面向綠色制造的機械加工系統(tǒng)任務(wù)優(yōu)化調(diào)度方法研究.pdf

1、綠色制造是一種以減少資源消耗、降低環(huán)境影響為主要目標(biāo)的現(xiàn)代制造模式,是人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn),也是當(dāng)前世界工業(yè)發(fā)達國家廣泛關(guān)注的重要技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。制造過程是直接產(chǎn)生資源消耗,排放環(huán)境污染物以及造成職業(yè)健康與安全問題的主要環(huán)節(jié)之一。如何減少制造過程中的資源消耗和環(huán)境影響,是開展綠色制造研究的主要目標(biāo)之一。機械加工過程是一種典型的制造過程。機械加工系統(tǒng)通過機械加工過程,將原材料或半成品轉(zhuǎn)化為形狀、尺寸、精度合格

2、的成品或零部件的同時,消耗了大量的能量、物料資源,并產(chǎn)生了大量的廢料、噪聲等環(huán)境排放。目前,國內(nèi)外對機械加工系統(tǒng)的資源消耗和環(huán)境影響問題開展了不少的研究,從產(chǎn)品設(shè)計、工藝方法等方面,提供了較好的解決方法和途徑;而從生產(chǎn)優(yōu)化運作的角度,綜合考慮機械加工過程中資源消耗和環(huán)境影響問題的研究相對較少。本論文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“面向綠色制造的機械加工任務(wù)優(yōu)化調(diào)度方法研究(項目編號50475062)”以及國家科技支撐計劃課題“制造企業(yè)生產(chǎn)過程

3、綠色規(guī)劃與優(yōu)化運行技術(shù)(項目編號2006BAF02A03)”,對面向綠色制造的機械加工系統(tǒng)任務(wù)優(yōu)化調(diào)度問題的提出、總體模型以及若干應(yīng)用模型等內(nèi)容進行了研究。在論述了綠色制造的內(nèi)涵、機械加工系統(tǒng)的綠色制造研究、以及生產(chǎn)過程的優(yōu)化調(diào)度問題等相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,通過試驗分析發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)優(yōu)化調(diào)度中的調(diào)度方案不同,會對機械加工系統(tǒng)生產(chǎn)過程中的資源消耗和環(huán)境排放產(chǎn)生影響?；诖?提出了一種集成考慮資源消耗和環(huán)境影響因素的面向綠色制造的機械加工系統(tǒng)任務(wù)優(yōu)

4、化調(diào)度問題,對該問題進行了系統(tǒng)的描述,并從研究目的、對象、方法以及結(jié)果等方面,與傳統(tǒng)的調(diào)度問題進行了對比分析。在分析機械加工系統(tǒng)的資源環(huán)境屬性的基礎(chǔ)上,建立了面向綠色制造的機械加工系統(tǒng)任務(wù)優(yōu)化調(diào)度的總體模型。首先建立了該總體模型的基本框架,該框架主要由資源環(huán)境屬性分析以及面向綠色制造的調(diào)度模型等兩個部分組成。通過資源環(huán)境屬性分析,建立調(diào)度方法中的資源環(huán)境屬性優(yōu)化目標(biāo)集;并通過構(gòu)建一個由理想模型和應(yīng)用模型組成的分層結(jié)構(gòu)的多模型框架,對面向

5、綠色制造的調(diào)度模型的建模進行了分析;引入資源環(huán)境系數(shù)矩陣,則可將各種資源環(huán)境優(yōu)化目標(biāo)集成到調(diào)度模型中,從而建立相應(yīng)的應(yīng)用模型。在上述總體模型分析的基礎(chǔ)上,開展面向綠色制造的機械加工系統(tǒng)任務(wù)優(yōu)化調(diào)度的應(yīng)用模型的研究。結(jié)合多模型框架中的節(jié)能型調(diào)度模型、節(jié)能&降噪型調(diào)度模型、以及面向資源&環(huán)境綜合因素的調(diào)度模型等三種應(yīng)用模型,以并行機問題為對象,對三種應(yīng)用模型的建立,資源環(huán)境系數(shù)矩陣的建立,以及求解過程進行了研究和實例分析。結(jié)合所建立的總體模