[發明專利]一種多時間因素下混合流水鍛造車間的節能調度模型

在審

• 申請號: 201910161942.0
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109918771A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 劉志峰;閆俊;程強;趙永勝;初紅艷
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種多時間因素下混合流水鍛造車間的節能調度模型，該模型通過以下步驟建立：分析混合流水車間各加工階段的多種時間影響因素：準備時間、加工時間、調整時間、運輸時間、等待時間以及等待平衡時間；分析混合流水鍛造車間的中加熱爐設備的連續加工和其他加工設備的離散加工工藝；采用運輸時間右移排序的規則，建立完工時間模型，分析車間調度中多種時間的關系；利用“關閉/開啟”方案分析混合流動鍛造車間的能耗調度，建立能耗調度模型。建立混合流水鍛造車間節能調度模型的多目標函數。本發明為混合流水鍛造車間建立了完工時間和能耗的多目標模型，通過運用該模型解決具有加熱爐連續加工特性的混合流水鍛造車間調度問題。

技術領域

本發明涉及混合流水車間的調度技術，尤其是針對混合流水鍛造車間的一種節能調度模型的建模方法，屬于先進制造控制與調度技術領域。

背景技術

隨著工業的快速發展，能源價格的上漲和當前的可持續發展趨勢給制造企業帶來了新的壓力，節能調度已成為車間調度的重要研究目標之一。與通常機加生產線的特點不同，鍛造車間的生產是具有加熱爐連續性的加工和其他機加設備的離散性加工混合的生產，生產過程難以控制，能量損失嚴重。除了加工操作中消耗的離散能量之外，鍛造生產的大部分能量消耗來自加熱爐等高能設備。因此，對鍛造生產過程進行節能研究是非常有價值的。

關于加熱爐節能的之前研究主要集中在設備優化和改造、廢氣熱回收利用、新材料的開發和應用和熱處理工藝的改進。近年來，通過解決爐膛加熱的調度問題，對單機能耗進行了一些研究，以降低鍛造生產的能耗。然而，對于鍛造生產線的能耗調度問題的研究十分有限。關于混合流水車間調度問題的研究很多，如專利CN103309316 A中提出帶有批處理機的多階段變異混合流水車間調度方法，專利CN106020142 A中提出考慮能耗成本與加權拖期成本的柔性作業車間調度方法，以及專利CN104808636 A提出柔性流水車間能耗優化調度方法等，然而，對于有加熱爐的混合流水鍛造車間的調度問題的研究幾乎沒有。

在實際鍛造生產中，加熱爐等鍛造生產設備的單位能耗高于普通生產設備。由于設備在多種不同時間狀態下的能耗仍然很大，無法估算生產中設備的實際浪費能耗。同時，加熱爐的后續加工在鍛造生產中是連續性的，增加了生產調度的難度。因此，分析鍛造生產中的多種制造時間因素，研究具有連續和離散加工的混合流水鍛造車間節能調度模型十分重要。

發明內容

本發明中建立的鍛造生產模型不僅考慮了眾多不同制造階段的時間，而且還提出了一種運輸時間右移的規則，用于加熱爐設備的連續性加工和機加設備的離散加工的生產計劃排序，建立混合流水鍛造車間調度的完工時間和能耗兩個目標的權衡模型。

一種多時間因素下混合流水鍛造車間的節能調度模型，該模型的建模過程有以下五個步驟：

步驟1構建多種時間因素下的混合流水車間模型

分析每個加工階段的具體過程，針對每個過程分析過程中的不同操作狀態，確定該狀態下的時間因素，在運輸階段有運輸時間TT，在上機加工階段有準備時間eRT，加工時間ePT和調整時間eAT，在等待階段有等待時間WT，開關機時間ST，等待平衡時間BT和間隔時間GT。通過對多種時間因素的分析，建立考慮多種時間因素的混合流水車間模型。

步驟2分析混合流水鍛造車間的連續性和離散性

在鍛造生產車間里，對于前一個階段工藝是加熱爐的工件，必須等到此階段設備空閑，才能從上一階段加熱爐內取出工件進行此次工藝的加工，加工必須是連續性的。鍛造加熱工件工藝過程中，加熱時間一般設定為固定的值，當滿足加熱時間后快速轉移只保溫區進行保溫操作，保溫時間要求必須滿足最小保溫時間，能夠使鍛件晶粒增長到鍛造需求，當時不能大于最大保溫時間以至鍛件晶粒增長過大，內部組織破環，因此在加熱爐連續的加工中，時間要求如下所示：