考虑运输时间的分布式绿色柔性作业车间调度协同群智能优化王凌*,王晶晶清华大学自动化系,北京100084*E-mail:wangling@mail.tsinghua.edu.cn收稿日期:2021-08-06;接受日期:2021-09-06;网络版发表日期:2022-04-08国家自然科学基金(批准号:61873328)和国家杰出青年科学基金(编号:61525304)资助项目摘要当今环境问题日益严峻,绿色制造备受关注.同时,全球化的发展令分布式制造模式日趋普遍.分布式绿色调度研究旨在推进企业在分布式制造模式下经济指标和绿色指标的协同优化.由于生产过程中工件在不同机器间的运输时间难以忽略,因此本文研究考虑运输时间的分布式绿色柔性作业车间调度问题,以最小化最大完工时间和加工过程总能耗为优化目标,提出一种协同群智能算法.首先,将问题分解为工序排序和机器分配两个子问题,设计多种针对两子问题的搜索操作;其次,采用多种规则协同初始化种群;进而,对种群进行分层协同优化,即基于信息交互的工序排序搜索和基于Q-learning的机器分配搜索,并采用基于分解的解替换原则平衡种群的收敛性和多样性;最后,对精英解进行局部增强搜索,并对所得非支配解执行能耗调整.通过基于不同数据集的仿真实验,验证了算法各环节的有效性,同时与现有算法的对比结果也表明了所提算法能够更有效求解考虑运输时间的分布式绿色柔性作业车间调度问题.关键词分布式制造,绿色调度,柔性作业车间调度,协同群智能优化1引言为应对全球范围内日益严重的环境问题,现代化生产对绿色制造模式的关注日趋加强[1].随着不可再生能源的快速消耗,能源价格不断提高,节能成为绿色制造的关键内容[2].然而,仅依靠技术设备和设计水平实现节能增效的成本高且提升空间有限.与之相比,高效的调度优化方法能够以低成本协同优化企业的经济指标和能耗指标,实现节能、增效、减排、降耗[3],因此受到学者的广泛关注和研究.近些年关于绿色车间调度的研究越来越多,面向的车间类型主要包括:单机调度、流水线调度、作业车间调度和柔性车间调度.针对单机调度问题,Mou-zon和Yildirim[4]提出了一种节能调度框架优化总能耗和总拖期.Liu等人[5]则研究了一种优化完工时间和能耗的决策模型.Zhang等人[6,7]分别针对单工厂和多工厂流水线调度问题,提出在实时电价下的能效调度方法.针对混合流水线调度问题,Luo等人[8]提出了一种蚁群算法以提高生产效率并优化分时电价下的电费.针对分布式流水线调度问题,Wang等人[9]提出了一种引用格式:王凌,王晶晶.考虑运输时间的分布式绿色柔性作业车间调度协同...
