بهینهسازی مقاوم چندهدفه تولید تحت عدمقطعیت تقاضا، دسترسپذیری ماشینآلات و قیمتهای پویای انرژی با استفاده از دادههای واقعی صنعتی
کلمات کلیدی:
بهینهسازی تولید, بهینهسازی مقاوم, عدمقطعیت تقاضا, دسترسپذیری ماشینآلات, قیمتگذاری پویای انرژیچکیده
سیستمهای تولیدی بهطور فزایندهای تحت تأثیر عدمقطعیت همزمان در تقاضای مشتریان، دسترسپذیری ماشینآلات و شرایط بازار انرژی قرار دارند؛ موضوعی که ضرورت توسعه چارچوبهای بهینهسازی را برای هماهنگسازی کارایی عملیاتی، تابآوری و عملکرد اقتصادی مرتبط با انرژی افزایش داده است. پژوهش حاضر یک چارچوب مقاوم برای بهینهسازی چندهدفه تولید در محیطهای تولیدی ارائه میکند که در آن تصمیمهای تولید باید در برابر تغییرات تقاضا، دسترسپذیری ماشینآلات و قیمتهای پویای برق عملکرد مناسبی داشته باشند. چارچوب پیشنهادی، برنامهریزی تولید، تخصیص ظرفیت ماشینآلات، انعطافپذیری عملیاتی و هزینههای وابسته به زمان انرژی را در یک ساختار بهینهسازی یکپارچه ترکیب میکند. عدمقطعیت تقاضا با استفاده از مجموعههای عدمقطعیت مبتنی بر سناریو نمایش داده شده، دسترسپذیری ماشینآلات بهعنوان یک محدودیت عملیاتی پویا در نظر گرفته شده و قیمت برق نیز بهصورت پارامتری وابسته به زمان وارد مدل شده است. مدل بهینهسازی بهصورت همزمان هزینه تولید، هزینه انرژی، زمان تکمیل تولید و عملکرد مرتبط با خدمترسانی را مورد توجه قرار میدهد و امکان ارزیابی صریح مبادلات میان اهداف متعارض را فراهم میسازد. یک سازوکار حل مقاوم برای شناسایی برنامههای تولیدی توسعه یافته است که بهجای بهینهسازی صرفاً برای یک سناریوی قطعی، عملکرد قابل قبول را در شرایط عملیاتی مختلف حفظ میکند. در تحلیل تجربی، مشاهدات مربوط به تولید، ظرفیت، دسترسپذیری ماشینآلات و قیمت برق برای ایجاد یک محیط تصمیمگیری تولید چنددورهای مورد استفاده قرار گرفتهاند. چندین سناریوی عملیاتی برای بررسی حساسیت برنامه تولید بهینه نسبت به نوسانات تقاضا، عدمدسترسپذیری ماشینآلات و نوسان قیمت انرژی ارزیابی شدهاند. نتایج نشان میدهد که وارد کردن همزمان چند منبع عدمقطعیت در فرآیند بهینهسازی تولید میتواند تخصیص تولید و تصمیمهای زمانبندی را در مقایسه با برنامهریزی قطعی بهطور معناداری تغییر دهد. همچنین، چارچوب پیشنهادی نشان میدهد که افزایش تابآوری عملیاتی الزاماً به افزایش متناسب هزینه تولید منجر نمیشود، بهویژه هنگامی که انعطافپذیری تولید بهصورت راهبردی در دورههایی با قیمت مناسبتر انرژی تخصیص یابد. این چارچوب مبنایی کمی برای ایجاد توازن میان کارایی اقتصادی، تابآوری عملیاتی و تصمیمهای تولید انرژیمحور فراهم میکند و میتواند بهعنوان ساختاری مقیاسپذیر برای پشتیبانی از تصمیمگیری در سیستمهای تولیدی پیچیده با عدمقطعیتهای متقابل عملیاتی مورد استفاده قرار گیرد.
مراجع
Elyasi M, Altan B, Ekici A, Özener OÖ, Yanıkoğlu İ, Dolgui A. Production planning with flexible manufacturing systems under demand uncertainty. International Journal of Production Research. 2024;62(1-2):157-170. doi:10.1080/00207543.2023.2288722.
Wang Y, Su J. A data-driven robust optimization method based on scenario clustering for PVC production scheduling under uncertainty. Computers & Chemical Engineering. 2024;188:108782. doi:10.1016/j.compchemeng.2024.108782.
Lv Q, Wang L, Li Z, Song W, Bu F, Wang L. Robust optimization for integrated production and energy scheduling in low-carbon factories with captive power plants under decision-dependent uncertainty. Applied Energy. 2025;379:124827. doi:10.1016/j.apenergy.2024.124827.
Burmeister SC, Guericke D, Schryen G. A memetic NSGA-II for the multi-objective flexible job shop scheduling problem with real-time energy tariffs. Flexible Services and Manufacturing Journal. 2024;36:1530-1570. doi:10.1007/s10696-023-09517-7.
Wang J, Wu C, Peng Y. Multi-objective scheduling for an energy-efficient flexible job shop problem with peak power constraint. Applied Soft Computing. 2024;167(A):112330. doi:10.1016/j.asoc.2024.112330.
Oukil A, Emrouznejad A, El-Bouri A. Energy-aware job scheduling in a multi-objective production environment: An integrated DEA-OWA model. Computers & Industrial Engineering. 2022;168:108065. doi:10.1016/j.cie.2022.108065.
Sagar KV, Jerald J, Khan MA. An energy-aware optimisation model to minimise energy consumption and carbon footprint in a flexible manufacturing system. International Journal of System Assurance Engineering and Management. 2023;14:1-12. doi:10.1007/s12008-023-01352-2.
Yang M, Wang J, Chen Y, Zeng Y, Su X. Data-driven robust optimization scheduling for microgrid day-ahead to intra-day operations based on renewable energy interval prediction. Energy. 2024;313:134058. doi:10.1016/j.energy.2024.134058.
Hu K, Wang B, Feng Y, Cao S, Wang L, Li W. Robust optimal scheduling of integrated energy systems considering multiple uncertainties. Energy Science & Engineering. 2023;11(10):3413-3433. doi:10.1002/ese3.1530.
Silva-Rodriguez L, Sanjab A, Fumagalli E, Virag A, Gibescu M. A light robust optimization approach for uncertainty-based day-ahead electricity markets. Electric Power Systems Research. 2022;212:108281. doi:10.1016/j.epsr.2022.108281.
Eingartner A, Naumann S, Schmitz P, Worthmann K. Adjustable robust energy operation planning under uncertain renewable energy production. Energies. 2024;17(8):1917. doi:10.3390/en17081917.
Wang H, et al. Energy-efficient flexible job shop scheduling problem considering discrete operation sequence flexibility. Swarm and Evolutionary Computation. 2024;84:101421. doi:10.1016/j.swevo.2023.101421.
دانلود
چاپ شده
شماره
نوع مقاله
مجوز
حق نشر 2025 مجله علمی مطالعات پژوهشی در علوم مهندسی آینده

این پروژه تحت مجوز بین المللی Creative Commons Attribution 4.0 می باشد.


