第43卷第1期 Vol. 43No. 1
节能技术
假压技木
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
面向节能的冲压车间调度优化方法
陈帆，刘志峰，黄海鸿，熊玮（合肥工业大学机械工程学院，安徽合肥230009）
2018年1月 Jan.2018
摘要：合理的车间调度是降低制造业生产能耗的有效策略之一。结合冲压车间生产特性，分析了冲压车间中冲压件加工过程的能耗，以完工时间最小和车间总能耗最低为目标，建立了面向冲压车间的优化调度模型，在模型中考虑冲压件的批量以及运输能耗。采用遗传模拟退火算法对模型进行求解，并对4种批量冲压件的加工进行了实例分析。结果显示：采用优化调度方案与传统调度方案相比，在完工时间增加了2.56%的基础上，车间总能耗降低了5.25%，平衡了完工时间与总能耗；同时，考虑运输能耗的调度将有助于决策者选择更加节能的调度方案。研究结果验证了所建立模型的可行性及有效性。
关键词：冲压车间；车间调度；完工时间；遗传模拟退火算法；运输能耗 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2018. 01. 025
中图分类号：TH18
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2018）01-0146-08
Optimizationmethod of energysavingforstampingworkshopscheduling
Chen Fan, Liu Zhifeng, Huang Haihong, Xiong Wei
( School of Mechanical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)
Abstract : Reasonable workshop scheduling is one of the effective strategies to reduce energy consumption in manufacturing industry. Ac-cording to the production characteristics of stamping workshop, the energy consumption in the machining process of stamping parts was an alyzed, and the optimal scheduling model for stamping workshop considering the batch of stamping parts and transportation energy con-sumption was established taking the minimized completion time and total energy consumption of workshop as the optimization objectives. Fur-thermore, the model was solved by genetic-sinmulated annealing algorithm, and the processing of four types of batch stamping parts was ana-lyzed with examples. The result shous that comparing with the traditional scheduling scheme, the eompletion time of the optimal scheduling scheme increases 2 56% , and the total energy consumption of workshop decreases 5. 25% , Thus, the eompletion time and total energy con-sumption are up to balance. At the same time, the scheduling considering transportation energy consumption can help decision-makers to choose a more energy-efficient scheduling scheme, and the feasibility and validity of the established model is verified by the research results.
Key words : stamping workshop; workshop scheduling; completion time; genetic-simulated annealing algorithm; transportation energy uondunsuoa
随着社会经济的快速发展，人们对能源的需求快速增长，二氧化碳的排放量已超过100t1，由此带来的环境问题日趋严峻。全球制造业使用了占总量约33%的能耗，并产生了近40%的碳排放[2-3] 面对环境和成本的压力，制造业必须降低生产能耗，实现可持续发展。在现代制造业中，冲压加工是种重要的加工方式，全世界的钢材中有60%~70%
收稿日期：20170804；修订日期：20171019
基金项目：国家自热科孚基金国际（地区）合作与交流项目(5141101303)
作者简介：陈
凯（1992），男，额士研究生
E-mail: chenfan_0819@ 163. com
通讯作者：刘志峰（1963-），男，博士，教授万方数据ail：zhliuhfut@126.com
是板材，其中大部分被用于冲压加工。冲压产品以其强度高、重量轻等优点被广产泛用于家用电器、汽车、
航空航天等工业领域，预计到2022年，全球金属冲压加工的产业值将超过1800亿美元[4)。然而，冲压生产过程中，生产线长、工序复杂，或者由于成形装备选型与使用不合理，都会造成冲压加工的能量浪费[3]，因此冲压车间的节能潜力巨大。
车间调度作为车间生产的重要组成部分，是影
响制造业生产效率、质量和成本等的关键因素，并对生产过程的能源消耗和环境排放等产生影响[6] 对于冲压车间调度问题，国内外学者进行了一系列研究。Roychowdhury S等[4]建立了一个以工件等待时间成本和冲压机换模成本总和为目标的单机调度模型，并提出了一种基于最早交货期的遗传算法进