基于多目标优化的炼钢-连铸生产智能调度模型与算法

针对现有数学规划模型和算法对设备冲突欠缺直接、有效的处理方法问题,应用多目标优化的基本思想,建立了新的炼钢-连铸生产智能调度模型,将炼钢-连铸生产调度问题转化为具有两个目标的多目标优化问题,其中,第1个目标为最小化全厂完工时间与所有炉次等待时间,第2个目标由不能消解的设备冲突时间转换得到,这样利用多目标优化方法的先天优势来克服传统方法的不足,并设计了基于多目标进化算法NSGA-Ⅱ的求解算法;此外,针对设备冲突困境,还提出了一种基于等待时间松弛的冲突消解方法,通过迭代松弛调整炉次的等待时间长度完全消解设备冲突。在国内某大型转炉炼钢厂的应用实践表明了所提模型和算法的有效性。     

基于JIT的炼钢-连铸生产调度模型研究

在连铸工艺、设备资源等约束条件下,为提高炼钢-连铸生产效率,避免人工调度,炼钢-连铸作业的精准调度已成为钢铁行业迫切的需求.通过对某炼钢厂现场调研,整合流程信息和时间数据,基于JIT提炼出炼钢-连铸生产调度的核心问题--炉机节奏匹配;进一步构建起基于柔性 Jobshop的炼钢-连铸调度系统模型和数学模型以及基于最小松弛时间的调度规则;最后用Lekin仿真调度实例,并将仿真结果与实际生产调度数据进行了分析和比对.实验数据表明了模型的正确性.     

炼钢连铸生产计划调度一体化的仿真优化模型

为解决炼钢-连铸生产计划制定的可执行性与调度过程的时间不确定性影响问题,建立了一种计划调度一体化的仿真优化模型。模型以炼钢生产流程中的物流为对象,将连铸的连浇批量计划完成作为仿真的目标导向,同时考虑了过程的实时信息,并将生产调度原则抽象作为仿真模型的局域演化规则;模型可根据生产目标、过程信息按局域规则进行工位状态更新和物流迁移,从而实现目标导向下的自组织仿真。对于任意设定的时间范围,通过仿真模型的一次连续演化即得到可执行的炼钢连铸炉次计划,即初始调度方案。以某钢厂8h的生产实际数据检验了该仿真优化方法的有效性。     

轨道路径约束的散货卸船机调度优化策略

基于对卸船机调度特征的描述,建立了以最小化卸载作业完成时间为目标的卸船机调度优化模型,设计了混合遗传算法组件以获得问题近似最优解,通过松弛原问题中的难约束,推导了松弛问题的下界并作为原问题的下界.同时,对具有不同规模的问题进行实例计算与分析.结果表明,所设计的混合遗传算法能够在可接受的计算时间内获得合理的解.     

钢厂炼钢-连铸生产调度及重计划方法

为解决炼钢-连铸生产调度中扰动情况下的重计划编制问题,提出一种按扰动时的作业计划是否已开始执行进行作业计划的分类,并分别采用正向时间并行顺推算法与反向基于遗传算法和时间并行倒推的混合优化算法进行炉次计划的重计划。利用某钢厂8 h的实际生产作业计划数据进行的验证结果表明:该方法能快速得到高质量的可执行炼钢-连铸生产重计划与调度方案。     

