炼钢 连铸作业计划的遗传优化模型

  从提高炼钢 连铸作业计划可执行性的角度,研究了能适应动态生产环境变化的作业计划编制方法。在考虑连铸机的连浇约束、炼钢 连铸生产工艺要求和作业时间不确定性的条件下,建立了以最小化工位作业冲突时间和尽可能早的安排连铸机开浇时间为目标的炼钢-连铸生产作业计划优化模型,并构建了一种分段实数编码和基因分区交叉操作的改良遗传算法,将其与沿生产流程时间并行倒推算法相结合形成优化算法来求解模型。某钢厂8 h的炼钢 连铸作业计划编制案例表明：建立的模型与求解算法能较好地解决炼钢-连铸作业计划的时间不确定性优化问题,可快速生成炉次间作业无冲突的优化生产作业计划。     

炼钢与热轧调度方案动态协调方法研究

为解决炼钢-连铸与热轧生产调度方案之间协同联动、保障连续生产的问题,提出以炼钢-连铸为动态调度主体、以热轧为辅助协调的动态协调策略,将炼钢与热轧调度的动态协调问题分解为两个子问题,以最大化每一炉次浇铸完工时间的一致性、最小化板坯连轧惩罚值以及最小化板坯轧制时间差异为优化目标,建立炼钢-连铸动态调度模型及热轧动态协调模型。通过炼钢-连铸动态调度算法最小化出坯时间差异,再通过热轧动态协调方法对不同送坯工艺要求的板坯进行轧制方案调整。仿真实验表明本文提出的模型和算法是可行的和有效的。     

考虑铸轧协调的炼钢-连铸-热轧一体化生产计划

 炼钢-连铸-热轧生产计划编制是一个多目标、多约束的复杂组合优化问题。从有利于多工序生产组织的角度,提出了一种可分工序独立编制工序计划,并且按铸轧衔接关系进行系统协调的一体化生产计划编制方法。即首先以铸坯作为热轧与炼钢-连铸不同工序生产阶段统一的生产计划对象,并将炼钢、连铸与热轧的生产目标和约束进行归类抽象,使得炼钢炉次计划、连铸浇次计划和热轧单元计划的制定模型具有内在的逻辑相关性;以缩小铸轧时间差作为铸轧界面衔接关系的协调控制目标,来优化连铸与热轧之间的生产衔接,进而获得一体化生产计划。采用某钢厂的生产订单数据和生产计划目标、约束条件,通过模型仿真计算与生产实绩数据的对比检验了该一体化生产计划编制方法的有效性。     

炼钢-连铸浇次组合与排序问题的遗传算法求解

炼钢-连铸生产的浇次组合与排序是带有工艺约束的并行机流水车间调度问题。作者研究了钢铁生产作业计划的求解策略，在满足机器约束的条件下，以浇铸生产成本为目标，建立了浇次排序问题的数学模型，并用自适应遗传算法加以求解。计算结果表明，混合钢铁流程炼钢-连铸浇次组合与排序计划算法是有效的，该算法已运用于生产实际，具有推广价值。     

炼钢-连铸动态调度中基于规则的时间调整方法(待续)

为了保证炼钢-连铸生产在动态扰动情况下的稳定性,针对生产调度中频繁发生的时间偏差类动态事件,提出了基于规则的时间调整方法。首先,结合炼钢-连铸生产工艺技术,定义了多个柔性可调的缓冲时间;然后,建立了减少过程等待时间、缩短工序处理时间和相邻工序间运输时间、延长紧前炉次浇注时间、推迟浇次或浇次中部分炉次开浇时刻等规则及相应的数学模型。根据偏差时间的长短,通过调用规则,可以有效消除时间偏差引起的扰动,生成优化的动态调度时间调整方案。仿真算例表明了该方法的有效性。     

炼钢-连铸动态调度中基于规则的时间调整方法(续完)

为了保证炼钢-连铸生产在动态扰动情况下的稳定性,针对生产调度中频繁发生的时间偏差类动态事件,提出了基于规则的时间调整方法。首先,结合炼钢-连铸生产工艺技术,定义了多个柔性可调的缓冲时间;然后,建立了减少过程等待时间、缩短工序处理时间和相邻工序间运输时间、延长紧前炉次浇注时间、推迟浇次或浇次中部分炉次开浇时刻等规则及相应的数学模型。根据偏差时间的长短,通过调用规则,可以有效消除时间偏差引起的扰动,生成优化的动态调度时间调整方案。仿真算例表明了该方法的有效性。     

