开工时间延迟下的炼钢-连铸生产重调度方法

在炼钢-连铸生产过程中, 因铁水或废钢供应不及时经常发生钢水在转炉设备上开工延迟, 导致相邻炉次在同一设备上产生作业冲突或同一浇次内的相邻炉次在连铸机上断浇, 使原调度计划失效.由于炼钢-连铸生产存在多台转炉、多台精炼炉和多台连铸机, 以及多重精炼方式且存在着可重入生产情况, 加上要保证已开工和完工炉次按原调度计划执行, 使得已有炼钢-连铸生产重调度方法难以适用.本文建立了开工时间延迟下的炼钢-连铸生产重调度模型, 将模型分解和启发式方法相结合, 提出了由炉次加工设备指派和作业时间决策组成的启发式重调度方法.通过实际工业数据仿真实验和在某大型钢铁企业的炼钢-连铸生产重调度的工业应用表明所提出的重调度方法显著减少了炉次加工冗余等待时间.     

基于多代理的炼钢-连铸生产调度方法

多代理机制的分布式结构和实时处理能力为炼钢-连铸生产动态调度系统的实现提供了可行的技术方法。本文通过对炼钢-连铸生产调度问题的简单分析,提出炼钢-连铸生产调度的多代理体系框架、各个代理的功能及主要代理的详细设计,探讨了基于多代理的炼钢-连铸生产调度机制,并给出了一个简单的炼钢。连铸生产调度的实例分析结果。     

炼钢-连铸生产计划调度系统开发

针对炼钢-连铸生产以及钢厂现有信息化系统的特点,开发了面向钢厂MES的炼钢-连铸生产计划调度系统。系统通过与MES的数据接口收集生产作业计划、调度和生产运行实绩相关信息;设计和构建系统关系数据库,将通过MES接收的自ERP系统下达的生产批量计划和来自过程信息系统的实时生产状态信息分类集成并显示;设计基于生产过程信息的扰动自动识别和人工扰动自主设置的调度触发机制,按分类扰动处理机制进行重计划和重调度,调用智能优化算法编制生产作业计划,确定可行的生产调度方案,实现对调度方案的物流和工位的多种可视化表达方式;重计划和重调度信息可反馈至MES信息系统,为调度人员提供决策参考。通过在钢厂的在线测试表明,该系统可以满足实际生产需要,通过辅助调度决策可提高调度员决策的科学性和调度水平,提升和充分发挥MES的性能。     

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.     

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。     

求解炼钢连铸生产调度问题的改进算法

将炼钢连铸生产调度问题抽象为混和流水车间调度,建立了0-1型混合整数线性规划模型,并提出了一种遗传和线性规划相结合的求解方法。该模型通过优化钢水传搁时间来满足钢水的温度要求,通过最小化浇次开浇提前/拖期惩罚来协调连铸与热轧间的生产节奏。在算法设计中,给出了一种染色体编码来表示炉次设备指派与炉次在设备上的加工顺序方案,并探讨了相应的遗传操作。最后,仿真实验的结果表明了该算法的有效性。     

炼钢-连铸-热轧一体化生产计划编制方法研究

为解决炼钢一连铸一热轧一体化生产计划编制问题,建立了一种一体化生产计划模型体系,将一体化生产计划编制这个复杂优化问题分解为5个局部优化问题。每一个局部优化问题采用多模型协作方式来编制各自范围内的生产计划,5个部分之间采用多系统协作方式完成一体化生产计划的编制。通过实际一体化生产计划软件系统的开发与应用,表明这种模型体系可以很好解决一体化计划编制问题。     

基于准时制的炼钢-连铸生产调度问题研究

在钢铁CIMS下对于在安排炼钢-连铸调度中的机器冲突问题建立了基于准时制调度思想的数学模型,经过变换,将非线性规划问题转化为线性规划问题,用标准线性规划程序进行求解,使这一模型能够用于生产实际.最后给出了一个应用实例.     

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.     

