笔者认为从理论上来说，同时执行两种节能策略可以最大程度地降低能耗，但是实际生产中机器的转速是否可调以及机器的闲置是否频发都会影响节能策略的选择。根据选定的节能策略再结合本文提出的启发式规则可以帮助企业在短时间内制定出低能耗的排产方案。

第1章 绪论

1.2 研究综述

1.2.1 作业车间调度问题研究现状

高效的车间调度可以降低制造过程中的生产成本，使企业能够在竞争激烈的市场中生存。车间调度的研究可以追溯到20世纪50年代，Jackson J.R.[5]、Johnson S.M.[6]和Smith W.E.[7]等对车间调度问题进行科学和系统的研究，大量研究成果使得车间调度理论逐渐建立和完善起来。作业车间调度问题是车间调度问题中最典型的一个分支，也是最贴近实际生产情况的一类问题[8]。JSSP的目标是在可行调度中确定每个工序的开工时刻并实现问题设定的优化指标。JSSP问题复杂多样，根据不同的侧重分类方式也有很多，目前的研究主要分三个方向。

（1）静态作业车间调度与动态作业车间调度

根据调度场景的不同，作业车间调度分为静态调度和动态调度。静态调度是相对于动态调度而言的，这里所有相关参数都是已知确定的，并且在初始调度完成后，在实际加工过程中调度方案不改变。多年来随着研究的不断深入，很多学者将研究的目标转向高效求解大规模的静态JSSP上，Ren等[9]采用混合遗传算法求解JSSP，其创新是设计了一种基于机器和关键路径的变异算子和局部搜索算子，结果表明该种算法大大提高了种群的多样性和搜索能力。Kurdi[10]基于静态作业车间调度，在遗传算法中加入自然激励进化模型和自然激励迁移选择机制，该机制能够提高搜索的多样性和延迟早熟收敛，适合求解大规模的JSSP。

第3章 考虑机器开关机的EEJSSP研究

3.1问题描述与数学规划模型

3.1.1 问题描述

制造企业为了实现节能减排的目标可以从管理节能上入手，本章研究在EEJSSP中加入开关机策略来降低能耗。因为机器闲置会消耗大量电力，例如在对一家飞机小零件供应商的研究中观察到在8小时的轮班中，16%的时间机器处于闲置状态，而在这些空闲期间，当它们不处理任何作业时关闭机器就会节省至少13%的总能耗。基本的加工能耗是一种合理的、增值的能源消耗，而闲置的待机能耗则是一种能源浪费，因此当机器不进行加工时，可以通过执行开关机策略来减少电力消耗，此时考虑机器开关机的EEJSSP研究需要在2.1.1的基础上要加入如下基本假设：

 （1）已知机器待机、加工时的电力能耗和开/关机所需的能耗与时间；

（2）不考虑公共能耗如机器照明等和机器磨损能耗；

（3）假设机器不会出现故障。

第5章 考虑机器多转速及开关机的EEJSSP研究

5.1问题描述与数学规划模型

5.1.1 问题描述

随着制造企业商品个性化定制业务的扩大和加工工艺流程复杂度的提升，车间内有限种类的机器设备不再满足当前的生产需求，此时需要引进更多类型的机器来完成加工。当一段时间内的订单量较少时，工件约束会导致机器上的加工间隙增多，多台机器的持续待机会造成能源的浪费并且增加制造成本。基于这样的问题背景，本章研究同时考虑机器多转速及开关机的节能作业车间调度问题。在两种节能策略中将优先执行转速调节，因为开关机的状态由待机时间决定，而长时间的待机间隙也为转速的调整带来了可能性，转速的降低和待机时间的缩短都可以帮助机器降低能耗，所以在转速可调之前执行开关机是不合理的。而将开关机作为补充策略，不但可以尽量减少机器的开关机次数，还可以避免多余待机能耗的产生，进一步将生产能耗控制在较低的水平。

基于2.1.1对考虑机器多转速及开关机的EEJSSP的基本假设概括如下：

（1）每个工序都可以切换使用机器上全部的转速，不同转速对应的加工时间已知；

（2）每个机器不同转速的加工功率已知；

（3）每个机器待机、加工时的电力能耗和开/关机所需的能耗与时间已知；

（4）不考虑机器在加工与待机之间的转换时间消耗；

（5）不考虑公共能耗如机器照明等和机器磨损能耗；

（6）假设机器不会出现故障。

5.2算法求解

5.2.2 改进遗传算法求解

考虑机器多转速及开关机的EEJSSP将沿用第四章4.2.2的遗传算法框架，编码部分依旧采用双层编码的方式，选择、交叉和变异部分也不做变动。但由于开关机策略的加入，因此需要在解码部分增加新的调整规则。如果先根据初始转速的加工间隙确定了开关机状态，那么机器上的可用加工时间将减少，工序调速的空间也会相应缩短，因此本文提出的启发式规则先进行转速调整再执行开关机策略。

当初始调度在经过转速调整后得到的是一个从右到左的主动调度，想要通过调整待机时间来实现机器关机降低能耗，只能将工序向左调整。其次为了保证不产生新的待机能耗，需要固定每个机器上的首尾工序不动。具体的调整步骤分为两步：第一步按照待机时间由长到短的顺序依次选择机器，因为待机时间越长机器可以调整为关机状态的可能性越大；第二步从机器上倒数第二个工序开始，按照从右到左的顺序考虑工序的左移，并进行开关机的决策。下面将详细介绍工序的左移判断过程。

第6章 总结与展望

6.2展望

本文针对考虑两种策略的节能作业车间调度问题提出了三种启发式调度规则，但仍有很多不足之处需要在后续的研究工作中做进一步的探索与改进： 

（1）研究其他作业车间调度问题。本文是基于经典的作业车间调度问题进行研究，随着机器性能的升级一个工序可以由多个机器加工，进而衍生出柔性作业车间调度问题。在实际生产制造中，很多产品通过装配作业加工成型的，因此研究装配作业车间调度问题具有现实意义。还有考虑生产过程中各种实时事件的动态作业车间调度问题也值得研究；

（2）研究机器转速连续可调的作业车间调度问题。本文研究的机器转速是离散可调的，但是在理论上转速可以是连续的。连续的转速意味着更大的调整空间，为每一个工序设定合适的加工速度可以将待机时间降到最低；

（3）研究多目标的作业车间调度问题。本文的研究重点是验证提出的启发式规则可以有效地降低能耗，因此将求解的目标设置为在工件按时交货的前提下达到能耗最低。在后续的研究中可以加入对经济效益的考虑，增加完工时间或加工成本最小化的调度目标。

参考文献（略）

（本文摘自网络）