炼钢-轧钢流程合同排程多目标变邻域搜索算法

提高钢铁企业合同排程优化水平可以减少生产过程中品种及规格切换,稳定产品质量,降低能源消耗和生产成本.针对钢铁企业炼钢-轧钢流程合同排程优化问题,建立了多目标优化数学模型,设计了多目标变邻域搜索算法.针对问题特点,设计了3种邻域结构的局域搜索过程.通过实际案例对模型和算法进行了验证,并把算法嵌入到实际应用系统中.计算实验...     

基于蚁群优化算法的步进式加热炉调度

针对钢铁企业生产中的步进式加热炉调度问题,同时考虑到加热炉的生产能耗与热轧机的生产效率,以板坯的实际加热时间、热轧机等待加热板坯的时间以及加热炉内冷热板坯混装次数最小化为目标,建立了冷热板坯混装模式下的步进式加热炉调度问题的数学模型.并针对模型的特点,设计了求解模型的蚁群优化算法.算法中嵌入基于邻域搜索的局部搜索过程,提高蚁群优化算法的收敛速度.使用钢厂实际生产数据的仿真实验验证了所提模型及算法的有效性.     

带并行腔和重入约束的双臂集束型设备调度方法

为有效解决半导体制造业中带并行腔和重入约束的双臂集束型设备调度问题,提出一种以优化搜索为核心的调度方法.首先,引入优化FIFO (first in first out)搜索规则,并以系统总完工时间最小化作为目标,建立带并行腔和重入约束的四加工腔双臂集束型设备调度数学模型.在此基础之上,结合虚拟缓冲模块的概念,提出一种基于机械臂交换策略的优化搜索算法.最后,对所提出的算法进行仿真实验,实验结果表明该算法是可行且有效的.     

ERW钢管多阶段生产计划的编制及优化

生产计划是企业生产管理的起点和依据.本文分析了高频电阻焊钢管的生产流程和生产计划的特点,提出了钢管企业多阶段生产计划提前/拖期惩罚模型,并用实数编码遗传算法进行了求解及优化,得到生产计划的较优解.仿真结果表明,模型和算法是可行和高效的.求解方法在钢管实际生产计划编制中得到了良好的应用.     

多目标多约束混合流水车间插单重调度问题研究

研究了多目标多阶段混合流水车间的紧急订单插单重调度问题,综合考虑工件批量、刀具换装时间、运输能力等约束.先以最小化订单完工时间和最小化总运输时间为双目标建立静态初始订单调度模型,再针对紧急订单插单干扰,增加最小化总加工机器偏差值目标,建立三目标重调度优化模型,并分别用NSGA-Ⅱ算法与融合基于事件驱动的重调度策略和重排插单策略的NSGA-Ⅲ算法对两个模型进行求解.最后,以某实际船用管类零件生产企业为案例,先对NSGA-Ⅱ算法和NSGA-Ⅲ算法的性能进行评估,得到NSGA-Ⅱ算法更适用于解决双目标优化问题而NSGA-Ⅲ算法在解决三目标优化问题时表现更优的结论,再将所建模型与所提算法应用于该企业的十组插单案例中,所得优化率接近三分之一,验证了实用性和有效性.     

基于改进遗传算法的热轧批量计划优化模型

针对钢铁企业的热轧批量计划编制问题,考虑了热轧生产工艺规程、同宽板坯连轧长度限制等约束,建立基于不确定旅行商数的多旅行商问题(MTSP)的热轧批量计划数学模型,把轧制单元计划数最小化和紧邻轧制板坯间轧制宽度、厚度、硬度差异而造成的总惩罚值最小化作为优化目标。结合模型的实际情况,采用基于两交换启发式的改进遗传算法对问题进行求解。最后,利用某钢厂的实际生产数据进行计算试验,同时对结合传统遗传算法和改进遗传算法的优化情况进行对比和结果分析,模型的正确性和算法的有效性得到了验证。     

