某一转炉或精炼炉故障下炼钢-连铸生产重调度方法及应用

炼钢-连铸生产中会出现某一台转炉或精炼炉故障, 目前已有的重调度方法没有考虑多重精炼或只进行了仿真研究, 难以有效应用到具有多重精炼的钢厂, 而采用人工调整方式则容易导致炉次等待时间过长或断浇. 为此,通过引入炉次生产状态参数, 建立0-1 混合整数规划重调度模型, 提出由“未加工”炉次的设备指派、“未加工”炉次的开工时间优化和浇铸时间调整3 部分组成的重调度方法. 将该方法应用于某钢铁厂炼钢-连铸生产调度过程的实际工程应用验证了所提出方法的有效性.

     

面向炼钢—连铸调度过程的两阶段优化模型与算法

以某钢厂多台转炉及多台精炼炉对多台连铸机的复杂生产线为研究对象,针对其调度过程涉及多设备、多目标、多约束等调度要素,且离散和连续变量混杂,采用常规建模方法难以满足现场对调度的精度及排产速度的需求问题,提出一种新型的两阶段优化建模方法.首先,证明了炉次从炼钢到连铸总等待时间最小的调度目标与该炉次在转炉开始作业时间最大是等价的事实,并以离散型的设备变量为决策变量,以转炉开始作业时间最大为动态规划最优指标,建立设备指派多阶段动态规划基本方程和设备指派优化模型;然后,以炉次在设备开始作业时间的连续型变量为决策变量,并将准时开浇的非线性调度指标转化成与之等价的线性优化目标,以在同一台连铸机上浇铸的炉次之间断浇的时间间隔最小、钢包在设备之间的冗余等待时间最小、提前与滞后理想开浇时间的时间间隔最小为目标,建立线性规划冲突解消模型.工业实验表明所提出两阶段优化建模方法在求解速度与求解精度均满足现场要求.     

基于一体化生产的炼钢一连铸批量计划与调度

基于钢铁企业一体化生产,建立了炼钢—连铸区段炉次和浇次批量计划模型,并通过禁忌搜索算法对模型进行了求解.之后,归纳出了A钢厂3座转炉、6台精炼设备(双工位RH设备3台,CAS设备2台,双环LF设备1台)、3台连铸机流程配置下静态调度的基本原则.最后,提出了一体化生产下炼钢—连铸区段动态调度的策略,并采用规则、算法、数学模型与人机交互相结合的方法解决炼钢一连铸动态调度问题,仿真实验结果表明了此方法的可行性.     

一种炼钢–连铸生产计划一体化编制方法

炼钢和连铸生产调度是钢铁企业生产调度的重要内容而且二者密切相关.目前采用的调度方法多是分别编制炼钢炉次计划和连铸浇次计划,还没有协调处理二者的有效办法.提出了一种炼钢-连铸生产计划的一体化编制方法.首先通过求解炼钢炉次计划编制的多目标优化模型得到炉次计划的多个候选方案,在此基础上通过求解以最小化计划数为目标的连铸浇次计划数学模型得到浇次计划,最后根据浇次计划从炉次计划的候选方案中确定炉次计划.求解过程中使用了多目标模拟退火算法和改进变邻域搜索算法.基于实际生产数据的仿真试验表明了所提方法的有效性.     

炼钢-连铸生产启发式调度方法

实际炼钢–连铸生产存在着多阶段、多并行机,以及在精炼阶段具有多重精炼方式,从而大大增加了炼钢–连铸生产调度难度.目前已有的炼钢–连铸生产调度研究由于仅仅针对简单生产方式而难以应用于目前大型炼钢–连铸生产调度.而实际生产过程中的以人工为主的调度方法速度慢、优化程度低,极易造成炉次在设备间的冗余等待时间过长,导致钢水温度下降,甚至造成连铸断浇事故.本文针对中国宝钢某大型炼钢厂的多重精炼方式且存在着可重入调度下的炼钢–连铸生产调度问题进行研究,提出了多种调度顺序方法和设备指派方法,通过仿真实验对多种调度顺序方法和多种设备指派方法组合而成的各种启发式方法进行了研究.最后将本文提出的性能最好的启发式方法应用于该大型炼钢厂的炼钢–连铸生产调度,钢水平均日冗余等待时间得到显著降低.     