基于“炉-机匹配”的炼钢-连铸过程多工序运行仿真

为探究"炉-机匹配"模式对炼钢-连铸过程多工序运行的影响,以国内某无精炼跨中型炼钢厂为研究对象,首先,采用Plant Simulation软件构建考虑天车运行约束的炼钢-连铸过程多工序运行仿真模型,并阐述天车作业冲突的消解策略;其次,针对不同连铸机停机的"四炉对三机"生产组织模式,归纳4类"炉-机匹配"模式,并应用基于"炉-机匹配"模式(改进的和未改进的)启发式算法求解不同连铸机停机的4个实际生产计划的调度方案;最后,运用仿真模型对所得调度方案进行仿真,得到天车运行约束下的调度方案,并与实际人工调度方案进行对比。选取生产计划总作业时间、钢包总周转数量、工序间传搁时间以及浇次开浇时间最大偏离量作为调度方案的评价指标,并提出评价指标优劣的综合判定方法。研究结果表明:相比于未优化的调度方案和实际调度方案,基于"炉-机匹配"模式优化的调度方案中生产计划加权总作业时间分别减少13.6 min和4.5 min,炉次从转炉工序到LF精炼工序的加权平均传搁时间分别减少1.3 min和1.2 min,炉次从LF精炼工序到连铸工序的加权平均传搁时间分别减少1.5 min和0.4 min,所有炉次的工序间传搁时间处于合理范围内,此外,4个生产计划的开浇时间最大偏离量也处于可接受范围内,某一生产计划的钢包总周转数减少1个。     

多Agent蚁群算法求解炼钢-连铸动态调度问题

为了求解炼钢-连铸动态调度问题,提出了多Agent系统与蚁群算法相融合的方法。建立了该问题的约束满足模型和多Agent协商机制;并将炉次与蚂蚁相对应,把调度过程看作路径寻优来处理,在满足约束的前提下搜索炉次全程占用时间最短的路线。针对国内某钢厂建立了仿真实验模型。结果表明,该方法能够缩短炉次在炼钢-连铸过程占用的时间,并能够在发生突发事件时做出快速合理的调整。     

基于“炉机对应”原则的炼钢—连铸调度模型

针对某特殊钢厂炼钢—连铸生产调度问题,首先,构建以炉机匹配度、连浇炉数以及过程等待时间等为主要评价指标的多目标优化调度数学模型.进而,对工艺流程结构以及炼钢、精炼和连铸三个工序的运行时间进行解析,分析合理的产品结构范围及不同产品结构下的生产组织模式.根据炼钢厂运行的"炉机对应"原则,运用柔性工序缓冲调节策略,协调优化炼钢、连铸工序间的生产节奏,求解不同生产模式下的调度方案.最后,通过仿真计算与实际生产状况的综合分析,验证了调度模型和求解策略的有效性和优越性.     

炼钢-连铸区段生产调度与计算机仿真

炼钢-连铸区段的生产调度包括炉次计划、浇次计划的生成和时间、设备的分配,以及针对各种扰动的动态调整. 根据钢种和规格的限制,提出了最优炉次计划模型,并采用禁忌搜索算法进行求解;根据炉次计划和连铸机连浇限制,生成浇次计划;根据炉机匹配和等待时间最小原则,生成静态调度甘特图,并对仿真过程中出现的出钢延迟提出了动态调度的策略和算法. 仿真结果表明,基于模型的动态调度策略能够有效地解决出钢延迟问题.     

基于单元特定事件的多缓冲炼钢连铸生产调度建模

针对炼钢-连铸生产实际,提出多缓冲炼钢-连铸生产调度问题。考虑缓冲、分配、排序、时间、连铸等实际约束,建立基于单元特定事件的连续时间混合整型线性规划模型,实际案例验证了该模型的有效性。     

文化基因算法求解多工艺路线炼钢-连铸生产调度问题

针对包含多工艺路线的炼钢-连铸生产调度问题,综合考虑生产过程中的多种约束条件,以文化基因算法为基础提出一种新的求解方法。在文化基因算法设计过程中,对于不同工艺路径的机器选择,采用启发式规则指导的机器指派方法;在算法优化中,通过引入基于连接矩阵的相似工件块交叉方法和基于基因位全插入的邻域搜索算子,从全局和局部搜索角度全面提高算法性能。最后,通过对多组算例进行对比分析,验证了本文算法的可行性和优越性。     

