面向节能的锻造装炉组合优化问题研究

【摘要】：随着全球能源供需日益紧张,节能逐渐成为当前社会的一大研究热点。制造业作为能源消耗大户,更是要承担节约能源的重任。本文对锻造行业通过调度手段进行了节能优化研究,选取了能耗较大的装炉加热阶段作为具体研究对象,针对实际生产中不同类型的工件集,提出了从温度区间及时间区间角度去考虑节能问题的观点,并进行了相应的装炉分批方法研究： 1.基于炉批次重量匹配规则的锻造装炉组合节能优化研究。研究针对保温温度及保温时间相似但单重不同的工件集,通过对问题的具体描述,建立了相应的数学模型；然后设计了基于炉批次重量匹配规则的遗传算法用以求解；最终通过一组实例数据分析比较了由上述方法与传统人工分批方法得出的分批方案,验证了上述方法在节能方面的有效性及优越性。 2.考虑温度区间的锻造装炉组合节能优化研究。研究针对保温时间相似但保温温度与单重均不同的工件集,首先介绍了实际生产中保温温度以区间值的形式存在,在对研究问题的具体描述中,引出了温度相容的概念,并建立了相应的数学模型；然后设计了基于温度相容规则的分组遗传算法用以求解：最终以一组实例数据验证了上述方法的有效性及相较传统人工分批方法在节能方面的优越性。 3.考虑时间与温度区间的锻造装炉组合节能优化研究。研究针对保温时间、保温温度及单重均不同的工件集,首先介绍了实际生产中保温时间同样以区间值的形式存在,在对研究问题的具体描述中,引出了时间相容及同炉加热规则的概念,并建立了相应的数学模型；然后设计了基于同炉加热规则的离散混合蛙跳算法作为求解方法；同样最终以一组实例数据验证了上述方法的有效性及相较传统人工分批方法在节能方面的优越性。 【关键词】：锻造装炉 分批组合 节能 温度区间 时间区间
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG315.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 选题背景及意义8-10
• 1.2 相关问题研究现状10-16
• 1.2.1 锻造行业常见节能措施10-13
• 1.2.2 生产调度及其研究方法13-14
• 1.2.3 面向节能的生产调度研究14-16
• 1.3 研究内容安排16-17
• 2 面向节能的锻造装炉组合优化问题的提出17-26
• 2.1 锻造生产能耗分析17-20
• 2.1.1 锻造生产流程17-18
• 2.1.2 锻造生产能耗分析18-20
• 2.2 锻造装炉组合节能优化指标分析及问题的提出20-25
• 2.2.1 节能指标分析20-22
• 2.2.2 问题的提出22-23
• 2.2.3 锻造装炉组合节能优化研究体系23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 基于炉批次重量匹配规则的锻造装炉组合节能优化研究26-40
• 3.1 问题描述26-27
• 3.2 模型建立27-29
• 3.2.1 基本假设27
• 3.2.2 变量及参数定义27-28
• 3.2.3 模型建立28-29
• 3.3 算法设计29-35
• 3.3.1 遗传算法29-31
• 3.3.2 基于炉批次重量匹配规则的遗传算法设计31-35
• 3.4 实例分析35-39
• 3.4.1 待装炉工件类型及其相关参数35
• 3.4.2 传统分批方案35-37
• 3.4.3 基于遗传算法得到的分批方案37-39
• 3.5 本章小结39-40
• 4 考虑温度区间的锻造装炉组合节能优化研究40-54
• 4.1 问题描述40-41
• 4.2 模型建立41-43
• 4.2.1 基本假设41
• 4.2.2 变量及参数定义41-42
• 4.2.3 模型建立42-43
• 4.3 算法设计43-49
• 4.3.1 种群初始化中的BF启发式算法设计43-45
• 4.3.2 基于温度相容规则的分组遗传算法设计45-49
• 4.4 实例分析49-53
• 4.4.1 待装炉工件类型及相关参数49
• 4.4.2 传统分批方案49-51
• 4.4.3 基于分组遗传算法得到的分批方案51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 5 考虑时间与温度区间的锻造装炉组合节能优化研究54-70
• 5.1 问题描述54-55
• 5.2 模型建立55-57
• 5.2.1 基本假设55
• 5.2.2 变量与参数定义55-56
• 5.2.3 模型建立56-57
• 5.3 算法设计57-64
• 5.3.1 混合蛙跳算法58-59
• 5.3.2 基于同炉加热规则的离散混合蛙跳算法设计59-64
• 5.4 实例分析64-68
• 5.4.1 待装炉工件类型及相关参数64-65
• 5.4.2 传统分批方案65-66
• 5.4.3 基于离散混合蛙跳算法得到的分批方案66-68
• 5.5 本章小结68-70
• 6 总结与展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 附录77

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