基于动态约束满足的炼钢连铸重调度算法

针对转炉出钢延迟的炼钢连铸重调度问题,以开工时间、加工时间以及加工机器的差异度和同一炉次相邻设备间的等待时间的差异化最小为目标建立了动态约束满足模型,提出了基于约束满足和断浇修复的重调度算法。算法通过变量和值选择规则依次对变量赋值,利用冲突识别与解消规则识别赋值过程中产生的冲突并予以解消冲突;在形成的准可行调度中,利用断浇修复启发式规则修复连铸机的断浇现象。仿真实验模拟了3组均匀分布随机产生的延迟时间量,所得目标值分别为0.15,0.28和0.51。结果表明延迟时间量的大小对目标函数值有一定影响,所提算法能够最大限度地满足生产的实时性和稳定性的需求。     

改进的差分进化算法求解炼钢-连铸动态调度问题

为了求解炼钢-连铸动态调度问题,提出了一种将拉格朗日插值算法与差分进化算法相融合得到的改进的差分进化算法。改进后的差分进化算法通过自适应调整进化参数,动态的调整差分进化的方向,并结合拉格朗日插值来优化差分进化算法的局部搜索能力,引入权重系数对全局搜索和局部搜索加以平衡。针对国内某大型钢厂的实际生产数据建立实验模型,以最小化总完工时间、最小化总断浇时间、最小化炉次间总等待时间和最小化总偏差量时间为目标,将改进的差分进化算法应用于求解炼钢-连铸转炉出现故障的动态扰动事件调度问题,实验结果表明,改进的差分进化算法应用在炼钢-连铸动态调度问题上,有效的缩短了炉次加工总完工时间、炉次间总等待时间和总断浇时间,在合理范围内,有效控制了新生产的调度计划与原始调度计划的时间偏差量,避免了因扰动事件的发生而引起连铸机断浇。     

炼钢—连铸生产过程运输设备天车调度方法

炼钢-连铸生产过程中,生产设备的调度计划的编制上采用了人工估计的运输时间参数,而实际运输设备天车常常不能及时到位,使得编制好的生产设备调度计划不能被很好地执行,造成时间扰动频发,导致生产设备调度计划延误,甚至整炉钢水被迫报废.针对中国宝钢一炼钢厂的天车调度问题,建立了考虑生产设备调度计划约束的运输设备天车调度模型.设计了天车冲突解消策略,提出了启发式天车调度方法,采用模糊综合评价方法对天车调度结果进行评价分析,并开发了相应的调度软件系统.通过实际生产数据进行了工业验证.     

准时制下炼钢生产计划时间并行顺推编制方法

为提高炼钢连铸生产计划编制质量,实现“连浇”生产,提出一种基于准时制思想的炼钢生产作业计划时间并行顺推编制方法。该方法将由连浇约束计算出各炉次的开始浇注时间视为交货期,以逆生产流程时间倒推各炉次在各工序上的开始作业时间作为计划编制的参考目标时间点;时间并行顺推算法将当前工序上所有炉次的开始作业时间沿生产工艺路径顺推到紧后工序后,再将后道工序上炉次以先到先加工原则分配到合适的工位加工,最后通过时间调整策略来缩小炉次的开始作业时间与参考目标时间点的偏差。利用钢厂实际生产作业计划数据进行算法验证,结果表明模型及算法能快速生成没有作业时间冲突且实现连浇的可执行炼钢生产作业计划。     

基于深度优先搜索算法的连铸过程调度方法的研究

炼钢连铸过程是连接铁区生产和轧制生产的桥梁,连铸是炼钢连铸过程的最后一道工序,因此连铸过程的调度成为了整个钢铁生产过程降低生产成本,保证生产有序进行的关键.本文提出了以完成时间最小化为目标的调度数学模型,通过对计划层编制的浇次计划属性与连铸机属性匹配构造出的浇次集合,采用基于启发式的深度优先搜索算法进行求解,摒弃了以往现场调度人员传统的经验调度方法,该方法已经通过了国内某大型钢铁厂实际数据的测试,不仅能够保证生产的顺利进行,同时也能够有效的辅助现场调度人员有效的降低钢铁生产的生产周期,提高钢铁生产的产能.     

A storage assignment heuristic method based on genetic algorithm for a pick-and-pass warehousing system

An order storage assignment problem (SAP) is to find an effective way to locate products in a warehouse in order to improve the operational efficiency of order picking. Since SAP is an NP-hard problem, many heuristic algorithms have been proposed. Most of previous researches focused on picker-to-parts warehousing systems or automated storage and retrieval systems. However, pick-and-pass systems play an important role for the faster delivery of small and frequent orders of inventory with the rise of e-commerce and e-business in the global supply chain. Two factors lead to idle time of pickers in a pick-and-pass system: picking line imbalance and shortage replenishment of products. This paper develops a genetic based heuristic method to solve SAP for a pick-and-pass system with multiple pickers to determine the appropriate storage space for each product and balance the workload of each picking zone so that the performance of the system can be improved. A simulation model based on FlexSim is used to implement the proposed heuristic algorithm and compare the throughput for different storage assignment methods as well. The results indicate that the proposed heuristic policy outperforms existing assignment methods in a pick-and-pass system.     