多目标多约束混合流水车间插单重调度问题研究

研究了多目标多阶段混合流水车间的紧急订单插单重调度问题,综合考虑工件批量、刀具换装时间、运输能力等约束。先以最小化订单完工时间和最小化总运输时间为双目标建立静态初始订单调度模型,再针对紧急订单插单干扰,增加最小化总加工机器偏差值目标,建立三目标重调度优化模型,并分别用NSGA-II算法与融合基于事件驱动的重调度策略和重排插单策略的NSGA-III算法对两个模型进行求解。最后,以某实际船用管类零件生产企业为案例,先对NSGA-II算法和NSGA-III算法的性能进行评估,得到NSGA-II算法更适用于解决双目标优化问题而NSGA-III算法在解决三目标优化问题时表现更优的结论,再将所建模型与所提算法应用于该企业的十组插单案例中,所得优化率接近三分之一,验证了实用性和有效性。      

钢坯热轧加热炉区生产调度模型与算法

钢坯热轧加热炉区生产调度属于组合优化中的NP-complete问题.本文根据加热炉区生产特点建立了分别以生产能耗最小化和加热质量最优化为主次目标的钢坯加热炉区调度数学模型,将其归结为布尔可满足性问题,构造了采用二进制编码方式的遗传禁忌搜索算法进行求解.基于实际生产数据的模拟优化结果表明,该模型和求解方法充分满足了现场加热炉区生产调度的需求,在满足生产工艺约束的前提下,缩短了生产时间,提高了钢坯入炉温度和加热质量,与传统人工调度方法的结果相比具有更好的节能、高产效果.     

考虑机器故障的炼钢连铸重调度模型与算法设计

针对炼钢连铸过程中出现的机器故障重调度问题,考虑实际生产中的工艺约束,以最小化调度结果的差异度为目标函数,建立动态约束满足调度模型。采用改进的启发式回溯算法对模型进行求解和冲突调整。通过Matlab软件对选取的算例进行仿真,结果表明,此算法能够保证重调度结果的实时性和有效性。     

带有限缓冲区的混合流水车间多目标调度

研究对象是带有限缓冲区混合流水车间中的多目标调度问题。以各机器前置后置缓冲区容积有限、工件以批量形式运输、运载设备的运载能力有限等作为资源限制因素,以最小化完工时间、最小化物料运输时间、最小化并行机前置缓冲区空间占用率均衡指数为目标,建立调度模型。分别采用NSGA-II、NSGA-III算法求解该模型,并对比两者之间的差别;设置不同的缓冲区容积,探究不同缓冲区容积对生产目标的影响,寻找最优缓冲区容积;建立不同模型,探究以最小化并行机前置缓冲区空间占用率均衡指数为目标的意义,最后以某船用管类生产企业的实际生产案例作为对象,通过对比优化结果与实际生产数据,验证了算法有效性。      

基于约束满足方法求解热轧带钢库存匹配问题

针对现代钢铁企业生产管理中的客户订单与热轧带钢库存产品的匹配问题,在考虑规格、质量、等级以及生产工艺约束的基础上,建立了旨在最大化订单满足率且最小化匹配损失的约束满足模型.在对问题以及匹配对象特点进行分析的基础上,引入匹配损失矩阵作为订单与库存余材属性匹配差异的损失惩罚,考虑到问题的复杂性,采用基于变量选择和值选择的启发式算法求解模型的近优解,并通过数值实验对提出的算法进行了验证.     

安装时间和机器受限的订单接受与并行机调度

订单接受与不相关并行机调度是订单接受与订单调度的联合决策, 广泛存在于面向定制的多品种混合生产环境中. 针对这一问题, 考虑了顺序与机器依赖的安装时间以及可加工机器限制, 并以最小化总成本为优化目标. 其中, 总成本由被接受订单的总拖期成本和被拒绝订单的总拒绝成本构成. 通过分析订单拒绝对目标的影响, 提出了列表拒绝方法和订单拒绝规则, 进而设计了协同进化遗传算法. 算法将染色体编码分解为订单列表和订单指派两个个体, 提出了基于列表拒绝方法的解码方案来进行订单拒绝决策. 由于两个个体相互独立, 且二者的进化约束不同, 因而引入协同进化策略, 并根据个体的编码特征, 分别采用单亲遗传算子和传统遗传算子进行遗传操作. 数据实验验证了算法的有效性和求解效率, 并对问题规模和订单拒绝成本对算法性能的影响进行了分析.      

