分时电价下多目标绿色可重入混合流水车间调度

化算法具有重要的理论意义和工程应用价值.
降低能耗成 本 的 重 要 途 径.在 分 时 电 价 机 制 下,
自 １９８３ 年 GRAVES 等 首 次 对 可 重 入 调
度问题展开研究,到 目 前 该 领 域 的 研 究 已 取 得 较
无需在生产设备 和 生 产 技 术 上 投 入 大 量 资 金,只
最 小 化 最 大 完 工 时 间 和 能 耗 成 本 ,同 时 分 析 了
关 键 参 数 对 调 度 结 果 的 影 响 . WANG 等 [１７]在
考 虑 能 耗 和 需 求 的 情 况 下 ,研 究 了 分 时 电 价 下
的 制 造 模 型 . MOON 等 [１８]提 出 了 两 个 离 散 时
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大学科技发展基金资助 项 目(
２０１８KJFZ０４３);河 南 省 科 技 攻 关
计划资助项目(
１８２１０２２１０１１３)
关注的热点.近 年 来,许 多 电 力 能 源 供 应 商 已 经
开始实施分时电 价 制 度,电 价 因 时 段 不 同 呈 现 出
明显差异.可重入混合流水车间调度问题是经典
的混合流水车间 调 度 和 可 重 入 调 度 二 者 的 综 合,
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小 化 最 大 完 工 时 间 和 总 拖 期 时 间 为 优 化 目 标.
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ＧKHOULY 等 利 用 拉 格 朗 日 分 解 法 进 行 可
重入流水车间调 度 优 化 的 研 究,并 以 最 小 化 总 拖
[
５]
期时间为优化目标.HEKMATFAR 等
[
６]
提出了
一些启发式算法和随机密钥遗传算法求解以最小
中 国 机 械 工 程
第 ３１ 卷 第 １２ 期
２０２０ 年 ６ 月
CHINA MECHANICALENGINEERING
Vo
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３１ No．
１２
１４６９
Ｇ
１４８０
pp．
分时电价下多目标绿色可重入混合流水车间调度
耿凯峰１,２ 叶春明１ 吴绍兴２ 刘 丽２
１．上海理工大学管理学院,上海,
２０００９３
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近年来环境污 染 问 题 日 益 加 剧,温 室 气 体 的
排放量逐年 增 加,全 球 变 暖 问 题 日 益 突 出.在 这
些温室气体中,二氧化碳是全球变暖的主要因素,
与工业化前相比,空 气 中 二 氧 化 碳 的 浓 度 增 加 了
４０％ ,已经超过了安全限值.据统计,工业部门大
约消耗了世界能源总量的一半 [９],在德国,制造业
[
１１].DING 等 提出了多目标 NEH 算法和迭
代贪心算法求解 置 换 流 水 车 间 调 度 问 题,同 样 以
涨的能源价格和当前的可持续发展趋势给制造企
调度模型,在机器分配和工序排序的基础上,加入
业带来了新 的 压 力.面 对 这 种 局 面,制 造 业 需 要
了工序的右 移 操 作.针 对 该 问 题 特 点,提 出 一 种
采取有效 的 措 施 减 少 生 产 过 程 中 的 能 耗 和 碳 排
放.绿色 车 间 调 度 优 化 研 究 进 展 可 参 考 文 献
MOMA 算法的可行性.实验结果表明 MOMA 算法在非劣解的收敛性、多样性和支配性指标方面都显
著优于多目标蚁狮优化算法(MOALO)、多目标粒子群优化算法(MOPSO)和带精英策略的非支配排序
遗传算法(
NSGAＧⅡ ),四种算法的分布性指标无显著差异.所提出的模型能够使企业有效避开高电价
时段作业,合理转移用电负荷,达到降低总用电成本和碳排放的目的.
标.PIROOZFARD 等 [１５]还 提 出 了 一 种 多 目 标
帝国竞争算法求 解 作 业 车 间 调 度 问 题,以 最 小 化
碳排放和总延迟为目标.现有关于绿色调度的研
大多为高耗电量 行 业,因 此 依 据 分 时 电 价 机 制 来
究大都以碳排放 作 为 优 化 目 标,并 且 假 定 能 源 价
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时电价下单机调 度 问 题,其 目 标 是 最 小 化 电 能 成
传算法进行 了 对 比 研 究.SHEN 等
[
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提出了改
综上所述,在 以 往 的 RHFSP 研 究 中 优 化 目 标 通
题 .CHE 等 [１９]使用混合整 数 规 划 模 型 来 求 解 分
本.SHROUF 等 [２０]在 分 时 电 价 制 度 下,提 出 了
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０ 引言
随着能源价格的不断上涨和环境问题的日益
严峻,节 能、减 排、降 成 本 已 成 为 许 多 工 厂 管 理 者
收稿日期:
２０２０ ０３ ２４
基金项目:国家自然 科 学 基 金 资 助 项 目 (
７１８４０００３);上 海 理 工
根据分时电价 政 策 合 理 安 排 生 产,也 是 企 业
需合理地调整生 产 任 务,便 能 以 极 小 的 代 价 改 善
调度问题具有十分重要的意义.LUO 等 [１６]提 出
了一种多目标蚁群优化 算 法 求 解 分 时 电 价 下 不
相 关 并 行 机 混 合 流 水 车 间 调 度 问 题 ,其 目 标 是
的研 究 较 少,同 时 考 虑 能 耗 成 本 和 碳 排 放 的
RHFSP 研究 更 鲜 见. 本 文 从 节 能 降 耗、绿 色 可
持续发展的角度 出 发,提 出 了 分 时 电 价 机 制 下 同
的能耗占全国电力能源的 ５０％ [１０].同时,不断上
时考虑能耗成本和碳排放的可重入混合流水车间
２．南阳理工学院信息化建设与管理中心,南阳,
４７３００４
摘要:针对多目P)的 特 点,在 机 器 分 配 和 工 序 排 序 的
基础上引入分时电价机制,构建了以最小化最大完工时间、总能耗成本和碳排放为目标的绿色调度优化
模型,提出了一种改进的多目标文化基因算法(MOMA)来 求 解 该 问 题,通 过 数 值 实 验 验 证 了 所 设 计 的
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中国机械工程 第 ３１ 卷 第 １２ 期 ２０２０ 年 ６ 月下半月
些特 殊 行 业,如 薄 膜 晶 体 管 液 晶 显 示 器 (TFTＧ
LCD)面板制造、印刷电路板(
PCB)以及半导体晶
圆制造等. 由 于 RHFSP 涉 及 工 序 和 设 备 较 多,
关键词:分时电价;可重入混合流水车间调度问题;多目标文化基因算法;绿色调度
中图分类号:
TP１８
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２０２０．
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开放科学(资源服务)标识码(
OS
ID):
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