基于開關機控制的流水車間節(jié)能調度問題研究

馬子飛，王昭，趙子杰

（中國航空工業(yè)集團公司西安航空計算技術研究所，陜西西安，710065）

0 引言

研究表明，在豐田汽車生產(chǎn)車間，約82%的能耗用于機器無加工任務且空轉運行的過程中，只有不到12%的能耗用于有效加工過程中。Kordonowy通過研究銑削機、機床、注塑機等機器的加工能耗，發(fā)現(xiàn)有30%的電能消耗在裝錠、工件給進、冷卻泵和風扇運轉等后臺輔助加工過程。G. Mouzon等通過研究一臺CNC機床8個小時的加工過程，發(fā)現(xiàn)機床有30%的時間處于空閑等待狀態(tài)。這就表明：在生產(chǎn)過程中，當機器無加工任務時將其關閉，有加工任務時將其啟動，能大大降低能耗。

本文將流水車間作為研究對象，提出基于開關機控制的節(jié)能調度問題，使用混合整數(shù)規(guī)劃法建立節(jié)能調度模型并設計模型求解算法。基于開關機控制的節(jié)能調度問題，就是在傳統(tǒng)生產(chǎn)調度問題中加入開關機控制，即當機器無加工任務時將其關閉，有加工任務時啟動加工。加入開關機控制需考慮兩個問題：一是機器是否需要進行開關機操作；二是若進行開關機操作，就要確定關機時長，合理的關機時間不僅不會影響產(chǎn)出和效益，而且能最大程度的降低生產(chǎn)能耗。節(jié)能調度問題的研究內(nèi)容以優(yōu)化生產(chǎn)總能耗為目標，在滿足生產(chǎn)約束和關機約束的條件下，尋找最優(yōu)的調度方案，使得生產(chǎn)能耗最低。其中調度方案包括五部分：工件的加工順序、工件各工序的加工時間、工件各工序的加工設備的分配、開關機時間和關機時長，如圖1所示?！?br>