节能生产调度问题的建模与分解优化

作者: 丁见亚

出版社: 清华大学出版社

出版时间: 2022-06

版次: 1

ISBN: 9787302602361

定价: 99.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

分类: 工程技术

6 张插图图片

随着化石能源的快速消耗与全球变暖现象加剧，节能制造已成为世界各国共同关注的重要议题。《节能生产调度问题的建模与分解优化》研究节能生产调度背景下生产指标与能耗指标的权衡优化；结合不同能耗指标或约束提出多类规划模型，并采用分解优化思路进行模型求解；最后介绍钢铁生产加热炉群节能调度应用。丁见亚，2008-2012年就读于清华大学自动化系获学术学位，2012-2018年于清华大学获得控制科学与工程博士学位，研究方向为运筹优化与机器学习。曾获清华大学优秀博士论文一等奖，北京市优秀毕业生等称号。累计发表学术论文16篇，累计被引用400余次。第1章  绪论  1

1.1  研究背景与意义  1

1.2  国内外研究现状  3

1.2.1  节能生产调度模型  4

1.2.2  调度模型常用求解方法  13

1.2.3  对现有模型与求解方法的思考 19

1.3  主要研究内容  20

第2章  制造期约束下的能源成本调度优化   23

2.1  引言   23

2.2  问题建模  25

2.2.1  数学模型   26

2.2.2  问题复杂度   31

2.3  模型分解与优化  32

2.3.1  Dantzig-Wolfe分解方法 32

2.3.2  单机调度子问题 34

2.3.3  列生成启发式算法 41

2.3.4  多目标优化模型求解 43

2.4  计算实验 45

2.4.1  测试数据生成  45

2.4.2  模型与算法性能测试   48

2.4.3  多目标优化实验效果   50

2.4.4  管理启示和环境影响   52

2.5  小结  55

第3章  峰值功率约束下的制造期调度优化   56

3.1  引言 56

3.2  问题建模 59

3.2.1  问题描述   59

3.2.2  时间离散化模型   60

3.2.3  离散事件点模型   62

3.2.4  基于工件排序的离散事件点模型   66

3.3  问题性质与分解   68

3.3.1  结构性质分析 68

3.3.2  子问题求解 72

3.4  贪婪迭代算法 75

3.4.1  初始解生成过程 76

3.4.2  解构重构过程  76

3.4.3  邻域搜索过程  77

3.4.4  接受准则与终止条件 79

3.4.5  算法完整流程  80

3.5  计算实验  81

3.5.1  规划模型性能比较  81

3.5.2  贪婪迭代算法性能验证 85

3.5.3  峰值能耗水平对制造期的影响   89

3.6  小结 90

第4章  制造期与总能耗的多目标调度优化  92

4.1  引言  92

4.2  数学模型与问题性质   95

4.2.1  数学模型   95

4.2.2  结构性质分析  99

4.3  问题分解与子问题优化 101

4.3.1  原始NEH插入  101

4.3.2  节能调速及工件插入子问题  103

4.3.3  基于规划模型的节能调速  109

4.4  主问题求解   111

4.4.1  多目标NEH算法   112

4.4.2  多目标贪婪迭代算法 113

4.5  计算实验   116

4.5.1  多目标NEH插入有效性评价  117

4.5.2  元启发式算法性能比较   120

4.6  小结  126

第5章  钢铁生产加热炉群节能调度优化及其应用   128

5.1  引言   128

5.2  背景介绍   130

5.3  问题建模   132

5.3.1  问题描述 132

5.3.2  数学模型 134

5.4  模型分解与优化 137

5.4.1  线性规划子问题 137

5.4.2  邻域结构分析 139

5.4.3  变邻域搜索算法   143

5.5  优化下界估计   145

5.6  计算实验  147

5.6.1  算法性能分析 149

5.6.2  生产指标与能耗指标权衡 152

5.7  小结  154

第6章  总结与展望   155

6.1  主要研究成果   155

