《離散車間製造系統高效低碳運行最佳化理論與關鍵技術》是依託華中科技大學，由邵新宇擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：離散車間製造系統高效低碳運行最佳化理論與關鍵技術
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：邵新宇
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
現代製造業面臨全球市場競爭和資源環境壓力，對提高製造效率和降低能耗提出迫切需求。本項目圍繞離散車間製造系統高效低碳運行最佳化的基礎理論和關鍵技術開展研究。擬基於適應性、多維度、多層次建立車間製造系統高效低碳體系結構；在基於適應度地形的調度新型混合算法，及動態不確定環境下車間製造系統運行魯棒性和可適應性進行研究，提高系統運行效率；建立車間製造系統多層次、分散式碳排放模型及其能流模型，揭示能流狀態的過程特性，建立能流評估指標體系，研究工藝路線和工藝參數能效提升最佳化技術；揭示效率和能耗的關聯關係和作用規律，建立車間製造系統高效低碳運行最佳化模型，提出離散車間製造系統高效低碳運行綜合最佳化新理論與新技術；開發基於預測/監控/仿真/管理與控制一體化的車間製造系統高效低碳運行最佳化軟硬體平台。本項目研究成果將豐富和發展製造系統高效低碳運行的基礎理論和技術，對於提升我國製造企業競爭和可持續發展能力具有重要意義。
結題摘要
本項目首先深入系統地研究調度問題領域知識，根據問題本質特徵，結合群體智慧型算法和局部搜尋各自優勢，設計適應問題本質的混合算法，使集中搜尋和分散搜尋之間達到更合理的平衡，較好解決了調度計算規模大、解空間複雜的難題；提出智慧型調度算法與多層次建模多尺度仿真相結合的方法，建立了基於智慧型調度算法的生產運作仿真最佳化和運行控制系統；基於周期與事件驅動的再調度策略，研究在不同的再調度周期下，先後到達工件進行調度得到的最後的完工時間、總拖期、總效率和總穩定性之間的差異，得出了不同再調度周期對各個性能指標的影響，以指導生產實踐。然後，建立了車間製造系統能量效率體系和碳排放量化方法，以及一種基於時段能量模型的工具機機電主傳動系統服役過程能量效率模型，提出了一種具有套用前景的機械加工過程能量效率線上獲取方法，揭示了機械製造系統能效評價的四個特性，建立了面向機械製造系統能效評價特性的能效評估指標體系；提出了數控加工的高效低碳切削參數最佳化方法，考慮加工過程中的實際約束條件，建立了以最小加工時間和最低碳排放為最佳化目標的多目標最佳化模型，並采智慧型最佳化法對最佳化模型進行最佳化求解，進而揭示了工藝參數與碳排放的關聯規律。隨後，建立了考慮加工工藝、切削參數的調度模型，設計了流水車間最小生產效率、能量消耗和峰值載荷的調度算法；並將能耗評價指標引入柔性作業車間動態調度問題，建立了綜合考慮能耗、效率與調度穩定性的多目標模型，設計了多目標智慧型最佳化求解方法，並進行實例驗證與分析。最後，研發了基於車間設備能耗知識庫和資料庫的車間製造系統能效監測和最佳化支持系統，該系統為車間設備機械加工過程能量消耗與能量效率的狀態分析、管理、控制和節能最佳化提供了一種支持工具。本項目研究成果對提升我國製造企業競爭和可持續發展能力具有重要意義。
