[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

本公開提供了一種考慮超低待機狀態的流水車間能耗調度方法、系統及終端設備，以最小化能耗為目標，求解工件集的各道工序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；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，根據平移后的工序求解流水車間調度問題模型，根據求解值不斷優化平移工序，直到求解值滿足設定閾值。本公開能夠實現待機狀態向超低待機狀態和停機狀態的轉化，進一步降低流水車間能耗。

技術領域

本公開涉及一種考慮超低待機的流水車間能耗調度方法、系統及終端設備。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

隨著能源短缺和環境問題的日益突出，低碳節能的生產運作方式引起了學術界的高度關注。流水車間作為典型的機械加工系統，其基礎耗能設備機床運行過程耗能巨大并間接產生大量二氧化碳。研究表明，機床在運行過程中，具有多源動態的功率特性，根據加工任務切換機床功率狀態，是實現流水車間節能的重要方法。

流水車間能耗主要由機床加工狀態和待機狀態能耗組成，機床的功率的變化與其內部系統性能、部件運行情況和加工參數變化有關。目前一部分文獻研究集中于降低機床加工狀態的功率，忽略了待機狀態功率對機床能耗的影響。研究表明，機床的能源利用效率普遍較低，以加工中心為例，用于切削的能耗僅占總能耗的14.8％，而數控磨床也只有65.8％。現有文獻指出數控機床待機能耗主要由基礎單元、伺服裝置和輔助單元產生，基礎單元用于保證機床正常運行，而伺服裝置和輔助單元在待機狀態下是不必要的；同時，待機狀態輔助單元耗能比伺服裝置要多，實現機床待機狀態輔助單元優化控制能夠降低待機功率；也有文獻指出依據加工間隔時長將待機狀態切換至停機狀態，能夠降低機床8％到30％的能耗，但頻繁啟停會對機床壽命產生一定影響。

綜上可見，目前流水車間能耗調度主要通過將待機狀態切換為停機狀態，實現機床加工、待機和停機不同功率狀態的優化配置。但是，采取的停機策略會導致機床頻繁啟停，影響機床壽命和加工精度，且機床在待機狀態下仍存在輔助單元能量過量供給問題。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種考慮超低狀態的流水車間能耗調度方法、系統及終端設備，本公開基于機床超低待機狀態，以流水車間節能為目的，通過關閉待機狀態下不必要的輔助部件，實現不完全關閉機床情況下降低待機功率，避免機床頻繁啟停；另外，本公開還通過基于工序平移的節能策略控制工序間的時間間隔，實現考慮超低狀態的流水車間待機狀態向超低待機狀態和停機狀態的轉化，并將基于工序平移的節能策略與遺傳算法結合，求解考慮超低狀態的流水車間能耗調度問題。

首先為方便本領域技術人員理解技術方案，進行名詞解釋如下：

流水車間：具體包括機床集，機床集內包括多個數控機床部件，每個數控機床部件分為加工單元、輔助單元、機床控制單元和基礎單元四部分，其中：

加工單元，指在整個加工過程中，直接執行加工動作的設備；

輔助單元，指在加工過程中，起到輔助加工的設備，如照明、給料排料、排屑回收等設備；

機床控制單元，指在加工過程中，對其他單元進行控制指令生成、傳輸和控制的元件；

基礎單元，是指在數控機床部件處于非停止狀態時，必須存在并運轉的設備，如散熱系統、電柜設備等。

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。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

一種考慮超低待機的流水車間能耗調度方法，包括以下步驟：