面向节能降耗的炼钢-连铸生产调度模型及求解

炼钢-连铸生产是等待时间受限的混合流水车间生产过程。当前,产能已不是瓶颈,所以笔者不以计划的总完工时间最小和产量最大为目标,而以节能降耗、质量可靠、生产有序为优化目标,设计出炼钢-连铸生产过程调度模型,并用基于2-opt的邻域搜索策略进行迭代求解,解决实际生产调度问题,制定出转炉和连铸机的时刻表计划。通过实例仿真,验证了该解决方案具有求解迅速、适于动态调度的特点。     

炼钢连铸生产及调度过程分析

当前,大部分炼钢厂都选择通过多个炉次、多个浇次完成炼钢连铸生产,表示炼钢连铸生产作业同时涉及到了多台连铸机、精炼炉、转炉,炼钢厂在确保炼钢连铸生产应用工艺及流程科学程度的基础上,有必要采取一定的炼钢连铸生产调度方式。为此,首先阐述了炉次及浇次定义、炼钢连铸生产关键条件、炼钢连铸生产调度需求,其次分析了炼钢连铸生产过程及炼钢连铸生产调度过程,以期为炼钢连铸生产及调度提供参考思路。     

炼钢—连铸—热轧生产计划编制的统一模型及智能算法

为使钢铁企业主体工序炼钢-连铸-热轧之间的生产协调有序、提高生产计划水平和加强生产资源配置效益,运用统一建模思想进行轧制单元计划、炉次计划和浇次计划的抽象描述,从注重共性的角度统一各阶段批量计划的目标函数,通过对目标函数的组合来实现各阶段计划的有效衔接.设计基于Multi-agent的协同进化算法进行模型求解,编制炼钢-连铸-热轧-体化计划.以某钢铁企业的生产计划制定实例进行模型测试,仿真计算结果表明模型的有效性.      

不锈钢炼钢计划排程问题的数学模型及遗传算法

炼钢计划编制是钢铁企业生产运作管理的核心任务之一,合理的炼钢计划有利于炼钢生产平稳有序进行,同时优化调控各订单的生产节奏。以国内某不锈钢生产线为背景,考虑修磨机组的生产能力以及保温罩、保温炉等会影响产品组合的配套设施,通过建立数学模型,设计遗传算法(genetic algorithm, GA)实现炼钢计划的排程优化,解决了不锈钢产线炼钢计划排程中由修磨瓶颈导致的高温/低温装炉钢种交替生产、产品规格由宽到窄变化、长浇浇次和短浇浇次交替生产等复杂约束下的排程问题。试验结果表明,本文方法实现了以修磨机组为瓶颈设备控制生产节奏的智能炼钢作业计划编制,确保铸机、保温罩、修磨、保温炉与下游热轧工序协同顺畅,有效提升了炼钢计划的编制效率,每次计划编制时间由2 h缩短到1 min,计划编制自动化率达到95%,系统自动编制的炼钢计划满足了现场使用要求。     

基于一体化生产的炼钢-连铸-热轧动态调度仿真系统

根据炼钢-连铸-热轧一体化生产计划与调度的特点,提出了一体化生产下炼钢-连铸-热轧的动态调度问题,并在此基础上分析了炼钢-连铸过程中的生产扰动。基于生产扰动问题,提出了炼钢-连铸-热轧一体化动态调度策略,并依此建立了炼钢-连铸-热轧一体化动态调度仿真系统。最后对实际生产中常见的"追加计划"进行了仿真,系统分别对炼钢-连铸计划、轧制和加热炉计划进行了动态调度。结果表明,该系统能够依据扰动,动态调整生产计划,保证生产稳定顺行。     

炼钢—连铸对于浇次数未知的最优浇次计划模型与算法

对钢铁ＣＩＭＳ中的炼钢－连铸计划与调度中的浇次计划建立了优化模型，并构造了启发式算法进行了近优求解，给出了一个应用实例。     

炼钢?连铸生产调度的研究进展

针对炼钢?连铸过程的生产调度问题,首先,对生产调度问题的研究方法进行了总结和评述,梳理了各类方法的特点及适用范围;其次,介绍了当前国内外钢厂典型计算机辅助调度系统的一些案例,并讨论分析其特点;最后,在以往研究的基础上,对未来炼钢?连铸过程生产调度问题的研究思路和方法提出了建议,针对静态调度提出了“规则+算法”的研究思路,以国内某特钢厂为例,提出了基于钢厂生产模式优化的调度模型构建方法;针对动态调度提出“多工序协同”的研究思路,提出了基于多智能体的炼钢?连铸过程多工序工艺、质量与调度的协同控制的研究方法。优化高效的建模及求解方法是解决生产调度问题的重要手段之一,旨在改善当前钢厂生产计划编制水平、提高生产计划的可执行性、加强现场实时调控,对实现炼钢?连铸过程稳定化、有序化、连续化运行具有重要意义。      

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.      

