:用于将所输入的数据进行计算、分析,并建立相应数学模型,计算缓冲区配置方案;/n输出模块:用于对所得出的配置方案进行输出。/n
【技术特征摘要】
1.一种考虑机床能耗的生产线缓冲区配置系统,其特征在于:包括输入模块:用于收集车间信息及数据;
分析模块:用于将所输入的数据进行计算、分析,并建立相应数学模型,计算缓冲区配置方案;
输出模块:用于对所得出的配置方案进行输出。
2.一种考虑机床能耗的生产线缓冲区配置方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤(1)针对缓冲区配置需要考虑的因素,确定车间面积信息、设备信息、工艺信息、加工节拍、工件尺寸信息、安全距离要求,根据输入数据分析生产线各生产区域的对应设备及所需面积情况及生产线的相关参数;
步骤(2)在建立车间布局模型的基础上,根据导入的数据建立机床可用度模型及机床能耗模型;
步骤(3)根据工件托盘的尺寸及设定缓冲区容量分配方法分配缓冲区面积,并根据得到的车间各工作区域面积建立车间布局模型;
步骤(4)在预设的约束条件下,采用遗传算法对所建立的车间布局模型进行求解,输出最优缓冲区配置方案。
3.根据权利要求2所述的一种考虑机床能耗的生产线缓冲区配置方法,其特征在于:步骤(2)具体为:
根据输入的设备工序加工节拍Ci计算设备的生产率,并采用设备的状态转移速率平衡方程进行模型建立,对于混流生产时的设备生产率计算时,生产率计算存在以下两种情况:同一台设备需加工不同的产品或后续工序根据产品的不同分流进行并行工序加工;
对于一台设备同时需要加工多类产品的情况,在生产排序尽量使生产节拍靠近平均加工时间时,加工速率为平均生产节拍的倒数1/Ci;
对于后续并联D个设备的设备,若该设备为j,为后续每台设备生产的工件数为nd,对应的每个产品的加工时间td,则将该设备相对于后续D台设备进行单独计算生产节拍,每个设备生产产品的节拍分别为Cj1,Cj2,···,CjD,计算方法为总加工时间与对应加工产品数的比值,即:
则分离后设备的名义加工速率为1/Cjd;求解出所有设备的生产率后,按照设定的缓冲区容量代入如下设备的状态转移速率平衡概率方程进行求解各机床可用度;
其中:Ni、n分别为缓冲区内的工件容量及数目,且0<n<Ni+1;表示当前节点处于不同状态的概率,其中右下角的Ni为设备及对应缓冲区中工件数量,且u、v分别代表正常工作或阻塞的情况;μi、λi、分别代表名义加工速率,实际加工速率,工件名义到达速率,工件实际到达速率;为设备i堵塞其前序设备的概率;
计算设备的生产速率后,生产速率较小的可视为瓶颈工序,对瓶颈工序后配置缓冲区,从而使后续设备能够节省相应的空闲待机能耗;机床闲置时,其可能存在待机等待或开关机两种状态,通过调节缓冲区配置,对机床的闲置状态进行调节,从而降低机床能耗;
若机床j的开关机能耗为PSE,待机功率为WLj,机床j开关机一次的时间为Tj,则机床j的空置时选择待机等待还是开关机的取决于机床的空载平衡时间TIj:
开关机策略为:当闲置时间小于TIj时,机床选择待机等待;反之,选择开关机;在此开关机策略下,若机床j前的缓冲区容量为Bj,则考虑缓冲区配置的机床j的空闲等待能耗为:
其中:N1为机床j开始加工前缓冲区内需达到的工件数,N2为机床j前缓冲区内工件再次达到0时所加工的工件数...
【专利技术属性】
技术研发人员:张彩霞,董树林,刘志峰,闫俊,初红艳,
申请(专利权)人:北京工业大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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