面向加工时间可控的柔性作业车间节能调度问题建模

doi:10.13196/j.cims.2019.05.004

计算机集成制造系统 ›› 2019, Vol. 25 ›› Issue (第5): 1062-1074.DOI: 10.13196/j.cims.2019.05.004

面向加工时间可控的柔性作业车间节能调度问题建模

孟磊磊¹,张超勇¹⁺,肖华军¹,詹欣隆¹,罗敏²

1.华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室
2.湖北汽车工业学院电气与信息工程学院

出版日期:2019-05-31 发布日期:2019-05-31
基金资助:
国家重点研发计划资助项目（2016YFF0202002）;国家自然科学基金面上资助项目（51575211,51875429）;国家自然科学基金国际(地区)合作与交流资助项目（51861165202）。

Mathematical modeling of energy-efficient flexible job shop scheduling problem with controllable processing times

Online:2019-05-31 Published:2019-05-31
Supported by:
Project supported by the National Key R&D Program,China(No.2016YFF0202002),the National Natural Science Foundation,China(No.51575211,51875429),and the National Natural Science Foundation for International Cooperation and Exchange,China(No.51861165202).

摘要/Abstract

摘要： 针对制造车间能量利用率较低、节能潜力巨大的现状,以最小化车间总能耗和最大完工时间为目标,研究了考虑关机/重启节能策略和加工时间可控的柔性作业车间调度问题（FJSP）。首先,对考虑关机/重启节能策略和加工时间可控FJSP车间能耗进行了分析与建模;然后,根据加工时间可控FJSP特性,分别基于空闲时间与空闲能耗的建模思想,提出两个考虑关机/重启节能策略的混合整数线性规划（MILP）模型;最后,使用CPLEX求解器对20组测试实例进行求解,分别从尺寸复杂度与计算复杂度两方面对所提出的两个MILP进行对比评估。实验结果表明,所提出的两个MILP模型都是有效的,基于空闲能耗的MILP模型效果好于基于空闲时间的MILP模型。基于ε-约束法,将最大完工时间目标转换为约束条件,获得了问题的Pareto解,并进一步对所求解甘特图进行分析,挖掘了节能规则。

关键词: 柔性作业车间调度, 加工时间可控, 混合整数线性规划, 节能, &epsilon, -约束法

Abstract: Manufacturing shops are of low energy efficiency and have huge potential space for energy saving.With the minimization of workshop's total energy consumption and makespan,Flexible Job Shop scheduling Problem (FJSP) with controllable processing times and the energy-saving strategy of turning off and on was studied.Energy consumption of workshop was analyzed and modeled.Two Mixed Integer Linear Programming (MILP) models with turning off and on energy-saving strategy were formulated respectively based on two different modeling ideas,namely idle time and idle energy.The experiments of 20 instances were solved with CPLEX solver,and two MILP models were compared and evaluated not only from size complexity but also from computational complexity.The results showed that both models were effective.The model based on the modeling idea of idle energy outperformed the one based on the modeling idea of idle time.Based on ε-constraint method,Pareto front was obtained with the objective of minimizing of makespan being constraint.By analyzing the solutions from Pareto,energy-saving rules were mined.

Key words: flexible job shop scheduling problem, controllable processing times, mixed integer linear programming, energy saving, ε- constraint method

中图分类号:

TP18

孟磊磊,张超勇,肖华军,詹欣隆,罗敏. 面向加工时间可控的柔性作业车间节能调度问题建模[J]. 计算机集成制造系统, 2019, 25(第5): 1062-1074.

[1]	顾九春,姜天华,朱惠琦. 多目标离散灰狼优化算法求解作业车间节能调度问题[J]. 计算机集成制造系统, 2021, 27(8): 2295-2306.
[2]	杨艳华,姚立纲. 基于时间递推建模及交叉熵算法求解柔性作业车间调度问题[J]. 计算机集成制造系统, 2021, 27(6): 1703-1713.
[3]	段建国,李豪晨,张青雷. 面向绿色制造的半组合式船用曲轴结构件生产车间多目标调度优化[J]. 计算机集成制造系统, 2021, 27(6): 1714-1727.
[4]	詹欣隆,张超勇,孟磊磊,连裕翔,薛燕社. 面向高效低碳的切削参数与柔性作业车间调度集成建模与优化[J]. 计算机集成制造系统, 2021, 27(12): 3519-3535.
[5]	连裕翔,张超勇,孟磊磊,薛燕社,詹欣隆,吕畅. 基于改进Jaya算法的柔性作业车间调度问题[J]. 计算机集成制造系统, 2021, 27(11): 3172-3184.
[6]	李聪波,付松,陈行政,季倩倩. 面向高效节能的数控滚齿加工参数多目标优化模型[J]. 计算机集成制造系统, 2020, 26(第3): 676-687.
[7]	李聪波,寇阳,雷焱绯,肖溱鸽,李玲玲. 基于动态事件的柔性作业车间重调度节能优化[J]. 计算机集成制造系统, 2020, 26(第2): 288-299.
[8]	娄航宇,张吉善,赵云博. 基于扩展双资源约束型航空构件制造车间调度方法[J]. 计算机集成制造系统, 2020, 26(12): 3329-3340.
[9]	任彩乐,杨旭东,张超勇,孟磊磊,洪辉,余俊. 面向节能的混合流水车间调度问题建模与优化[J]. 计算机集成制造系统, 2019, 25(第8): 1965-1980.
[10]	吴秀丽,刘夏晶. 差分进化算法求解分布式柔性作业车间调度问题[J]. 计算机集成制造系统, 2019, 25(第10): 2539-2558.
[11]	肖华军,柴子力,张超勇,孟磊磊,任亚平,梅慧文. 基于混合化学反应算法的柔性作业车间调度[J]. 计算机集成制造系统, 2018, 24(第9): 2234-2245.
[12]	李金溪,易余胤. 考虑产品节能激励的双寡头竞争博弈模型[J]. 计算机集成制造系统, 2018, 24(第6): 1522-1530.
[13]	吴秀丽,孙阳君. 机器多转速的柔性作业车间绿色调度问题[J]. 计算机集成制造系统, 2018, 24(第4): 862-875.
[14]	李聪波,雷焱绯,肖溱鸽,沈欢. 面向广义能耗的柔性作业车间调度优化模型[J]. 计算机集成制造系统, 2018, 24(第12): 3050-3059.
[15]	赵诗奎. 柔性作业车间调度的改进邻域结构混合算法[J]. 计算机集成制造系统, 2018, 24(第12): 3060-3072.

面向加工时间可控的柔性作业车间节能调度问题建模

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