不确定环境下可再制造零件加工车间调度

【目的】可再制造零件的质量状况、加工时间以及交货期的不确定性使得调度过程十分复杂,如何在不确定环境下对可再制造零件加工车间进行合理地调度与优化意义重大。【方法】首先采用模糊聚类分析法对可再制造零件进行质量等级划分,以减少调度过程中不确定因素的影响,然后对不确定环境下可再制造零件加工车间调度问题进行建模,并采用多层编码遗传算法进行求解。【结果】通过算例验证了模型的正确性,并且得到:1)对可再制造零件进行质量等级划分后可以明显地减少调度过程中不确定因素的干扰。2)决策者对最大完工时间和加工成本的重视程度会影响调度方案的选择,决策者应根据自身关注的重点来选择合适的调度方案,得到相对协调的结果。【结论】综合考虑可再制造零件加工车间存在的不确定性更加符合实际情况,可以为解决不确定环境下可再制造零件加工车间调度问题提供一种新思路。
     

不确定环境下再制造加工车间多目标调度优化方法

针对再制造生产过程中工件的加工时间和成本不确定性调度问题,文章提出了一种不确定环境下再制造加工车间多目标调度优化方法。该方法采用模糊变量表示其不确定性参数,以最小化加工时间和成本为目标,在满足模糊交货期等约束条件下,构建了不确定环境下多目标决策的模糊机会约束规划模型,并提出了求解该模型的混合智能算法;应用模糊模拟技术产生样本数据,用于训练神经网络以逼近不确定函数;针对神经网络中存在收敛速度慢、容易陷入局部最优的缺点,应用改进的粒子群算法优化神经网路,将训练好的神经网路嵌入改进的遗传算法中求解调度模型。最后,通过仿真实例,验证该模型和算法的可行性。     

积分控制粒子群算法在再制造生产调度问题中的应用研究

针对不确定条件下再制造模糊加工时间的车间调度问题,建立了模糊工时调度模型,并提出了一种积分控制微粒群算法。考虑到基本粒子群算法易于早熟的缺点,通过增加控制器对粒子轨迹进行控制,在算法中引入加速度项,增强了种群多样性,提高了算法全局寻优能力。通过仿真实例验证表明,该算法在解决不确定条件下再制造生产车间调度问题方面是行之有效的。     

基于颜色Petri网的再制造工艺过程建模与优化调度方法

针对再制造工艺过程的众多不确定性问题,建立了一个基于颜色Petri网的再制造工艺过程模型,引入颜色标识描述了再制造工艺路线的不确定性、再制造工艺时间的不确定性和再制造资源冲突不确定性。以最小化再制造工艺成本和延期交货惩罚成本为目标建立了再制造优化调度模型,并提出了一种基于模拟退火算法和最小松弛时间规则的优化调度方法。该混合算法结合概率突跳特性在解空间中随机寻优,确定最优的再制造工艺路线和零部件加工优先级。将所提出的优化模型和方法应用到某废旧机床再制造实践中,运用Matlab编程开展再制造调度仿真。仿真结果表明:所提出模型与方法与基准案例相比,可平均减少15%的再制造总成本。     

碳税政策下基于回收质量不确定的闭环供应链定价策略

【目的】通过深入研究回收再制造中回收质量不确定的问题,并结合碳税政策讨论两级闭环供应链的定价决策问题,从而探讨企业如何在此环境背景下获得最大的经济效益。【方法】运用博弈论的方法求出了产品的最优批发价格、最优零售价格,并进一步求得供应链成员的最大利润,讨论了碳税税率和再制造质量门槛对制造商和零售商的产品定价以及市场需求量等的影响,随后利用两部定价契约对闭环供应链进行协调。【结果】通过算例分析验证了模型的正确性,结果表明:当碳税税率高时,企业可适当提高废旧产品的再制造质量门槛;当碳税税率低时,企业应考虑降低再制造质量门槛,以此来兼顾企业的经济效益和环境效益。【结论】政府部门通过对碳税税率的调节与碳税的征收,激励制造商从事再制造产品生产,从而促使各企业在协调机制下展开合作。     

基于贝叶斯决策的柔性作业车间扰动处理方法研究

为解决实际生产过程中扰动事件的多样性和不确定性问题.借鉴贝叶斯网络表示不确定性事物的方法,建立了柔性作业车间生产关系的贝叶斯网络模型;通过分析扰动事件对车间调度的扰动实质,提出了不确定扰动事件处理方法,并构建了扰动处理的3层结构流程图,实现调度系统对扰动的有效响应.仿真结果表明:与传统加工方案调度策略进行对比,基于贝叶斯决策的柔性作业车间扰动处理方法减弱和吸收扰动事件对调度系统的影响约为50%,从而有效地提高了实际生产效率.     

