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基于知识图谱的柔性作业车间绿色调度智能算法优化研究

基于知识图谱的柔性作业车间绿色调度智能算法优化研究

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作者：袁攀亮贵州师范大学

学位级别：硕士

我国碳达峰碳中和目标的提出,使得制造业智能化、信息化建设加快向绿色化、精益化转型升级。在双碳背景下,车间节能调度作为实现能耗减排与生产之间的平衡,成为当前智能制造领域的重要议题。通过对车间调度过程中的调度方案优化,可以降... 详细信息

我国碳达峰碳中和目标的提出,使得制造业智能化、信息化建设加快向绿色化、精益化转型升级。在双碳背景下,车间节能调度作为实现能耗减排与生产之间的平衡,成为当前智能制造领域的重要议题。通过对车间调度过程中的调度方案优化,可以降低生产过程中能耗浪费和机器负载,进而实现碳达峰碳中和的目标。车间生产中存在机器故障、人员离席等突发情况,对这些突发状况进行快速响应,实施最佳的调度方案对订单的完工时间、能源消耗和机器负载都有着重大影响。本论文依托国家自然科学基金项目,围绕智能车间中的生产调度的问题,研究柔性作业车间知识图谱和调度方法,并以某夹具制造车间为例,对提出的调度方法进行应用验证。论文的主要研究工作如下:(1)针对柔性作业车间调度知识的层次性和结构性关系的复杂问题,构建多层次柔性作业车间知识图谱。对作业车间中存在的工件设计、工件任务、工艺、物料、机器和人员等进行知识本体构建,用于表达柔性作业车间的知识及其关系。通过将柔性作业车间的模式层与车间知识与数据的信息融合,构建作业车间的知识图谱。通过多维信息矩阵映射规则生成调度方法的多维信息矩阵,保证知识图谱传递数据的准确性和时效性。(2)针对柔性作业车间调度面临的求解维度高、复杂等问题,提出一种改进的金豺狼算法(LSGJO)。该方法通过增加动态透镜成像学习策略和双黄金螺旋位置更新策略,以及增加种群的多样性,提高算法对调度问题的全局搜索能力。与11个基准算法在49个经典函数进行对比试验,Wilcoxon秩和检验和Friedman统计学分析结果表明,LSGJO算法取得优异的结果。(3)针对柔性作业车间多目标调度问题,使用两段式的编码方式,建立以完工时间、能耗、机械负载的调度模型,采用混合种群初始化方法和基于关键路径的三种邻域搜索,增强算法的局部搜索能力。以某夹具制造车间为研究对象,以完工时间、能源消耗和机器负载为优化目标,对提出的动态知识图谱和优化算法进行应用验证。

关键词：柔性作业车间调度知识图谱绿色调度金豺狼算法多目标优化

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