动态模式组合方法在钢厂调度仿真中的应用

为了解决钢厂炼钢-连铸-热轧流程生产调度过程复杂的难题,建立了以减少可优化时间为目标的生产调度模型。在模型求解过程中,提出一种动态模式组合的方法。通过对流程生产过程的解析,得到不同生产条件下的生产模式,并给出生产模式内及生产模式间的调度策略。某特殊钢厂的生产实例仿真结果表明,该方法简单易行,在生产过程中需要更改生产模式时,能够采用该方法在不同生产模式间快速变换,并能在生产出现异常时对调度计划迅速做出调整,从而提高了生产调度系统的可靠性和协调性,使炼钢-连铸-热轧生产连续、高效运行。     

特殊钢厂炼钢-连铸调度模型

针对特殊钢厂的炼钢-连铸调度问题,建立了多目标调度模型.在模型求解过程中,对静态调度策略和动态调度策略进行了探讨.在静态调度部分,结合炼钢厂运行原则,并根据炼钢炉和连铸机作业周期的不同对应关系,对生产模式进行了分类,给出了相应的求解方法.在动态调度部分,给出了基于规则的动态调度策略以及具体的时间调整方法.最后,根据某转炉特殊钢厂的实际生产状况,在三台连铸机同时生产的情形下,对三个浇次的调度计划进行了仿真计算.通过与实际生产数据的比较,表明所采用方法的有效性.      

基于冶炼设备故障的炼钢-连铸重调度

针对炼钢-连铸生产过程中某一冶炼设备发生故障之后的重调度问题,为保证生产的稳定性,减少重调度方案相对于初始调度方案的变化程度,以开始作业时间、作业周期和设备指派的加权差异度最小化为目标,采用数学规划方法建立了重调度模型。通过分析炼钢厂生产运行模式和生产工艺过程,提出了由基于“炉-机对应”调度策略的设备指派算法和基于工序柔性缓冲调控策略的时间调整算法两部分组成的重调度算法。以国内某中大型炼钢厂炼钢-连铸实际生产中经常发生的转炉设备故障或精炼炉设备故障问题为仿真案例进行研究,结果表明,调度前/后开始作业时间、作业周期与设备指派的总加权差异度分别为0.29、1.43和1.21,可有效保持重调度方案与初始调度方案的一致性,保证生产的稳定性,且求解时间均小于0.6 s,能够针对冶炼设备发生故障后的重调度问题快速给出较优的解决方案,在冶炼设备故障频发的实际生产过程中能够保证炼钢-连铸有序、稳定、高效运行。     

含加工等待和工序跳跃的炼钢-连铸调度方法

现有的钢铁冶炼生产过程广泛存在精炼工艺不同和设备转运时间可变的限制条件,目前的炼钢-连铸调度多面向单工序路径生产进行分析和建模,未解决实际应用与投产问题。针对国内某大型炼钢厂炼钢-连铸过程中精炼工艺路径不同和相邻炉次之间存在设备转运时间的问题,建立了符合实际的优化调度模型,且为处理加工等待和工序跳跃的子问题提出了前向法,为处理连铸工序无等待时间的子问题提出了反向法,同时以冶炼的最大完工时间为优化指标,通过制定排程方案验证前向-反向法。排程甘特图表明,本文的方法避免了错排程和重叠排程,能有效指导生产,证明了该方法是可行和有效的。     

基于模糊聚类方法的炼钢-连铸紧急合同插入问题的研究

炼钢-连铸生产环境是一个动态的环境,存在各种干扰.本文针对炼钢-连铸生产过程中可能出现的扰动逐一进行分析,最后锁定紧急合同的插入问题,提出了解决的基本思想即要尽量保留原预测调度的优势,且保证生产的平滑过渡,并针对小紧急合同的插入问题提出解决方案,即采用模糊聚类方法对生产过程进行建模,并以所有炉次的隶属度之和作为目标函数,最后运用改进的遗传算法进行求解,仿真结果显示出该方法确实能比较大程度地保留原预测调度的优势,是解决炼钢-连铸生产过程中小订单插入问题的有效方法.     

物流仿真技术在炼钢连铸调度计划中的应用

物流仿真技术的应用研究是国内外研究的一个热点.首先简要介绍了炼钢连铸物流研究中的一些理论和方法,分析了炼钢连铸生产计划与调度的过程、工艺和特征等.然后针对炼钢连铸调度的复杂混合系统的特性,建立了各物理对象的Petri模型,进一步根据炼钢连铸的调度目的,开发了基于组件技术及其体系架构的炼钢连铸物流仿真系统.最后给出了一个调度计划的实例,说明了物流仿真系统的应用效果.