炼钢连铸混合智能优化调度方法及应用

针对多阶段、多设备以及精炼工序重数不同的炼钢连铸生产调度问题,建立了综合考虑工序设备指派和作业时间安排的非线性规划模型,提出了基于专家系统的设备指派、基于人机交互的邻域搜索与基于模型转换的时间优化相结合的三阶段炼钢连铸混合智能优化调度方法.该调度方法应用于国内某大型钢厂的生产调度,在减少钢水冗余等待时间、提高设备负荷率方面获得显著成效.     

基于图形化编辑平台的炼钢连铸动态调度仿真系统

大型钢铁企业炼钢连铸生产工艺复杂、设备众多、生产过程存在随机因素和不确定性因素,因此,充分发挥经验丰富的调度专家在生产过程中的决策作用显得尤为重要.研究了炼钢连铸动态调度策略,在此基础上开发了基于图形化编辑平台的炼钢连铸动态调度仿真系统,综合集成了扰动设定、扰动发生、动态跟踪、扰动识别、人机交互和模型优化功能.利用在线数据,进行了离线仿真.仿真结果表明:该软件提供的图形化编辑集成平台可以实现对计划快速、有效的动态优化调度,同时为深入研究炼钢连铸动态调度方法提供了集成的实验平台.     

基于宽度柔性的连浇组批计划模型及算法

高效的利用连铸生产设备的能力是炼钢—连铸生产计划优化技术的主要目标。在描述了炼钢—连铸生产计划调度编制步骤的基础上,重点分析连铸计划编制中问题。针对未充分利用虚拟板坯区间宽度属性及炉次区间宽度因素,并同时考虑浇次中炉次间钢级限制、连浇规程、中间包使用寿命限制、浇铸宽度跳跃限制的条件,建立了连铸计划优化数学模型。根据模型的特点,以蚁群优化算法为基础,设计了双层蚁群优化求解算法,并采用实际生产数据对模型及算法的有效性进行了验证。     

炼钢-连铸生产优化重调度方法

炼钢-连铸生产过程中存在扰动,致使很多时候生产不能按原调度计划进行,需要进行重调度.重调度时存在正在生产的炉次计划,因此重调度问题比静态调度问题更具有复杂性.将具有相同精炼重数的炼钢-连铸生产重调度问题归结为一个复杂的混合Flow Shop调度问题,考实际生产约束,以最小化最大完成时间为目标建立了重调度模型,采用了启发式规则和遗传算法相结合的优化方法求解.利用实际生产数据对重调度方法进行了验证和分析,结果显示了重调度方法的有效性.     

混合Jobshop炼钢-连铸重调度方法及其应用

炼钢-连铸生产过程中加工设备起、停时间经常会出现严重延迟,导致调度计划不可行. 目前人工调整,存在响应速度慢和调整结果不优化的问题. 对炼钢-连铸混合Jobshop重调度问题进行了分析,提出了正在作业炉次已分配设备不变的重调度方法. 并提出了求解策略,将原调度分解为两个子调度问题. 引入炉次操作状态参数β,建立了正在作业炉次的时间修正模型,构造了启发式方法进行求解.对于未作业炉次,建立了多目标非线性0-1 整数规划模型,构造了并行逆推启发式算法进行设备指派,采用线性规划求解各操作的开工时间.基于上述方法开发了动态调度软件应用于国内某大型钢铁企业,在缩短动态调度时间、减少钢水冗余等待时间方面取得了显著成效.     

连铸连轧和冷装热轧并存环境下的炼钢2连铸生产调度模型与算法

针对连铸连轧和冷装热轧并存环境下的炼钢-连铸生产调度问题,建立了基于浇次开浇时间的炉次指派和作业排序模型.在该模型中,通过浇次开浇时间单位提前/拖期成本的惩罚值的控制可以协调炼钢-连铸和热轧生产环节之间的匹配关系.对所建立的模型,提出了基于遗传算法和线性规划的实用算法,并给出了源于实际生产数据的计算实例.     

基于VRPTW-AT模型的钢包优化调度方法

在炼钢-连铸生产过程中,钢包的优化调度对减少钢铁生产的热能消耗,提高生产效率具有重要作用.将钢包调度问题归结为任务带有时间窗、车辆带有调整时间的车辆路径问题(vehicle routing problem with time windowsand adjustment time,VRPTW-AT).根据钢包服务钢水过程的约束建立了钢包调度问题的数学模型,针对模型特点提出了分散搜索(scatter search,SS)算法.基于国内某钢铁企业生产实绩做测试案例,对SS算法的优化效果与钢厂生产的实际数据进行了对比分析,实验结果表明了模型和算法的有效性.     

基于约束联动的炼钢-连铸动态调度

为了解决炼钢-连铸生产动态调度中调度约束繁杂、多变的问题, 分析了炼钢-连铸动态调度约束集, 提出了约束联动的方法来实现快速的人机交互动态调度, 并在此基础上建立了约束联动的动态调度数学模型和调度算法, 最后结合实例说明了约束联动动态调度方法的有效性.     