加工时间不确定的炼钢连铸生产调度问题研究

针对炼钢连铸生产过程中存在的加工时间不确定性问题,采用三角模糊数表示不确定性加工时间信息,引入４种模糊运算,建立了问题的模糊规划调度模型．采用“中间值最大隶属度”的算法,将模糊规划调度模型转化为非线性规划模型,并在多重精炼工序、多机并行条件下,应用遗传算法求解最小完成时间．最后,利用实际生产数据的仿真实验表明了模型与算法的有效性．     

基于Witness的炼钢-连铸动态调度仿真

为了对炼钢-连铸动态调度进行仿真,分析了炼钢-连铸动态调度系统的特征,重点讨论了基于Witness对炼钢-连铸动态调度系统仿真时的关键问题,即工艺路径设置、断浇修复技术、动态扰动设置和调度结果可视化.源于钢铁企业的实际生产数据证明了Witness仿真软件对解决炼钢-连铸动态调度问题是可行且有效的,通过对软件自身优化算法进行比较,结果表明采用不同优化算法,其对应的解的质量和收敛效率不同.     

基于变约束规划模型的炼钢连铸动态调度

针对炼钢连铸生产过程中时常出现各种扰动, 采用人工调度存在反应慢、调度结果不优化的问题, 在分析各种调整方式基础上, 建立了在线调整非线性规划模型, 通过约束变化满足不同的调整方式要求, 并将模型转化为线性规划模型后对其进行求解. 在国内某大型钢厂应用结果表明: 采用该方法在缩短动态调度时间、减少钢水冗余等待时间、提高设备负荷率方面取得显著成效.     

基于准时制的炼钢连铸组炉问题模型和算法

在满足炼钢连铸和热轧生产规程的基础上,综合考虑组炉余材和热轧工序对板坯浇铸的时间要求,将组炉问题归结为一个带时间约束的优化问题,建立了组炉问题的数学模型,采用改进遗传算法对模型求解,实例计算结果表明,基于改进遗传算法求解多约束条件下的组炉问题是有效的和可行的。     

Modeling and solving the steelmaking and casting scheduling problem

We propose a general model for the problem of planning and scheduling steelmaking and casting activities obtained by combining common features and constraints of the operations from a real plant and the literature. For tackling the problem, we develop a simulated annealing approach based on a solution space made of job permutations, which uses as submodule a chronological constructive procedure that assigns processing times and resources to jobs. Our technique, properly tuned in a statistically principled way, is able to find good solutions for a large range of different settings and horizons. In addition, it outperforms both a greedy procedure and a constraint‐based solver developed for comparison purposes on almost all instances. Finally, we have collected several real‐world instances that we make available on the web along with the solution validator and our best results.     

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。     

基于人机交互的炼钢连铸动态调度*

针对炼钢连铸动态调度问题,建立了问题的优化模型、设计了约束满足求解算法并分析了算法复杂度、开发了炼钢连铸动态调度的人机交互系统。当生产过程中的扰动事件发生时,系统能够通过人机交互并结合优化模型和多项式时间复杂度的算法获得可行且与原调度尽量一致的新调度方案,以确保动态调度前后整个生产过程的连续性和稳定性。     

A novel hybrid algorithm for scheduling steel-making continuous casting production

In this paper, steel-making continuous casting (SCC) scheduling problem (SCCSP) is investigated. This problem is a specific case of hybrid flow shop scheduling problem accompanied by technological constraints of steel-making. Since classic optimization methods fail to obtain an optimal solution for this problem over a suitable time, a novel iterative algorithm is developed. The proposed algorithm, named HANO, is based on a combination of ant colony optimization (ACO) and non-linear optimization methods.     

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.     

炼钢连铸作业计划的混合遗传优化与仿真分析

为提高炼钢连铸作业计划制定的效率和质量,面向生产工艺流程网络图,建立了一种基于遗传算法与蚁群算法相结合的混合智能优化方法,进行炼钢连铸生产作业计划的编制,并可实现常见扰动情况下的重计划制定;利用基于元胞自动机思想建立的炼钢连铸流程仿真模型,进行生产作业计划的仿真分析和评价。将计划编制模型与仿真模型有机结合,为作业计划的在线动态评价和自动调整提供了一种有效手段。针对某钢厂的仿真实验研究表明：提出的智能优化方法能较好地解决炼钢-连铸生产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。