考虑能耗的混流双边拆卸线与精英差分优化

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随着科技的不断进步,各类别科技产品的快速更新换代产生了大量废旧产品以至资源浪费。为了推动资源节约型环境友好型社会发展,我国提倡遵循资源回收再利用的可持续发展道路,大力推动再制造业的发展,通过建立高效的柔性拆卸线,确保再制造业产业化、自动化和规模化。拆卸线作为废旧产品回收的主要方式之一,作业过程需符合产品自身特性,同时具备高效、稳定、均匀等特性。为满足人们日益增长的物质需求,现代化产品具备多样性特征,且拆卸大型或受特殊位置约束的产品时,需考虑产品自身特性才能进行拆卸作业,因此传统单一产品拆卸生产方式难以满足需求。混流双边拆卸线的研究过程中分析了各类产品集中回收的影响因素与机理,考虑了产品自身特性造成的拆卸方位改变和相应的制约条件,因而更适用于多品种的大型产品拆卸。为协同优化整体拆卸过程,在传统拆卸线平衡问题的研究基础之上,从节约能耗与保障拆卸安全和环境安全角度出发,分析拆卸过程中能耗去向并加以量化,使得在开启工位数目最少、能源消耗最低和危害最小的前提下尽可能提高拆卸效率。对双边拆卸的位置特性做进一步研究,借用时间轴线性化表达优先关系约束。通过增加工位内位置约束弥补以往研究的不足。将问题拓展,在单一产品双边拆卸线平衡问题研究基础上增加拆卸模式与工位开启方式等相关约束来研究混流拆卸过程。基于不同类别双边拆卸作业模式,分别建立单一产品双边拆卸线和混流双边拆卸线数学模型,同时为确保拆卸过程中工位开启数目最少,拆卸任务分配最为均匀,回收效益最大,危害因素最小,设立相应优化目标以响应所述研究背景。针对不同作业模式下的多目标双边拆卸线平衡问题数学模型,提出一种精英差分进化算法。该算法同时采用基础差分进化算法中的随机策略和进化策略,使得算法具备全局搜索性能的同时快速收敛;采用以优胜劣汰的精英策略逐步更新种群中每一个体使得算法收敛性能大幅度增强;随机选取外部档案中个体插入到当代种群以提升种群质量;结合Pareto占优思想筛选多目标解,排除主观权重带来的影响,同时通过拥挤距离机制精简外部档案,以保障最终所得解的质量具备客观性与优越性。运用所提算法分别求解拆卸线平衡问题研究中25规模和52规模测试算例、调研所得电冰箱双边拆卸实例和新设的混流双边测试算例。通过分析与对比求解结果验证所提精英差分进化算法具备良好的求解性能与求解效率。最后,将单一产品双边拆卸线和考虑能耗的混流双边拆卸线数学模型分别应用到课题组调研的实际案例中,求解出多组较优拆卸方案,分析各工位在不同模式下的闲置指标和使用率,进一步验证混流拆卸模式的均衡性和高效性,为双边拆卸线的后续深入研究和设计提供理论基础,具有一定现实意义。
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