基于改进遗传算法的多车间计划与调度

生产计划与调度是企业生产和管理的核心内容,传统的单车间调度优化不能满足多车间调度优化的要求.针对这情况,提出一种基于改进遗传算法的层次化多车间计划和调度优化方案,其中生产计划层负责零件的分发,车间调度层负责零件加工路线的规划.以一个三制造车间的调度优化为例,验证多车间调度模型的有效性.结果表明所提出的方案在将加工零件合理地分配到适当的车间同时,实现了零件加工路径的规划,从而为解决分布式多车间调度优化问题提供一种有效而又实用的方法.     

基于 ANSYS 的液压油缸再制造技术方法可行性分析

为了探讨零件在结构上或技术上再制造的可行性,针对采用修理尺寸法在对进行再制造的零件作机械加工中要去除表面层厚度,以消除其表面缺陷及恢复其形状精度时,会在一定程度上削弱零件的强度或刚度的问题,本文选择了工程机械中的动臂油缸和转斗油缸作为研究对象,应用ANSYS有限元分析软件分别对其在缸壁厚度因机械加工减少0.5 mm和1.0 mm后的力学性能进行分析,通过计算缸体在原设计条件下的应力场和位移场,了解缸体结构加工后的应力应变情况,为采用修理尺寸法进行油缸再制造和确定缸体的再制造修理尺寸及其标准化提供理论依据。计算结果显示,缸体加工后零件最大应力处的安全系数分别为1.63、1.57和1.47、1.41,最小的数值仍然在1.2～1.5的设计安全系数推荐值范围内,表明再制造加工后的油缸缸体能满足强度、刚度要求,采用修理尺寸法进行油缸的再制造是可行的。     

供应不确定下承诺定价策略与响应定价策略的对比研究

【目的】为了提高供应不确定下零售商的定价决策的科学性,比较承诺定价与响应定价两种策略的优劣。【方法】构建随机非线性规划模型,利用最优化理论和逆向归纳求解法,刻画了两种策略下的最优定价与订购决策,并进行了数值分析。【结果】数值分析结果表明:两种策略的优劣取决于其相应的需求量之差与实际实现的供应量。【结论】在供应不确定条件下,响应定价不一定比承诺定价更优,决策者应权衡好响应定价的便利和其带来的需求减少的风险。     

不确定环境下再制造系统能耗瓶颈漂移分析

针对再制造系统在不确定性环境下产生瓶颈漂移,导致能耗瓶颈工序难以识别的问题,在阐述废旧产品回收的不确定性的基础上,考虑各工序加工时间以及加工功率的动态变化,提出了增值能耗这一能耗瓶颈指数;通过Arena软件模拟仿真再制造车间的加工工艺路线,对系统能耗瓶颈指数进行实时监测,分析系统能耗瓶颈指数及其波动性,实现能耗瓶颈漂移的可视化,揭示能耗瓶颈漂移规律.采用正交试验方法研究不确定性因素改变对系统能耗瓶颈的敏感性分析.以发动机连杆再制造系统为例,进行能耗瓶颈漂移的案例研究.结果表明:能耗瓶颈指数和能耗瓶颈漂移分析方法能够为再制造系统能耗瓶颈判定和能耗瓶颈漂移特性的分析提供准确和有效的理论基础.     

基于禁忌搜索的柔性作业车间分批调度

针对柔性作业车间的分批调度问题,提出了一种基于禁忌搜索算法的柔性分批调度算法.首先进行批次初始划分;然后利用禁忌搜索算法优化批次加工路线和子批加工顺序;最后在零件子批数不变的前提下,利用批量变化局部搜索进行批量分割的优化,实现了最小化完工时间和机床负荷的调度目标.实例分析结果证明了柔性分批调度算法的可行性、高效性和适用性.
     

低碳制造环境下车间有限刀具多目标调度研究

为解决低碳制造环境下刀具在机床之间的调度问题,基于任务的机床分配方案,聚焦于车间内刀具的流转和使用过程,建立了综合考虑生产任务的完工时间、加工成本及加工碳排放的多目标刀具调度模型。针对调度过程中刀具资源数量和寿命受限的问题,在NSGA-Ⅱ算法基础上,提出了考虑解个体不可行度的选择算子,并利用不可行阈值的自适应更新方法,维持种群中不可行解在一定的比例,用来提高算法对于优化解的搜索能力。实验验证结果表明,与仅考虑完工时间的模型相比,本模型得到优化方案的加工成本、碳排放分别降低了21.8%、14%。所建立的多目标刀具调度模型能有效地解决低碳制造环境下车间有限刀具的调度问题,计算得到的帕累托最优解集为刀具的优化调度提供了可行的解决方案。     

