最小化能耗成本和拖期成本的非同等并行机调度问题研究

梁鹏 郝刚 郭建华

摘要：文章针对铝型材挤压车间机器开关能源消耗大，转产频繁的现象，建立基于挤压机开关机、待机、转产的综合能耗成本与拖期成本的调度模型，并提出一种基于转产能耗启发式规则的混合蚁群优化算法，通过仿真实验与同类文献中算法的优化结果进行比较，算法可以减少生产过程的综合能耗成本和拖期成本。

关键词：能耗成本；拖期成本；非等同并行机；蚁群算法

研究发现，在工业制造过程中，因机器开、停、空闲、等待以及产品转产而浪费了大部分能源，如机床、磨床、铣床和注塑机等约有30%能源被辅助系统消耗[1]。如何减少机器待机时间、开关次数以及产品转产次数，提高设备利用率，是生产调度中的重要问题之一。Gutowski等[2-3]曾对丰田汽车公司制造车间能源消耗等的研究发现，不足15%的能源直接用于产品的零件加工。侯彬[4]对考虑机器开关的并行机调度进行研究，通过对工件调度次序和关机的时机和长度实现能耗的优化，文献中假设机器开启时间为0，然而实际生产中机器的预热需要一定的时间。Mmmma等[5]研究了单机环境下以能耗和完成时间为优化目标的情况，通过合理调度机器开关的时间和长度以及工件顺序，可以有效地减少能源消耗。Drake等[6]将机床能耗分解到各个操作过程，分为工件加工能耗、空闲能耗，以及辅助能耗几方面，并提出机床能耗优化模型，但是没有考虑产品差异导致的转产能耗。目前大部分的能耗调度主要是以降低能耗成本为目标，以降低能耗成本和拖期成本为目标的并不多。……