離散制造系統高能效多目標優化的內涵是綜合考慮時間、成本、質量等經濟性指標的同時追求能量效率最高，以實現制造系統能量效率的優化和提升。它是一個涉及工藝參數優化、工藝路線優化、刀具路徑規劃、機床設備優選、數控加工程序優化、生產調度優化等眾多環節的復雜決策過程。離散制造系統各環節高能效多目標優化問題以及多個環節的集成優化問題往往具有多變量、多維度、多約束、非線性、動態性等特點，因此離散制造過程高能效多目標優化決策面臨諸多挑戰，主要涉及模型建立與優化方法研究兩個關鍵難點。

目前，在離散制造系統單個環節高能效多目標優化模型方面已取得了一定研究進展。如VELCHEV等基于經驗公式建立了工藝參數與機床能耗關聯模型，基于機床能耗構建了工藝路線能效優化模型。但由于工藝參數、工藝路線、刀具路徑等與離散制造系統能量消耗之間映射機理復雜，所建數學優化模型普遍面臨建模流程復雜、模型精度不高、相關參數獲取困難等問題。此外，實際制造系統往往具有不確定性和動態性等特點，如何系統地解決多目標優化與優化決策方案魯棒性、穩定性之間的矛盾，建立基于不確定事件的高能效多目標優化模型也是一項極具挑戰性的工作。

在面向能效的離散制造系統多個環節多目標集成優化模型建立方面，涉及對各環節涉及的多變量、多約束、多目標等進行系統化整合。除需要建立單個環節的能耗關聯模型外，還需深入研究多個環節集成時各環節間的相互作用關系，以及多個環節集成后對能耗的影響規律。學者們對集成能效優化問題做出了初步嘗試，建立了工藝路線與生產調度集成多目標優化模型，建立了考慮能耗的工藝參數與生產調度集成多目標優化模型，但仍有許多諸如集成優化建模時各環節間的資源沖突、規劃與實施的時差沖突、集成優化方案的動態適應性等問題尚未很好解決，如何協調各子環節的優化過程使得制造過程整體能效最優，是一個需要系統優化的難題。

面向能效的離散制造系統單個環節和多環節集成多目標優化，是典型的NP-hard問題，目前仍缺乏有效的多目標能效優化方法。很多學者常通過構造評價函數，將多目標優化問題轉換為求解單目標評價函數問題。但是，如何合理構造評價函數，是其中需要解決的關鍵問題。同時，一些學者采用優化算法(如粒子群算法、人工蟻群算法等)對多目標問題進行并行求解，但是該優化過程往往會產生很多帕累托解，如何在追求離散制造過程高能效的同時不犧牲其他目標，從有效解集中選擇能效滿意度最高的最優解，需要進一步探索。

此外，由于離散制造系統能效優化模型多涉及高維度、多變量決策，隨著維度與變量數量的增加，優化計算的工作量呈指數增加，如何提高優化方法效率也是需要進一步研究的熱點。由上述分析可知，離散制造系統高能效多目標優化涉及內容較多、面臨的難點問題復雜，是離散制造系統能量效率研究的另一個技術難題。

注：文章內的所有配圖皆為網絡轉載圖片，侵權即刪！