基于滤波波束搜索算法的置换流水车间调度问题

【目的】研究解决置换流水车间中作业完成时间与常见到期日之间的绝对偏差最小化和中间库存最小化问题。【方法】首先，构建基于最小化绝对偏差和中间库存的混合整数线性规划模型，采用两阶段法对模型进行求解；其次，提出基于精英选择策略的滤波波束搜索算法(Filtered beam search algorithm，FBSA)，将精英选择策略与FBSA融合，通过对有“希望”的迭代节点进行局部搜索和全局搜索，用以确定筛选出的最优解。【结果】通过实例仿真对基于精英选择策略的FBSA与其他智能优化算法在最优解偏差百分比、平均错误率、改进百分比等3个指标进行对比，结果显示该算法在求解所提问题时具有高效性和稳定性。【结论】基于精英搜索策略的FBSA对处理置换流水车间调度问题有着良好的效果与优势。     

改进混合蛙跳算法求解考虑运输时间的柔性作业车间调度问题

【目的】考虑到工件在机器间的转移，对具有运输时间的柔性作业车间调度问题进行研究。【方法】建立以最小化最大完工时间为目标的数学模型，并设计一种改进的混合蛙跳算法(Improved shuffled frog leaping algorithm，ISFLA)。在该算法中，从全局和局部的角度产生高质量的初始种群，考虑运输时间的贪婪插入解码能够合理地安排工件在机器上的加工顺序。批处理的模因组搜索方法能够充分利用模因组内其他个体信息，扰动策略可以防止算法陷入局部最优。此外，基于关键路径设计两种局部搜索策略以进一步提升解的质量。【结果】通过21组不同规模的算例进行测试，测试结果证明了ISFLA的有效性。【结论】ISFLA能够有效解决考虑运输时间的柔性作业车间调度问题。     

考虑回收能力不足与回收品质量不确定的再制造成本优化

文章针对再制造混合生产条件下的产品生产/再制造成本优化问题,考虑实际的回收能力不足和回收品质量的不确定性2种情况,建立了新的产品生产/再制造流程系统模型及相应的生产成本函数,推导出单位时间产品生产/再制造总成本关于时间和再制造比例的函数关系,并对其最优解情形进行理论分析和模拟验证,实现了逆向物流中的产品生产/再制造成本优化。将回收品质量的不确定性定义为回收品质量分布函数的不确定性,引入不确定性函数来衡量某个质量等级的概率,并对成本函数最优解特性进行理论分析和模拟实验,表明引入的质量不确定性函数可以更准确地描述回收品质量的不确定性所带来的成本函数变化。     

零件再制造过程的不确定能耗建模与评估方法

针对零件再制造过程能耗评估困难问题,建立基于图形评审技术(graphical evaluation and review technology,GERT)的能耗模型.首先,分析了零件再制造过程中能耗特性及能耗不确定性的原因,阐述再制造过程各工序能量消耗的一般规律.其次,基于GERT建立了零件再制造过程能耗模型,给出了不同再制造处理方式的概率和期望能耗的计算方法.最终以发动机曲轴的再制造过程为案例对所提出的模型和方法进行了验证,并与Arena软件仿真结果进行了对比分析,验证了结果的合理性.     

不确定性条件下的生产调度

综述了不确定性条件下生产调度的确定现状,分析了生产调度过程中所存在的各种不确定性,阐述了不确定性的分类,不确定性的数学描述,不确定性生产调度的数学模型,各种调度方法,处理不确定性生产调度的优化方法等,指出了解决不确定性生产调度的有关途径,并对存在不确定条件下生产调度的进一步的研究内容作了展望。     

基于设备驱动的综合柔性调度冲突调解算法

设备驱动时刻按最短加工用时确定工序设备,为避免两个设备选择同一工序发生冲突导致可调度工序延迟完成影响调度结果的问题,提出基于设备驱动的综合柔性调度冲突调解算法. 该算法分别从可调度工序集中为发生冲突的两个空闲设备选择加工时间次短的预调度工序,通过对可能加工的组合方案预调度,选择设备驱动时刻尽早结束的组合方案调度;当存在一个空闲设备有多个可调度最短加工工序时,采用实质短路径策略确定调度工序. 分析和实例表明,本文算法可缩短存在设备/工序选择冲突的综合柔性调度总加工时间.      

平行机最小化误工损失调度问题的粒子群算法

【目的】讨论非同类机环境下最小化任务总误工损失的调度问题。任务的误工损失是与交付期有关的一种惩罚量,该惩罚量的值等于任务滞后于交付期加工的部分。【方法】设计了一个粒子群算法求解该问题,并以数值实验进行验证。【结果】针对问题特性,对粒子群算法中的粒子表达方式、运算操作、初始解生成、种群更新方法等进行了重新定义。【结论】数值实验表明,算法处理该问题时可获得性能良好的解,并且运行时间也在可接受范围之内。     

面向低熵的再制造系统单元构建的研究

随着环境和资源问题的日益突出,再制造作为低熵化发展模式受到越来越多的重视。我们在详细分析工艺路线选择对再制造加工质量及生态环境影响的基础上,以质量、生态环境及物料搬运为目标建立再制造系统制造单元构建模型,并提出遗传算法求解模型,再通过算例的详细分析来说明环境、质量及物料搬运目标对构建方案的影响。