6.2  分解优化思路总结   157

6.3  研究展望 159

参考文献  160

在学期间发表的学术论文与研究成果   176

致谢   179
内容简介:
随着化石能源的快速消耗与全球变暖现象加剧，节能制造已成为世界各国共同关注的重要议题。《节能生产调度问题的建模与分解优化》研究节能生产调度背景下生产指标与能耗指标的权衡优化；结合不同能耗指标或约束提出多类规划模型，并采用分解优化思路进行模型求解；最后介绍钢铁生产加热炉群节能调度应用。
作者简介:
丁见亚，2008-2012年就读于清华大学自动化系获学术学位，2012-2018年于清华大学获得控制科学与工程博士学位，研究方向为运筹优化与机器学习。曾获清华大学优秀博士论文一等奖，北京市优秀毕业生等称号。累计发表学术论文16篇，累计被引用400余次。
目录:
第1章  绪论  1

1.1  研究背景与意义  1

1.2  国内外研究现状  3

1.2.1  节能生产调度模型  4

1.2.2  调度模型常用求解方法  13

1.2.3  对现有模型与求解方法的思考 19

1.3  主要研究内容  20

第2章  制造期约束下的能源成本调度优化   23

2.1  引言   23

2.2  问题建模  25

2.2.1  数学模型   26

2.2.2  问题复杂度   31

2.3  模型分解与优化  32

2.3.1  Dantzig-Wolfe分解方法 32

2.3.2  单机调度子问题 34

2.3.3  列生成启发式算法 41

2.3.4  多目标优化模型求解 43

2.4  计算实验 45

2.4.1  测试数据生成  45

2.4.2  模型与算法性能测试   48

2.4.3  多目标优化实验效果   50

2.4.4  管理启示和环境影响   52

2.5  小结  55

第3章  峰值功率约束下的制造期调度优化   56

3.1  引言 56

3.2  问题建模 59

3.2.1  问题描述   59

3.2.2  时间离散化模型   60

3.2.3  离散事件点模型   62

3.2.4  基于工件排序的离散事件点模型   66

3.3  问题性质与分解   68

3.3.1  结构性质分析 68

3.3.2  子问题求解 72

3.4  贪婪迭代算法 75

3.4.1  初始解生成过程 76

3.4.2  解构重构过程  76

3.4.3  邻域搜索过程  77

3.4.4  接受准则与终止条件 79

3.4.5  算法完整流程  80

3.5  计算实验  81

3.5.1  规划模型性能比较  81

3.5.2  贪婪迭代算法性能验证 85

3.5.3  峰值能耗水平对制造期的影响   89

3.6  小结 90

第4章  制造期与总能耗的多目标调度优化  92

4.1  引言  92

4.2  数学模型与问题性质   95

4.2.1  数学模型   95

4.2.2  结构性质分析  99

4.3  问题分解与子问题优化 101

4.3.1  原始NEH插入  101

4.3.2  节能调速及工件插入子问题  103

4.3.3  基于规划模型的节能调速  109

4.4  主问题求解   111

4.4.1  多目标NEH算法   112

4.4.2  多目标贪婪迭代算法 113

4.5  计算实验   116

4.5.1  多目标NEH插入有效性评价  117

4.5.2  元启发式算法性能比较   120

4.6  小结  126

第5章  钢铁生产加热炉群节能调度优化及其应用   128

5.1  引言   128

5.2  背景介绍   130

5.3  问题建模   132

5.3.1  问题描述 132

5.3.2  数学模型 134

5.4  模型分解与优化 137

5.4.1  线性规划子问题 137

5.4.2  邻域结构分析 139

5.4.3  变邻域搜索算法   143

5.5  优化下界估计   145

5.6  计算实验  147

5.6.1  算法性能分析 149

5.6.2  生产指标与能耗指标权衡 152

5.7  小结  154

第6章  总结与展望   155

6.1  主要研究成果   155

6.2  分解优化思路总结   157

6.3  研究展望 159

参考文献  160

在学期间发表的学术论文与研究成果   176

致谢   179