【技术实现步骤摘要】
考虑能效的分布式装配置换流水车间调度优化方法及系统
[0001]本专利技术涉及生产调度
，特别是涉及带装配阶段和能耗的分布式置换流水车间调度方法及系统。
技术介绍
[0002]低碳节能制造是实现可持续制造与高质量发展有机结合的关键举措和必然选择。同时，随着经济全球化向纵深推进，诸多企业的现代生产模式有从传统的集中式制造模式向跨地区分散式制造模式转变的趋势。在此背景下，研究考虑能效的节能型分布式生产调度问题具有重要的现实意义和工程应用价值。在当前备受关注的分布式调度问题中，分布式装配置换流水车间调度问题(Distributed assembly permutation flow
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shop scheduling problem，DAPFSP)在先进制造系统和现代供应链中广泛存在，许多制造企业的实际调度问题都可以建模为DAPFSP。例如，在国内制造汽车发动机的大中型企业中，每台汽车发动机的所有零部件，如缸体、缸盖、曲轴、活塞等，首先各零部件会在不同的工厂或流水车间生产加工，然后这些零部件将配送到装配工厂中...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.考虑能效的分布式装配置换流水车间调度优化方法，其特征在于，包括如下步骤：Step1、建立考虑碳排放约束下的分布式装配置换流水车间调度问题的数学模型并设计调度优化算法；所述Step1包括如下步骤：Step1.1、获取分布式装配置换流水车间的工艺参数和技术要求；Step1.2、根据分布式装配置换流水车间的工艺参数和技术要求，构建碳排放约束下的分布式装配置换流水车间调度问题的数学模型，具体包括目标函数和约束条件；Step2、设计基于矩阵立方的分布估计算法，使用算法对考虑能效的分布式装配置换流水车间调度问题的模型进行求解；求解过程中，每个个体作为可行调度解决方案，迭代完成后，种群中位于近似帕累托前沿上的所有非支配解都保留作为最佳调度方案；其中，基于矩阵立方的分布估计算法，通过利用一种基于矩阵立方体的多维概率模型及其更新机制，以适当积累优质解中的优良模式信息，然后设计一种限制性抽样策略，用于对概率模型进行抽样产生新种群，以引导搜索方向朝着解空间中有希望区域搜索，提高算法的全局寻优能力；使用基于关键路径的局部搜索和基于问题性质的节能调速策略增强算法的收敛能力。2.根据权利要求1所述的考虑能效的分布式装配置换流水车间调度优化方法，其特征在于：所述Step1.1中，获取分布式装配置换流水车间的工艺参数和技术要求，具体包括：工件的数量、产品的数量、机器的数量、工厂的数量、工件与产品的从属关系、工件的分配方式、产品的加工顺序、工件的工艺路线、工件在机器上的加工时间和加工速度、机器处于加工状态或待机状态下的单位时间能耗。3.根据权利要求1所述的考虑能效的分布式装配置换流水车间调度优化方法，其特征在于：所述Step1.2中，设置目标函数为：最小化最大完工时间和整个制造期内的总碳排放量；其中，最小化最大完工时间表述为装配阶段中装配机上最后一个产品的装配完成时间的最大值最小化；生产过程中机器的总碳排放或总碳耗，包括两部分：第一部分为机器处于加工状态时的总碳排放量，第二部分为机器处于待机状态时的总碳排放量，其中碳排放和能耗通过一个转换系数进行换算；调度系统数学模型的约束条件为：由n个工件组成的S个产品，每个产品由一系列不同的工件加工完成后组装而成，而每个工件只属于一个产品；分布式装配置换流水车间调度问题的生产全流程包括两个生产阶段，即加工阶段和装配阶段；加工阶段由F个包含m台相同数量不同功能的异构机器组成，每个工厂可视为一个流水作业车间，每台机器具有d个离散且可调节的档位或加工速度，每个工件分配到加工工厂后，其每道工序必须按照工艺路线和预定的加工时间在各台机器上依次处理，并且无论机器处于加工状态还是待机状态，都会产生相应的碳排放或能耗；装配阶段包含一台装配机，一旦产品的所有工件在加工阶段处理完毕，就能在装配机上开始装配。4.根据权利要求1所述的考虑能效的分布式装配置换流水车间调度优化方法，其特征在于：所述Step2具体包括：(1)采用混合初始化方法初始种群、初始化多维概率模型、初始化算法参数；(2)选择设定比例的前sps个个体构建优质子种群；(3)利用基于矩阵立方体的概率模型及其更新机制，以适当积累优质解中有价值的优良模式信息；
(4)根据抽样策略对多维概率模型进行采样产生新一代种群，以引导算法搜索方向朝着解空间中有希望区域搜索；(5)使用基于关键路径的局部搜索算法，对全局搜索获得的优质调度解进行局部搜索，能合理地平衡算法的全局搜索能力和局部搜索能力；(6)使用两类基于问题性质的加工速度调整策略，以进一步提高调度解的质量；(7)判断终止条件是否满足，满足则输出...
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