بهینه سازی چندهدفه مصرف انرژی و انتشار کربن در سیستم های تولید هوشمند

با افزایش روزافزون مصرف انرژی و تشدید نگرانی های زیست محیطی، بهینه سازی هم زمان مصرف انرژی، انتشار دی اکسید کربن (CO۲CO۲) و بهره وری تولید به یکی از چالش های اساسی در سیستم های تولید هوشمند مبدل شده است. هدف این پژوهش، ارائه یک مدل ریاضی چندهدفه برای زمان بندی عملیات تولید با اهداف حداقل سازی مصرف کل انرژی ماشین ها، حداقل سازی انتشار دی اکسید کربن و حداقل سازی زمان تکمیل سفارش ها (Cmax⁡Cmax) می باشد. در مدل پیشنهادی، محدودیت های عملیاتی نظیر تخصیص هر عملیات به ماشین مناسب، رعایت روابط تقدم و تاخر عملیات، ظرفیت ماشین ها و عدم هم پوشانی اجرای عملیات لحاظ شده است. به منظور حل مدل، الگوریتم مرتب سازی نامغلوب ژنتیکی نسخه دوم (NSGA−IINSGA−II) توسعه یافته و جزئیات کامل کدگذاری، عملگرهای ژنتیکی و شبه کد آن به تفصیل تشریح شده است. برای ارزیابی کارایی و صحت سنجی مدل، سه مجموعه داده در ابعاد کوچک (۵×۵)، متوسط (۱۰×۱۰) و بزرگ (۲۰×۲۰) تحلیل شده و عملکرد الگوریتم NSGA−IINSGA−II در مقایسه با الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات چندهدفه (MOPSOMOPSO) بر اساس شاخص های حجم پوشش (HVHV)، فاصله نسلی (GDGD)، فاصله نسلی معکوس (IGDIGD)، شاخص یکنواختی پراکندگی (SpacingSpacing) و زمان محاسباتی (CPU TimeCPU Time) مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین تحلیل حساسیت اثر تغییر توان مصرفی ماشین ها بر مصرف کل انرژی انجام شد. نتایج نشان می دهد که الگوریتم NSGA−IINSGA−II در مقایسه با MOPSOMOPSO از همگرایی و پراکندگی برتری بر روی جبهه پارتو برخوردار بوده و مدل پیشنهادی قادر است تعادل مناسبی میان اهداف اقتصادی، عملیاتی و زیست محیطی برقرار سازد.

کلیدواژه ها:

بهینه سازی چندهدفه ، تولید هوشمند ، مصرف انرژی ، انتشار دی اکسید کربن ، زمان بندی تولید ، الگوریتم NSGA-II ، جبهه پارتو ، توسعه پایدار.