论文总字数：17747字

摘 要

随着科技的不断进步，工业也随之飞速的发展，传统的人工作业现在正渐渐被自动化的流水线代替，新兴的制造理念也在不断的推进，在这样的一个全球污染严重，环境形势严峻的大背景下，节能减排、绿色制造的制造业理念势在必行。在现有的研究成果与文献中，对于从供应链中的生产调度环节入手的研究很少。国内对于减少碳排放的研究多数注重新技术与设备的引入，这些方法也有着很大的效果，但是随着这些手段的广泛应用，设备与技术方面的节能空间已经越来越小，必须另寻新的方法。

因此本文主要针对供应链中的生产调度环节，研究碳排放与成本的关系。通过论述碳排放与生产调度对成本的影响，在碳排放约束下的柔性流水车间的调度问题的基础上，从而构造出一个低碳低成本调度模型。最后以遗传算法对模型进行求解，从而实现碳排放下的柔性流水车间生产调度的成本优化。

关键词：生产调度；遗传算法；碳排放

Abstract

With the continuous advancement of technology, the industry has also developed rapidly. Traditional manual operations are now gradually being replaced by automated pipelines. Emerging manufacturing concepts are also constantly advancing. In such a global environment, pollution is severe and the environmental situation is severe. Under the background of the world, the manufacturing concept of energy saving, emission reduction and green manufacturing is imperative. In the existing research results and literature, there is little research on the production scheduling link in the supply chain. Most of the domestic research on reducing carbon emissions focuses on the introduction of new technologies and equipment. These methods also have great effects. However, with the widespread application of these methods, the energy-saving space in equipment and technology has become smaller and smaller. New method.

Therefore, this article focuses on the production scheduling link in the supply chain and studies the relationship between carbon emissions and costs. By discussing the impact of carbon emissions and production scheduling on costs, a low-carbon and low-cost scheduling model is constructed on the basis of the scheduling problem of flexible flow workshops under carbon emission constraints. Finally, the model is solved by genetic algorithm, so as to realize the cost optimization of production scheduling of flexible flow workshop under carbon emission.

Keywords：Production scheduling；Genetic algorithm；Carbon emission

目 录

第1章 绪论 1

1.1 本文的研究背景 1

1.2 研究的目的以及意义 1

1.3 国内外相关研究现状 2

1.4 本文的研究内容与思路 2

第2章 生产调度问题以及其成本研究 4

2.1 生产调度对成本的影响 4

2.2 成本管理手段与方法 5

2.3 生产调度的类别与选用 6

2.4 制造型企业碳排放因素分析 7

2.5 碳排放因素对成本的影响 8

2.6 碳排放对生产调度成本的影响 8

第3章 考虑碳排放成本的柔性作业车间生产调度 10

3.1 柔性作业车间调度研究现状 10

3.2 柔性作业车间建模综述 11

第4章 基于遗传算法的低碳柔性作业车间问题 12

4.1 遗传算法相关理论 12

4.2 变量与参数定义 13

4.3 目标函数与约束条件 14

第5章 实例仿真 16

5.1 实例概述 16

5.2 实例求解与成本评价 17

第6章 总结与展望 19

6.1 本文总结 19

6.2 未来展望 19

参考文献 20

致谢 21

绪论

第一章节首先阐述本论文的研究背景，研究的目的以及意义，其次对国内外对碳排放的研究现状，并且了解方向与进展，在这些研究的基础上，借鉴前人的经验，形成本文的研究思路、结构与内容。

本文的研究背景

技在发展，文明在进步，人类迈入了一个崭新的时代，同时，对土地的开发也对环境造成了很大的压力，全球范围内，极端气候的影响不断加剧，极端天气的出现也日渐频繁，环境的污染问题日益突出。其中，最显著并与我们息息相关的是温室效应。温室效应对全球带来的危机不断加剧，其中二氧化碳气体扮演了其中的主要角色，使得热辐射无法穿透二氧化碳层，因此被滞留在大气中，使得全球温度不断升高，带来一系列严重的问题，例如南极冰川融化使海平面升高，一些沿海国家会因此消失，不止于此，温室效应还会加快物种的灭绝、极端天气的威力与持续时间也会增加。空气温室气体浓度的提升主要来源于三个方面，一是来自于农业、二是来自于城市化、三是来源于工业。而工业的高速发展导致了一半以上的温室气体由工业生产中产出，是众多温室气体来源中占比最大的一项。为缓解环境的压力，来自国际环境保护组织与各个国家都推出了相应的节能减排措施。我国的能源利用率仅为35%不到，相对于发达国家的50%左右的效率，我国有着较大幅度的落后。因此，赶上发达国家的步伐，引进了一系列新技术与设备。但是节能不仅要从设备与技术方面入手，更要从管理方面入手，从管理方面着手去朝着节能减排与降低成本的方向优化，考虑相关成本投入的前提下减少对环境的污染，使其在保证工业不断发展的同时去尽最大努力保护我们赖以生存的环境。

