[發明專利]考慮超低待機的流水車間能耗調度方法、系統及終端設備

有效

• 申請號: 201910049693.6
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109656221B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 王黎明;劉欣玥;李方義;李劍峰;孔琳
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種考慮超低待機的流水車間能耗調度方法，其特征是：包括以下步驟：

(1)在同時考慮機床加工狀態、待機狀態和超低待機狀態的流水車間中，以最小化能耗為目標，求解工件集在機床集上的加工順序，形成考慮超低待機的流水車間調度問題模型；

(2)將基于工序平移的節能策略與遺傳算法結合，形成考慮超低待機的流水車間調度問題優化模型，通過編碼確定解空間，隨機產生初始代種群，通過選擇、交叉和變異操作產生新的個體，即調度方案，確定調度方案各工序所用機床、開工時間和完工時間，通過基于工序平移的節能策略對新個體進行局部優化，形成再優化個體，對再優化個體進行適應度值的評估，當種群滿足終止條件時，輸出最優調度方案；

所述的超低待機狀態是在待機狀態基礎上，通過關閉機床系統中的可編程邏輯控制器和位置控制裝置，進而完全關閉主軸單元和進給軸單元的驅動裝置、主軸單元和進給軸單元的電機和輔助單元，僅開啟基礎單元和部分數控系統，以避免待機狀態出現輔助單元過量供給的現象；

考慮超低待機狀態的流水車間的加工能耗PE、待機能耗WE和超低待機能耗SWE計算公式如公式一、二和三所示：

其中，和分別表示機床M^j的加工功率、待機功率和超低待機功率；t_ij表示工件N^j第j道工序的加工時間；當機床M^j第i個加工間隔時長其中i∈[1，n-1]，達到機床M^j的狀態切換閾值時，進入超低待機狀態，x_ij等于0；否則進入待機狀態，x_ij等于1；

最小化能耗minE計算公式為：

min E＝PE+WE+SWE公式四；

所述基于工序平移的節能策略以不延長機床現有完工時間為前提，通過平移工序調整工序前后加工間隔時長，將待機狀態轉化為超低待機狀態和停機狀態，降低考慮超低待機狀態的流水車間調度方案能耗。

2.如權利要求1所述的一種考慮超低待機的流水車間能耗調度方法，其特征是：在構建考慮超低待機的流水車間調度問題模型時，需要滿足以下約束條件：

(1)考慮超低待機的流水車間任意工件完成加工均需要經過相同的工序，且每道工序能且僅能在一臺機床上加工；

(2)車間機床均為數控機床且均考慮加工狀態、待機狀態和超低待機狀態；

(3)各機床任意時刻最多加工一個零件；

(4)各工序加工過程不能中斷。

3.如權利要求1所述的一種考慮超低待機的流水車間能耗調度方法，其特征是：所述能耗為加工能耗、待機能耗和超低待機能耗之和。

4.如權利要求1所述的一種考慮超低待機的流水車間能耗調度方法，其特征是：基于工序平移的節能策略利用確定工序平移順序和平移工序兩個步驟對新個體進行局部優化。

5.如權利要求4所述的一種考慮超低待機的流水車間能耗調度方法，其特征是：確定工序平移順序利用縫針式排序法：將工序按照最晚完工時間受約束程度由小到大的順序進行排列，給予各工序最大的平移空間，將調度方案前n-1個工件按照加工順序由后向前進行排列，將工件的所有工序按照由后向前的順序進行排列，形成工序平移序列。

6.如權利要求4所述的一種考慮超低待機的流水車間能耗調度方法，其特征是：基于工序平移的節能策略確定調度方案工序平移序列后，依次選取序列中的工序進行平移，每一道工序完工時間至多平移至其最晚完工時間，且該最晚完工時間為以下兩者中的最小值：該工件在下一道工序的開工時間與下一工件在該道工序的開工時間。