一种集成交货期配置的置换流水车间能效优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种集成交货期配置的置换流水车间能效优化调度方法，采集生产数据生成三种能效优化与交货期配置的框架；两种框架将工件和机器之间进行集成编码；第三种框架中拒绝订单的编码拼接于接收订单的编码之后；按照编码方式采用NEH启发式算法生成初始解，初始化禁忌表；对后产生的初始解进行禁忌搜索，更新局部最优解和禁忌表；对得到的最优解进行解码，获得调度方案；按照编码方式生成初始种群；对产生的种群计算目标适应度值并进行适应度值分配；对后产生种群进行选择、交叉和变异操作，更新局部最优解并进行解码，进行整合并获得调度方案。本发明专利技术在合理的时间内获得令企业和客户满意的调度方案，降低能源消耗、提高企业利润以及提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种集成交货期配置的置换流水车间能效优化调度方法
本专利技术属于置换流水车间调度
，具体涉及一种集成交货期配置的置换流水车间能效优化调度方法。
技术介绍
随着绿色制造业的全球化，制造行业的节能和环境保护具有显著的经济效益和社会效益。制造企业正面临着持续增加的能源成本以及企业自身节能减排的双重挑战，在以绿色生产为趋势的制造企业中，逐渐对更高的产品利润，更小的能耗和更短的交货时间投入更多关注，流水车间节能措施对于最大化的机器处理效率和最小化生产成本具有至关重要的作用。生产排期同样是调度和供应链管理中重要目标之一，为了满足制造车间自身利益和客户满意度之间找到平衡，在生产初期，制造工厂根据自身生产能力和节能水平，综合考虑后给定具有较高客户满意度的交货日期。合理的生产调度计划能够显著改善制造企业的能源效率和生产效率、增加企业净收益，提高客户订单交付满意度。能源效率优化是企业实现可持续发展的关键因素之一，是非传统流水车间调度中最具意义的一种。考虑到企业经济效益的角度，流水车间生产以交货期为主要目标，在合适的交货期内优化能源消耗成本和生产总收益本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成交货期配置的置换流水车间能效优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、采集生产数据，根据用电低谷期、平峰期、高峰期的电价，在不同的交货日期间隔的约束下，建立关于能耗和使用时间电价的非线性整数规划模型；/nS2、生成三种能效优化与交货期配置的框架；/nS3、将步骤S2生成的前两种框架将工件和机器之间进行集成编码；/nS4、将步骤S2生成的第三种框架中拒绝订单的编码拼接于接收订单的编码之后；/nS5、按照步骤S3的编码方式采用NEH启发式算法生成初始解，初始化禁忌表；/nS6、对步骤S5后产生的初始解进行禁忌搜索，更新局部最优解和禁忌表；/nS7、判断禁忌搜索的迭代次数是否达到...

【技术特征摘要】
1.一种集成交货期配置的置换流水车间能效优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集生产数据，根据用电低谷期、平峰期、高峰期的电价，在不同的交货日期间隔的约束下，建立关于能耗和使用时间电价的非线性整数规划模型；
S2、生成三种能效优化与交货期配置的框架；
S3、将步骤S2生成的前两种框架将工件和机器之间进行集成编码；
S4、将步骤S2生成的第三种框架中拒绝订单的编码拼接于接收订单的编码之后；
S5、按照步骤S3的编码方式采用NEH启发式算法生成初始解，初始化禁忌表；
S6、对步骤S5后产生的初始解进行禁忌搜索，更新局部最优解和禁忌表；
S7、判断禁忌搜索的迭代次数是否达到最大搜索代数TS_Iter，若满足则进入步骤S8，否则跳转至步骤S6进行下一次迭代；
S8、对步骤S7中得到的最优解进行解码，获得调度方案，计算最优解的完工时间用于配置最佳交货期；
S9、按照步骤S4的编码方式随机产生大小规模sn＝50的初始种群，并采用1到n范围内的整数序列表示初始群体中的每一条染色体；
S10、对步骤S9产生的种群计算目标适应度值并进行适应度值分配；
S11、对步骤S10后产生种群进行选择、交叉和变异操作，更新局部最优解；
S12、判断遗传算法的迭代次数是否达到最大遗传代数GA_Iter，若满足则进入步骤S13，否则跳转至步骤S10进行下一次迭代；
S13、对步骤S12中得到的最优解进行解码，综合步骤S8，进行整合并获得调度方案。