时空约束下连铸车间天车调度的多目标建模与求解

针对钢厂炼钢-连铸车间天车调度的时空约束下NP难问题特点,考虑重钢包和空钢包吊运任务,以所有吊运任务等待被运输时间最短、总运输时间最短、天车之间负载时间差异最小为优化目标,按作业跨中多台天车执行吊运任务的时间空间约束、天车运行安全约束条件满足等为约束方程,建立了天车调度模型.设计了天车调度规则用于抽象表达其运行特征,即按吊运任务与天车的相对位置关系确定各天车与任务的匹配度,作为选择天车的指导;按天车状态及位置更新规则描述天车运行过程;按任务种类与预计起止时间先后确定吊运任务的优先级,作为天车运行过程中利用天车被动运输进行冲突消解的依据.设计了与模型特征相适应的改进遗传算法进行求解,采用某钢厂连铸跨的生产数据进行检验,通过与禁忌搜索法进行对比,证实了改进遗传算法的可行性和有效性,能够为生产过程中的天车调度提供指导.     

反向仿真以及在JIT生产调度中的应用

提出反向仿真的思想,解决准时制(JIT)生产企业的生产调度问题.反向仿真将优化算法和仿真验证融合在一起,能够较好地克服反向调度和前向仿真的缺点,直接获得较好的调度计划.最后以炼钢连铸生产调度为例,介绍反向仿真的实现方法.结果表明,该方法是一种解决JIT生产调度的新思路.     

带搬运时间的批量生产制造系统生产作业计划方法

为给考虑搬运时间的批量生产制造系统中的同类型工件制定生产作业计划,对批量工件的加工与搬运时间、搬运车辆调度和工件移动方式决策等问题进行深入研究.构建同类型批量工件在不同移动方式中的加工与搬运时间模型并设计相应的计算流程图.建立基于生产周期和搬运车辆总投入数量两个决策目标的工件移动方式决策模型.研究结果表明:本研究可有效选择工件移动方式,可为考虑搬运时间的同类型批量工件制定精确的生产作业计划,并可对搬运车辆进行合理调度.     

炼钢一连铸调度模型参数优化设定方法

针对炼钢-连铸调度模型的系数由人工经验给出,缺乏科学依据的现状,提出了基于正交设计的调度模型参数(系数)优化设定方法.通过对试验结果的方差分析给出了各参数对调度目标影响程度.利用工业实际生产数据进行测试,结果表明:所提方法可以在短时间内找到目标函数系数的最优设定值,由方差分析确定的模型参数对目标函数的影响程度与现场实际相吻合.通过与人工经验值进行比较,验证了所提方法的合理性和有效性.     

钢包调度仿真软件包的设计与实现

钢包的优化配备对于钢铁生产过程中的节能，降耗起着重要的作用。针对钢包调度过程的复杂性，难于建立精确数学模型的特点，从钢包调度专家经验中提取钢包选配规则，建立钢包优化配备的优先级，基于规则和优先级混合编制策略开发了钢包调度仿真软件包，讨论了其结构和功能。为方便现场调度专家随时监控钢包的行为，开发了可视化钢包动态模拟画面，利用在线数据，进行离线仿真。经某钢厂在线测试结果表明：该软件可以提高钢包计划编制的精度，减少钢包在线调整的次数，充分利用红包以达到了节能、降耗的作用，为进一步在工程上应用奠定一定的基础。     

平顺移动模式下考虑加工时间与调整时间可分离的多目标流水车间批量调度

对平行顺序移动模式下考虑加工时间与调整时间可分离的多目标流水车间批量调度问题展开研究.构建以加工制造设备总停机次数、批量工件生产周期以及搬运批量工件的总次数为决策目标的基于分层序列法的多目标决策模型,利用该模型可确定批量工件的最优加工排序方案.建立平行顺序移动模式的加工与调整时间模型,该模型是求解生产周期的基础,也是为批量工件的最优调度方案制定生产作业计划的依据.提出并设计平行顺序移动模式下考虑加工时间与调整时间可分离的禁忌搜索算法对问题进行求解.研究结果表明:本研究可为平顺移动模式下考虑加工时间与调整时间可分离的批量生产流水车间选出批量工件的最优调度方案,同时可为批量工件的加工和加工制造设备的调整制定精确的生产作业计划.     

连续过程生产调度的研究策略

针对连续行业生产调度的特点,给出连续过程生产调度的一般描述、功能结构和动态调度机制。提出应用网络模型进行生产过程结构的分析和求解,阐明了生产调度系统的实现策略、并基于连续行业的生产方式及市场特征,给出了连续过程的四类基本生产模式。     

面向服务的钢铁生产计划仿真平台

为了从系统的角度验证炼钢、连铸、热轧生产计划编制模型、算法及计划编制流程,基于面向服务的软件结构体系,提出了钢铁生产计划仿真平台的框架,该框架分为计划层、调度层、仿真层、数据接口层、数据服务层、协调层,并给出平台的网络结构。采用O/RMapping技术结合CodeSmith实现数据接口层,Web Service实现计划层、调度层、仿真层功能,Agent实现协作层。以炉次计划模型、连铸计划模型、中间包计划模型为例验证仿真平台的可行性,并为工程化、产品化软件奠定基础。