[发明专利]考虑关机重启策略的混合流水车间节能调度的建模方法

摘要

本发明公开了考虑关机重启策略的混合流水车间节能调度的建模方法，引入加工位置结束时间、加工位置开始时间变量以及关机重启策略变量，建立了基于空闲时间的模型，进一步引入机床上两相邻位置间的待机能耗变量，建立基于空闲能耗的模型。共建立了5个考虑关机重启策略的混合整数线性规划模型。接着，从建模过程、模型尺寸复杂度、计算复杂度等方面对这些数学模型进行了详细的对比分析。使用CPLEX求解器对HFSP调度实例进行求解，证明了MILP模型的正确性与有效性。试验表明基于不同建模思路的MILP模型尺寸复杂度、计算复杂度差别很大，基于空闲能耗的MILP模型求解效果好于基于空闲时间的MILP模型。

主权项

1.一种考虑关机重启策略的混合流水车间节能调度的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：根据加工机床占用变量、关机重启策略变量、加工位置结束时间变量以及加工位置开始时间变量建立能耗非线性目标函数，根据加工机床占用变量、加工位置占用变量、关机重启策略变量、加工位置结束时间变量以及加工位置开始时间变量建立非线性模型约束集，完成非线性模型建立；通过用中间变量替换能耗非线性目标函数的机床空闲等待能耗中关机重启策略变量、加工位置结束时间变量以及加工位置开始时间变量，将能耗非线性目标函数转化为线性目标函数；并构建辅助约束集，将辅助约束集和非线性模型约束集合并构成线性模型约束集，建立线性模型；其中，关机重启策略变量用于表示机床上前一个位置到紧后一个位置间是否实施关机重启策略，加工位置结束时间变量用于表示某个机床上某个位置的结束时间，加工机床占用变量表示某个工件在某个加工阶段是否在某个机床上加工，加工机床占用变量为与工件序号、机床序号相关的二维决策变量；加工位置占用变量表示某个工件在某个加工阶段是否在某个机床的某个位置加工，加工位置占用变量为与工件序号、机床序号和位置序号相关的三维决策变量；加工位置开始时间变量用于表示某个机床上某个位置的开始时间；所述能耗非线性目标函数包含机床空闲等待能耗、机床关机重启能耗、加工能耗以及公共能耗，所述机床空闲等待能耗用包含关机重启策略变量、加工位置结束时间变量以及加工位置开始时间变量的表达式表示，所述机床关机重启能耗用包含关机重启策略变量的表达式表示，所述加工能耗为包含加工机床占用变量的表达式；非线性模型约束集包括如下约束：对任意工件在任意阶段只能在一台机床加工的约束，对加工机床占用变量和加工位置占用变量之间关系的约束，对任何一个机床的任意位置最多安排一个工件的约束，对任意机床的位置按照先后顺序安排工件加工的约束，对加工位置结束时间变量与加工位置开始时间变量之间关系的约束，所述对机床空载时间和实施关机重启策略所需最短时间关系的约束，对任何机床加工位置开始时间不小于所述机床紧前位置的结束时间的约束，对最大关机重启次数的约束，对任意工件阶段的结束时间不大于所述工件紧后阶段的开始时间的约束以及对最大完工时间的约束；对任意工件在任意阶段只能在一台机床加工的约束根据加工机床占用变量获得；对任何一个机床的任意位置最多安排一个工件的约束和对任意机床的位置按照先后顺序安排工件加工的约束根据加工位置占用变量获得，对加工位置结束时间变量与加工位置开始时间变量之间关系的约束根据加工位置占用变量、加工位置结束时间变量以及加工位置开始时间变量获得，所述对机床空载时间和实施关机重启策略所需最短时间关系的约束根据所述关机重启策略变量、所述加工位置结束时间变量以及加工位置开始时间变量获得，对任何机床加工位置开始时间不小于所述机床紧前位置的结束时间的约束根据加工位置结束时间变量和加工位置开始时间变量获得，对最大关机重启次数的约束根据关机重启策略变量获得；辅助约束为中间变量、关机重启策略变量、加工位置结束时间变量以及加工位置开始时间变量之间的约束。