[发明专利]考虑超低待机的流水车间能耗调度方法、系统及终端设备

说明书

本公开提供了一种考虑超低待机状态的流水车间能耗调度方法、系统及终端设备，以最小化能耗为目标，求解工件集的各道工序在机床集上的加工顺序，形成考虑超低待机的流水车间调度问题模型；以不延长机床现有完工时间为前提，通过平移工序，调整工序前后加工间隔时长，将待机状态转化为超低待机状态和停机状态，根据平移后的工序求解流水车间调度问题模型，根据求解值不断优化平移工序，直到求解值满足设定阈值。本公开能够实现待机状态向超低待机状态和停机状态的转化，进一步降低流水车间能耗。

技术领域

本公开涉及一种考虑超低待机的流水车间能耗调度方法、系统及终端设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着能源短缺和环境问题的日益突出，低碳节能的生产运作方式引起了学术界的高度关注。流水车间作为典型的机械加工系统，其基础耗能设备机床运行过程耗能巨大并间接产生大量二氧化碳。研究表明，机床在运行过程中，具有多源动态的功率特性，根据加工任务切换机床功率状态，是实现流水车间节能的重要方法。

流水车间能耗主要由机床加工状态和待机状态能耗组成，机床的功率的变化与其内部系统性能、部件运行情况和加工参数变化有关。目前一部分文献研究集中于降低机床加工状态的功率，忽略了待机状态功率对机床能耗的影响。研究表明，机床的能源利用效率普遍较低，以加工中心为例，用于切削的能耗仅占总能耗的14.8％，而数控磨床也只有65.8％。现有文献指出数控机床待机能耗主要由基础单元、伺服装置和辅助单元产生，基础单元用于保证机床正常运行，而伺服装置和辅助单元在待机状态下是不必要的；同时，待机状态辅助单元耗能比伺服装置要多，实现机床待机状态辅助单元优化控制能够降低待机功率；也有文献指出依据加工间隔时长将待机状态切换至停机状态，能够降低机床8％到30％的能耗，但频繁启停会对机床寿命产生一定影响。

综上可见，目前流水车间能耗调度主要通过将待机状态切换为停机状态，实现机床加工、待机和停机不同功率状态的优化配置。但是，采取的停机策略会导致机床频繁启停，影响机床寿命和加工精度，且机床在待机状态下仍存在辅助单元能量过量供给问题。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种考虑超低状态的流水车间能耗调度方法、系统及终端设备，本公开基于机床超低待机状态，以流水车间节能为目的，通过关闭待机状态下不必要的辅助部件，实现不完全关闭机床情况下降低待机功率，避免机床频繁启停；另外，本公开还通过基于工序平移的节能策略控制工序间的时间间隔，实现考虑超低状态的流水车间待机状态向超低待机状态和停机状态的转化，并将基于工序平移的节能策略与遗传算法结合，求解考虑超低状态的流水车间能耗调度问题。

首先为方便本领域技术人员理解技术方案，进行名词解释如下：

流水车间：具体包括机床集，机床集内包括多个数控机床部件，每个数控机床部件分为加工单元、辅助单元、机床控制单元和基础单元四部分，其中：

加工单元，指在整个加工过程中，直接执行加工动作的设备；

辅助单元，指在加工过程中，起到辅助加工的设备，如照明、给料排料、排屑回收等设备；

机床控制单元，指在加工过程中，对其他单元进行控制指令生成、传输和控制的元件；

基础单元，是指在数控机床部件处于非停止状态时，必须存在并运转的设备，如散热系统、电柜设备等。

超低待机状态：是在待机状态基础上，通过关闭机床系统中的可编程逻辑控制器和位置控制装置，进而完全关闭主轴单元和进给轴单元的驱动装置、主轴单元和进给轴单元的电机和辅助单元，仅开启基础单元和部分数控系统，以避免待机状态出现辅助单元过量供给的现象。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种考虑超低待机的流水车间能耗调度方法，包括以下步骤：