考慮能源效率的批調度問題研究與算法設計

《考慮能源效率的批調度問題研究與算法設計》是依託中國科學技術大學，由許瑞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：考慮能源效率的批調度問題研究與算法設計
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：許瑞
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

批調度是從半導體製造業中提煉出的一類重要的新型生產調度問題，已廣泛套用於航空工業，鋼鐵鑄造、冶金、電鍍等各個領域，其研究具有重要的理論價值和實際意義。傳統批調度研究主要以生產效益為導向,而現代綠色製造要求工業生產不僅要追求生產效益,還需要綜合考慮生產過程對環境的影響以及資源和能源的利用效率。針對當前批調度研究缺乏考慮能源效率的現狀，本課題提出考慮能源效率的批調度問題：構建不同機器環境下最小化總能源消耗的批調度最佳化模型；分析所涉及問題以及建立的相應模型的複雜性程度；通過對加工能耗約束的分析，提煉影響最小化總能源消耗目標的主要因素，進而設計基於構建性的元啟發式算法；通過鬆弛不同模型的約束條件提出問題下界評價算法性能，並設計仿真實驗驗證所提算法的有效性。通過本項目的研究，進一步拓展和豐富現代生產調度理論，為生產企業實現綠色製造及可持續發展目標提供依據和幫助。

結題摘要

綠色製造是當前製造業的重要發展方向，批調度是製造業廣泛存在的一類新型調度問題。研究考慮能源效率的批調度問題，對於相關企業實現“綠色製造”具有重要現實意義，同時也符合國家節能減排和能源安全戰略的要求。本項目從理論分析和算法設計等方面進行了研究，取得的成果主要如下：（1）針對考慮能源效率的新型批調度問題，分別從模型構建、問題複雜性、最優解性質、鬆弛問題下界及算法性能分析等方面進行了理論研究；（2）考慮批調度問題中能源效率相關約束特性，針對性的提出了若干個與能源效率相關的新概念、公式和定理，包括首次提出資源敏感度和批屬性比的概念，設計考慮能源效率的新型資源函式，設計度量工件間特性的距離函式。（3）設計了求解考慮能源效率的混合遺傳算法、禁忌搜尋算法及多目標蟻群最佳化算法等元啟發式最佳化算法，特別從候選列表、搜尋策略和混合策略等方面進行了相應改進，研究表明基於構建性的最佳化算法在多數情況下更易於在批調度類型問題上進行求解。（4）提出了一系列考慮能源效率的測試算例，搭建統一仿真實驗平台，通過大規模實驗驗證所提算法的有效性。通過本項目的研究，進一步拓展和豐富了現代生產調度理論，並為生產企業實現綠色製造及可持續發展目標提供了依據和幫助。