2.根据权利要求1所述的集成交货期配置的置换流水车间能效优化调度方法，其特征在于，步骤S1中，调度问题对应的数学规划模型为：
优化最大完工时间为：
minMCT
s.t.



sik＝max(si(k-1),c(i-1)k)



ci(k-1)≤sik
c(i-1)k≤sik
cik＝sik+pik
根据优化最大完工时间后所得的近似解最优解π*，对应的目标值为cmax，预留机器调整时间t0＝μ·cmax，根据最大完工时间近优解的目标值确定，应付机器维护调整等不确定时间，cmax+t0与交货期区间的三种不同情况；
优化总能耗成本：
第一种情况cmax+t0<ddl的目标模型为：
minTEC






s.t.






cmax＜Ci<ddu



第二种情况ddl<cmax+t0<ddu的目标模型为：
minTEC






s.t.






cmax＜Ci<ddu



优化订单总收益为：
第三种情况中拒绝部分订单后最优解π′*所对应的目标值为cmax′，机器调整时间为t0′＝μ·cmax′；第三种情况cmax+t0>ddu的目标模型为：
maxTNR









s.t.









ddu′＝ddu-ε
ddl＜Ci<ddu′



其中，其中，i＝1,2,...,n，k＝1,2,...,K；MCT为最大完工时间，TEC为总能源消耗成本，TNR为总收益，t0为预留的机器调整时间，为订单i的交货日上限或截止日期，ECi为订单i的单位能耗，Ri为订单i的固定收入，Ci为订单i的完工时间，di为订单i的交货期，τ取整数，xi为二进制变量，yi,k为二进制变量，αi,k为二进制变量，βi,k,t为二进制变量，γi,k,t为二进制变量，I为工件集合，κ为工序集合，Pi为订单i的总处理时间，ci,k为订单i在工序k的完工时间，pi,k为订单i在第k道工序的加工时间，si,k为订单i在工序k的开始时间，为订单i在机器k的待机时间，为订单i在机器k的工作时间，pcom为工厂公共区域的用电时间，ωoff-peak、ωmid-peak、ωon-peak分别为用电低谷期、平峰期、高峰期的电价，为t时刻机器的开机能耗，为机器单位时间的待机能耗，为机器单位时间的工作能耗，Ecom为公共区域单位时间的功耗成本，EPt为时间t的分时电价函数。


3.根据权利要求1所述的集成交货期配置的置换流水车间能效优化调度方法，其特征在于，步骤S2具体为：
S201、全部订单均在最早交货期之前完工cmax+t0<ddl，在[ddl,ddu]内配置交货期，对于给定的订单集I，以最小化能耗成本为目标进行优化，最优解x*所对应的完工时间记作M(x*)，预留机器调整时间t0之后，根据完工时间M(x*)+t0与交货期区间[ddl,ddu]二者的分布关系配置最佳交货日期；若在最早交货期之前可以最小化能耗成本M(x*)+t0<ddl，则在客户允许的交货时间之前优化能耗成本，将ddl设置为最佳交货期dbest；若M(x*)+t0∈[ddl,ddu]，则表明在客户允许的交货期窗口[ddl,ddu]内能够将电能消耗成本最小化，并将M(x*)+t0设置为最佳交货期dbest；若优化能耗成本的最优解的完工时间M(x*)+t0超过最后期限ddu，判断解的可行性再继续寻优；
S202、所有订单均在预设交货期区间内完工ddl<cmax+t0<ddu，工厂最早可以在cmax+t0发货，cmax+t0作为新交货期下限，在[cmax+t0,ddu]对交货期进行配置；若M(x*)+t0<cmax+t0，则最佳交货日dbest为cmax+t0；若M(x*)+t0∈[cmax+t0,ddu]，则最佳交货期dbest为M(x*)+t0；...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊福力，张雨晨，徐胜军，孟月波，刘光辉，陈竑翰，袁子阳，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61