Production Scheduling for Precast Plants using a Flow Shop Sequencing Model

There are two alternatives for production organization in precast factories—namely, the comprehensive method and the specialized method. Production scheduling under the specialized alternative has been found to be a difficult optimization problem if heterogeneous elements are involved. A flow shop sequencing model that incorporates actual constraints encountered in practice is proposed for this difficult case of precast production scheduling. The model is solved using a genetic algorithm (GA). The traditional minimize makespan and the more practical minimize tardiness penalty objective functions are optimized separately, as well as simultaneously using a normalized weighted GA. Comparisons between the GA and classical heuristic rules show that the GA can obtain good schedules for the model, giving a family of solutions that are at least as good as those produced by the use of heuristic rules.     

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.     

Constraint Programming Approach to Precast Production Scheduling

Current scheduling practices in precast plants are fairly basic and depend greatly on experience. This may lead to inefficient resource utilization, over-inventory, and/or missing delivery dates. Computer assisted scheduling may therefore be useful in producing better production schedules. This paper shows how constraint programming (CP) can be applied in production scheduling for precast plants. The paper describes a constrained precast scheduling model that incorporates the key constraints and objectives considered by production schedulers. A capacity-based backward-scheduling earliest due date rule and a CP approach are developed to solve the model. The CP approach is computationally efficient, even though it incorporates many problem-derived constraints. The efficiency of the CP approach lies in the fact that the representation (model) is separated from the algorithm (solver). Strategies to improve the performance of the CP approach are identified, and the CP approach is compared against commonly used heuristic rules on an example problem.     

冷轧多机组合同优化排产模型及算法(上)

为解决钢铁冷轧多机组的排产问题,建立了一个实现合同生产计划和作业调度的整体优化模型。模型以最小化各机组合同延期惩罚和生产类型切换虚拟成本为优化目标。首先,针对上下游机组的物流平衡及保证交货期问题,根据合同钢卷在生产流程各机组间的传递构造基于时间窗的推理算法,确定钢卷的合理加工范围。在传递时间窗下各机组生产调度可以不必考虑机组的前驱约束。然后,根据合同交货期、产品种类以及工艺约束等将合同钢卷在各机组划分为不同的粗计划类型。同一类型粗计划合同钢卷的批次作业调度可以归结为多约束无返回多旅行商问题,通过一种启发式分组蚁群算法优化求解。最后,将机组的粗计划合同调度抽象为带时间窗旅行商问题,采用一种改进的自适应蚁群算法求解。通过现场实际数据试运行,结果表明所建模型与算法是有效可行的,为冷轧企业多机组的合同计划和调度提供了合理指导。     

基于列生成与线性规划的炼钢组炉优化算法

针对考虑钢级"以优充次"的炼钢组炉问题,构建了以炼钢成本最小化与炼钢余材最小化为目标的多目标优化模型,基于目标优先级不同,首先以降低炼钢成本为目标,利用列生成算法给出具有最低炼钢成本的组炉方案;在此基础上,建立余材优化线性规划模型,通过缩减炉重和增加合同量的方式,进一步降低炼钢余材,得到最终的组炉方案。实例表明,该算法具有良好的优化性能和实用性。     

炼钢-热轧生产计划的优化与协调

炼钢和热轧是钢铁企业的关键工序,它们的生产运行情况影响着整个钢铁企业的效益.随着热送热装技术的普及,现代钢铁企业不仅追求炼钢和热轧生产计划各自的优化,更对它们之间的协调提出了更高的要求.根据最优炉次计划模型和最优轧制计划模型建立了炉次-轧制计划的协调模型,采用禁忌搜索算法对它们进行求解,并对模型和算法进行了仿真验证.     

Shaping of thick sheet in the production of welded large-diameter pipe

An analytical method is proposed for calculating the shaping parameters of thick sheet in the production of large-diameter pipe. This method is considered in several stages: formulation of a geometric model of the blank and the tool; numerical calculations; selection of the algorithm; and analysis of the results. Comparison of calculated and experimental shaping parameters for sheet used in the production of different types of large-diameter pipe reveals good agreement. The proposed method is recommended for calculating the shaping parameters in the production of large-diameter pipe and the setup so as to minimize the defects due to the geometry of the press.