加工时间不确定的炼钢-连铸鲁棒优化调度方法

炼钢-连铸生产存在着复杂的物理和化学变化,加工时间在实际生产中呈现出较强的波动性,基于标准加工时间建立的调度方案难以满足实际生产需求.针对加工时间不确定的炼钢-连铸调度问题,采用鲁棒优化方法,构造“盒子+多面体”型不确定集处理加工时间信息,建立以总等待时间最小为目标的炼钢-连铸鲁棒优化调度模型.针对模型中存在两种不同类型决策变量的情况,即离散型的指派变量和连续型的鲁棒对等转换变量,结合两类变量特征提出一种混合编码遗传算法,并针对染色体的混合编码特征提出并行进化策略.算法中引入精英策略和自适应的调节参数方法,以提高搜索能力.最后基于不同规模的实际生产数据进行仿真实验,验证了鲁棒优化调度模型和算法的有效性.     

Optimal assignment of robot tasks with precedence for muliti-robot coordination by disjunctive graphs and state-space search

An approach to optimal assignment of tasks with precedence relationships to multiple robots is proposed. The robots are assumed to share a common workspace and work cooperatively to accomplish a given process plan consisting of a set of tasks. The optimal task assignment is defined to be the one that results in spending the least amount of time to complete the plan under the criterion that no robot collision will occur when the assigned tasks are performed. The ordering of the tasks in the process plan is described by a topological tree, which is then expanded to form a larger state-space tree without redundant tree paths. Each path in the expanded tree represents a partially developed assignment of the tasks to the robots, and a graph formulation scheme is presented for estimating the cost of the assignment. A collision-free motion schedule for each robot based on each task assignment can be obtained by finding the minimaximal path in a disjunctive graph formulated by the scheme. By using the A^* algorithm, a search method for finding the optimal assignment with the minimum cost is presented. Some heuristic rules are also proposed to speed up the search process. Simulation results are illustrated to show the effectiveness of the proposed approach. © 1995 John Wiley & Sons, Inc.     

移动边缘计算中的动态用户分配方法

在边缘计算环境中,为用户匹配合适的服务器是一个关键问题,可以有效提升服务质量.文中将边缘用户分配问题转换为一个受距离和服务器资源约束的二分图匹配问题,并将其建模为一个0-1整数规划问题进行优化.在离线状态下,基于精确式算法的优化模型可以求得最优分配策略,但其求解时间过长,无法处理规模较大的数据,不适用于现实服务环境.因...     

面向MES的炼钢-连铸协同调度系统

针对某大型钢铁联合企业炼钢．连铸主辅设备协同调度的难题,采用基于“数据、模型、知识、人机交互”四维一体的调度方法,提出了冶金MES中炼钢．连铸协同调度系统的设计原则,系统结构和功能。研发了炼钢．连铸生产调度、钢包优化配备、行车和台车协同调度系统。实际数据模拟效果良好,验证了炼钢．连铸协同调度系统的结构和方法的可行性,并受到现场调度专家的好评。     

一种基于证据理论和任务分配的DeepWeb查询接口匹配方法

针对已有查询接口匹配方法匹配器权重设置困难、匹配决策缺乏有效处理的局限性,提出一种基于证据理论和任务分配的DeepWeb查询接口匹配方法。该方法通过引入改进的D-S证据理论自动融合多个匹配器结果,避免手工设定匹配器权重,有效减少人工干预。通过对任务分配问题进行扩展,将查询接口的一对一匹配决策问题转化为扩展的任务分配问题,为源查询接口中的每一个属性选择合适的匹配,并在此基础上,采用树结构启发式规则进行一对多匹配决策。实验结果表明ETTA-IM方法具有较高的查准率和查全率。     

On the complexity of short-term production planning and the near-optimality of a sequential assignment problem heuristic approach

In semiconductor manufacturing, the process of short-term production planning requires setting clear and yet challenging and doable goals to each operation and toolset in the process flow per each product type. We demonstrate the complexity of this problem using an experimental study performed with proficient workforce, and then show how the problem can be decomposed, aggregated, and solved using sequential recurrent linear programming assignment problems. We also refer to the improvements that the proposed algorithm has achieved in practice when applied to multiple semiconductor production facilities, and discuss its efficiency and uniqueness as a fast heuristic relative to other proposed methods.