研究的目的以及意义

随着经济的全球化，对于各个行业来说，挑战与机遇并存。制造业也不例外，在历史上，随着时代的发展，制造业也在随之进步，从制造业形成初期的小批量定制，到现在的个性化量产，中间经历了三个过程，分别是标准化生产、大批量标准化生产和大批量定制。每一阶段的发展都是为了应对时代的变化与当时市场的需求，如果赶不上这些变化，就会面临着淘汰。如今，制造业面临的问题是在能在高效率高质量生产，并尽量降低各个环节成本的同时去减少生产对环境产生的压力。生产调度问题不仅是降低成本保持效率的关键，同时也是节能减排的关键。节能减排不仅是企业对自身的要求，更是国家乃至世界对制造行业的要求，也成为了如今的研究方向。

随着节能减排政策的不断推进，产生影响的不只有环境，还有能源消耗型企业，其中最显著的是企业的各项成本，企业在生产的过程中，必须顾及到温室气体排放的成本，从而帮助估计制造成本、减少对环境的影响。通过分析产品生产周期中的物流和成本，总结出生产过程中成本投入、成本损失以及对环境破坏的主要因素，从这些有用的信息中分析得出控制成本的主要方式，而生产调度作为企业生产过程中普遍会遇到的问题与成本管理的重要环节，更加应当着重考虑，所谓生产调度，即通过合理的编排各个工件的加工顺序、确定每个工序的开始和截止的时间，在满足各个生产条件约束的同时，减少机床的空转工作时间，提高机床的利用效率，得到期望的指标。从物质的投入到产出的过程中提炼有效的信息，从而核算并且控制制造型企业的成本。因此，研究节能减排环境下的企业成本管理，对企业未来发展有着深远的意义。

国内外相关研究现状

我国对碳排放政策的试点研究起始于2011年，其经验参考与欧盟，迄今为止时间不长，因此国内对于有关碳排放与成本之间关系的研究起步较晚，因此，大多数企业目前还对车间内有关碳足迹的各种成本核算不能达到特别准确的水平。对于因碳减排政策下生产调度产生的相关成本的研究也较少，因此没有可以直接提供给企业参考的成熟的模型。相对应的，企业也缺乏对相关数据的披露工作，国内的相关研究人员也对数据披露的研究文献较少。而且有关碳排放与企业成本之间的关系的研究也需数据的支持，这些数据关系着企业的管理人员能否做出科学的决策，由此可见，此项研究对于企业来说迫在眉睫。其中，杨晓冬[^[1]]从会计学的角度出发，考虑环境经济学中的环境成本管理，为企业提出碳排放成本的核算方法。宋迎春[^[2]]通过物质流成本法，将碳排放成本核算的内容分为化石燃料燃烧、原料煅烧、生产用电三部分进行研究。

由于碳排放成本核算的研究思想最早起源于国外，因此，国外对于该方面的相关理论相对于国内来说比较健全。其在成本的核算模型中，也对各项成本进行了细致的类别划分，其中，较为广泛认可的有Veronica[^[3]]的成本核算模型，该模型从生产的各个环节与以碳为主的物质流动来将企业中的各项成本进行分类，大多数国外企业也可以在其研究的相关理论的基础上对企业内碳排放下生产调度的相关成本有一个较为详细的核算，这更便于对企业内部的成本进行管理，将企业的利润最大化。

本文的研究内容与思路

基于对现有研究成果的梳理，本文将对已有的文献进行综述，通过三个方面包括：生产调度问题中成本研究、碳排放因素的研究、碳排放因素对各种成本的影响的总结与综述，将碳排放的成本与生产调度的成本相结合，并通模型来体现成本管理的重要性，通过数据来使企业便于对相关的成本分析，并影响最终的决策。主要研究内容如下：

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