[發(fā)明專利]一種面向低碳工藝規(guī)劃的制造資源配置方法

在審

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• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107918814A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫群
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電機(jī)學(xué)院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31227
• 代理人: 張美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械制造工藝規(guī)劃領(lǐng)域，具體地說，特別涉及到一種面向低碳工藝規(guī)劃的制造資源配置方法。

背景技術(shù)

制造資源作為工藝規(guī)劃系統(tǒng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，其配置問題在工藝規(guī)劃的實現(xiàn)功能方面有著舉足輕重的作用。工藝規(guī)劃中的制造資源配置問題主要圍繞產(chǎn)品的信息與設(shè)計要求，并根據(jù)各制造單元的資源情況和工藝能力，依照已積累的工藝知識，在目標(biāo)約束下科學(xué)合理地選擇制造資源，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)效益與環(huán)境效益最大化。

目前，制造資源優(yōu)化配置研究主要集中在制造資源優(yōu)化配置模型和優(yōu)化配置方法兩方面。在資源優(yōu)化配置模型研究方面，或者針對車間生產(chǎn)計劃與調(diào)度問題，或針對網(wǎng)絡(luò)化制造背景下資源的協(xié)同分配問題,或者適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)的多品種多工藝需求的制造資源優(yōu)化的研究以求徹底釋放制造資源的能力，或者從虛擬企業(yè)的角度進(jìn)行研究，從選擇制造資源的載體(制造單元或者企業(yè))的角度建立制造資源優(yōu)化模型，并進(jìn)行資源評價和選擇。

評價指標(biāo)體系主要包括交貨期(T)、成本(C)、質(zhì)量(Q)、服務(wù)(S)等；在優(yōu)化配置方法研究方面：當(dāng)前主要從多目標(biāo)優(yōu)化的角度進(jìn)行決策方法研究。主要的方法有：

1)數(shù)學(xué)整數(shù)規(guī)劃方法，其主要思想是用整數(shù)規(guī)劃的方法建立資源的優(yōu)化配置模型，但是該算法不能很好的對一些優(yōu)化指標(biāo)進(jìn)行量化；

2)層次分析法，這種方法雖然能夠?qū)τ谝恍┒ㄐ灾笜?biāo)進(jìn)行很好的量化,但是它對判斷矩陣的一致性要求往往需要反復(fù)調(diào)整，憑大致的估計來進(jìn)行，帶有極大的盲目性，而且判斷矩陣的一致性往往與人們決策思維一致性也存在差異；

3)遺傳算法，該方法對于多目標(biāo)優(yōu)化問題能夠進(jìn)行很好的解決。總體來說，工藝規(guī)劃中的制造資源配置問題已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注，相關(guān)的研究成果也不斷出現(xiàn)。

目前對工藝過程的碳排放以及資源配置相關(guān)研究已分別取得了一些突破性的進(jìn)展，提出了相應(yīng)的解決方案及評價方法。然而，由于機(jī)械加工系統(tǒng)消耗制造資源問題的復(fù)雜性、產(chǎn)品制造環(huán)境的多樣性及評價標(biāo)準(zhǔn)的不完善性等，較少涉及工藝規(guī)劃中低碳約束對制造資源配置的影響。目前對于工藝過程中制造資源配置的優(yōu)化研究主要以質(zhì)量、成本、時間、或者利潤等為優(yōu)化目標(biāo)，雖然已經(jīng)有部分研究關(guān)注了能耗目標(biāo)，但這些研究多是只考慮單目標(biāo)優(yōu)化方法，少數(shù)考慮多目標(biāo)的研究也是以成本、時間、質(zhì)量等傳統(tǒng)目標(biāo)的優(yōu)化方法，較少涉及到加工過程的生態(tài)環(huán)境影響指標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)，面向低碳排放的資源配置優(yōu)化有待進(jìn)一步深入研究。

傳統(tǒng)的計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(Computer Aided Process Planning，CAPP)系統(tǒng)重點往往集中在純工藝技術(shù)方面的設(shè)計，而沒有考慮制造資源的加工能力及碳排放信息的制造資源配置優(yōu)化問題，在CAPP與生產(chǎn)計劃控制(Production Planning and Control，PPC)的集成模式上，也很少涉及與碳排放相關(guān)的實現(xiàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種面向低碳工藝規(guī)劃的制造資源配置方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種面向低碳工藝規(guī)劃的制造資源配置方法，包括如下步驟：

1)根據(jù)產(chǎn)品的靜態(tài)工藝要求，對可用的制造資源進(jìn)行篩選，進(jìn)行制造資源的預(yù)配置；

預(yù)配置階段考慮產(chǎn)品的工藝方法、加工精度、外形尺寸與制造資源進(jìn)行匹配，同時考慮車間制造資源的狀態(tài)以及加工能力，對制造資源加工能力進(jìn)行聚類分析，以加工性能和工藝特征對車間可用制造資源進(jìn)行預(yù)配置；

3)基于制造資源的預(yù)配置結(jié)果，在動態(tài)優(yōu)化配置中考慮約束條件對對制造資源選擇的影響；

考慮碳排放約束對制造資源配置決策的影響，建立了以最小加工工藝時間T_min和最低碳排放成本C_min為優(yōu)化目標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化模型，并應(yīng)用遺傳算法對優(yōu)化模型進(jìn)行求解，使制造資源配置結(jié)果能更優(yōu)地適應(yīng)加工要求，同時碳排放量最低，為面向低碳工藝規(guī)劃的工藝資源決策提供支持。

進(jìn)一步的，所述靜態(tài)工藝要求包括精度要求和粗糙度要求，所述約束條件包括加工時間和碳排放成本。

進(jìn)一步的，所是聚類分析方法包括分類、確定度量指標(biāo)和聚類分析。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1)本發(fā)明提供了機(jī)械產(chǎn)品在制造過程中的資源配置方法，尤其是以切削為主的工藝過程中的制造資源優(yōu)化配置，一方面在客觀上推動低碳技術(shù)在制造領(lǐng)域的有效實施，積極促進(jìn)制造型企業(yè)向低碳制造轉(zhuǎn)變；