连铸机故障时融合炉次重分配的炼钢-连铸生产重调度

在炼钢-连铸生产过程中,连铸机故障会导致当前生产计划不可行,需要为故障机上未完成炉次重新分配连铸机和浇铸顺序。现行人工重分配策略无法及时响应以保证稳定和高效的生产,因此本文提出一种基于等待时间最小化的启发式炉次重分配规则,然后在此基础上建立重调度模型,并设计改进遗传算法求解该问题。采集某炼钢厂的实际生产数据进行算法验证,结果表明本文方法在连铸机出现故障时能快速给出较优的重调度方案。     

需准备时间的FFS调度的一种拉格朗日松弛算法

针对需调度顺序相关准备时间的柔性流水车间生产调度问题,建立以成本最小化为目标的整数规划模型,用基于拉格朗日松弛的方法来求解。在常用的次梯度算法处理拉格朗日对偶问题时,迭代过程易出现振荡,严重影响了收敛效率。因此,利用了隶属度函数给出迭代过程中所有次梯度的合适权重,将它们线性加权得到新的迭代方向。最后通过算例表明,此算法有效的减少了迭代次数,提高了算法的优化性能。     

最佳觅食算法求解多目标混合流水车间调度问题

针对生产车间中需要同时考虑减少生产时间、确保加工质量以及通过减少能耗而降低生产费用的需求,建立以完工时间、空闲时间、加工质量和机器能耗为目标的多目标混合流水车间调度模型,提出一种基于直觉模糊集相似度的最佳觅食算法.为有效求解此问题,提出基于Largest Order Value规则的双层整数编码方式,在机器层编码部分采用权重法来计算机器的选择概率.针对多目标优化,提出直觉模糊集相似度的解比较策略,采用直觉模糊集相似度的大小衡量Pareto解与理想解的相似程度,判断Pareto解的优劣.通过测试实例和实际案例,验证本算法求解多目标混合流水车间调度问题的有效性和可行性.     

炼钢－连铸最优炉次计划模型与算法

对钢铁厂炼钢－连铸计划与调度中的炉次计划建立了一个最优炉次计划混合整数规划模型．为了用遗传算法求解这一带约束条件的混合整数规划模型，提出了一种染色体的构造策略和交叉、变异方法，解决了迭代过程中满足可行性要求的问题，经用实际数据进行计算，表明所给模型和算法是有效的．     

炼钢-连铸过程生产计划与调度问题综合优化研究

生产计划与调度是炼钢厂生产管理与控制的重要环节。对特殊钢厂炼钢-连铸过程的生产计划与调度问题进行述评,对国内外其研究现状进行分析,并指出了其生产计划与调度结构的发展趋势。结果表明,合理的生产计划与调度方案,是特殊钢厂实现高品质、高效生产的重要途径,亦可对其全过程进行高效协调与管理,从而降低能耗和冶炼成本。     

向量多项式优化问题的数值方法

向量多项式优化问题中的目标函数和约束条件都是由多项式描述的.先将多目标多项式函数分别通过主要目标法、线性加权和法和理想点法等转化为单目标多项式函数,再利用Lasserre松弛方法求解该多项式优化问题,从而得到原向量多项式优化问题的弱有效解或有效解.数值实验结果表明该数值方法是有效的.     

TFT-LCD制造cell阶段多目标绿色调度问题研究

针对薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)制造cell阶段的多目标绿色调度问题,构建了最小化最大完工时间、总能耗和总生产成本为目标的优化模型。采用基于机器和工序的两段式编码,使用在步长因子前加入动态系数的改进布谷鸟搜索算法,结合双元锦标赛和动态淘汰制,根据聚集距离法筛选Pareto最优解来获得Pareto最优解集,对TFT-LCD制造cell阶段多目标绿色调度问题进行求解。结果表明,改进布谷鸟搜索算法优于标准布谷鸟搜索算法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法,可以提高TFT-LCD制造cell阶段多目标绿色调度问题的求解效率和质量。