【正文】 無澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次有澆期模鑄計劃 半爐次連鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次有澆期模鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次無澆期模鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次無澆期模鑄計劃 半爐次連鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次無澆期模鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 半爐次連鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 半爐次連鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃圖 模式三計劃組合情況示意圖 Diagram of plan arrange in model 3模式四：存在六種情況中的四種情況，在實際生產(chǎn)時，當(dāng)有新增計劃和原東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章煉鋼連鑄/模鑄混合生產(chǎn)調(diào)度策略與實現(xiàn) 15 有計劃進行調(diào)度的時候，四種調(diào)度計劃，根據(jù)現(xiàn)有的現(xiàn)場調(diào)度計劃情況，會出現(xiàn)的調(diào)度情況有 種，由于組合結(jié)果比較多，文中只將現(xiàn)場出現(xiàn)的組合情況列46C出，調(diào)度情況如圖 ：調(diào)度計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次有澆期模鑄計劃 整爐次無澆期模鑄計劃 半爐次連鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次有澆期模鑄計劃 整爐次無澆期模鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次有澆期模鑄計劃 整爐次無澆期模鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次無澆期模鑄計劃 半爐次連鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次有澆期模鑄計劃 半爐次連鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次無澆期模鑄計劃 半爐次連鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 半爐次連鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次有澆期模鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次無澆期模鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次有澆期模鑄計劃 半爐次連鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃圖 模式四計劃組合情況示意圖 Diagram of plan arrange in model 4模式五：存在六種情況中的五種情況，在實際生產(chǎn)時，當(dāng)有新增計劃和原有計劃進行調(diào)度的時候，五種調(diào)度計劃，根據(jù)現(xiàn)有的現(xiàn)場調(diào)度計劃情況，會出東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章煉鋼連鑄/模鑄混合生產(chǎn)調(diào)度策略與實現(xiàn) 16 現(xiàn)的調(diào)度情況只有一種，會出現(xiàn)的調(diào)度情況如圖 ：調(diào)度計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次有澆期模鑄計劃 整爐次無澆期模鑄計劃 半爐次連鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次有澆期模鑄計劃 整爐次無澆期模鑄計劃 半爐次連鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次有澆期模鑄計劃 半爐次連鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次有澆期模鑄計劃 半爐次連鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次無澆期模鑄計劃 半爐次連鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃圖 模式五計劃組合情況示意圖 Diagram of plan arrange in model 5模式六：六種情況都出現(xiàn)的時候，在實際生產(chǎn)時，當(dāng)有新增計劃和原有計劃進行調(diào)度的時候，六種調(diào)度計劃，根據(jù)現(xiàn)有的現(xiàn)場調(diào)度計劃情況，會出現(xiàn)的調(diào)度情況有 種，會出現(xiàn)的調(diào)度情況如圖 ，整爐次連鑄計劃和其他 5 種爐56C次計劃的組合：調(diào)度計劃 整爐次連鑄計劃 整爐次有澆期模鑄計劃 整爐次無澆期模鑄計劃 半爐次連鑄計劃 半爐次有澆期模鑄計劃 半爐次無澆期模鑄計劃圖 模式六計劃組合情況示意圖 Diagram of plan arrange in model 6總結(jié)起來，在實際生產(chǎn)的過程中，爐次計劃會出現(xiàn)如下模式情況：東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章煉鋼連鑄/模鑄混合生產(chǎn)調(diào)度策略與實現(xiàn) 17 現(xiàn)場爐次計劃出現(xiàn)情況整爐次連鑄計劃整爐次無澆期模鑄計劃整爐次連鑄計劃整爐次有澆期模鑄計劃整爐次連鑄計劃整爐次有澆期模鑄計劃整爐次無澆期模鑄計劃整爐次連鑄計劃只有整爐次計劃的組合方式整爐次無澆期模鑄計劃整爐次連鑄計劃半爐次連鑄計劃整爐次有澆期模鑄計劃半爐次無澆期模鑄計劃半爐次有澆期模鑄計劃整爐次連鑄計劃半爐次無澆期模鑄計劃半爐次有澆期模鑄計劃半爐次連鑄計劃整爐次連鑄計劃半爐次連鑄計劃半爐次有澆期模鑄計劃整爐次連鑄計劃半爐次連鑄計劃… …含有半爐次計劃的組合方式圖 現(xiàn)場調(diào)度計劃組合情況示意圖 Diagram of the arrange of actual plan 根據(jù)對國內(nèi)某大型煉鋼在實際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的爐次組合分析，可以看出，在新增計劃的時候，需要考慮原有調(diào)度計劃對設(shè)備的占用，也就是要考慮半爐東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章煉鋼連鑄/模鑄混合生產(chǎn)調(diào)度策略與實現(xiàn) 18 次和整爐次的銜接問題，另外在有模鑄計劃進行生產(chǎn)的時候，需要考慮模鑄計劃和連鑄計劃混合生產(chǎn)的調(diào)度策略，根據(jù)分析得到現(xiàn)場可能會出現(xiàn)的 32 種模式情況，對于常見的有代表性的兩種模式，本文將對其進行分析和求解。,j 39。,1()ijijkt?ij1j?輸時間；：爐次 在工位 的機器 上的加工開始時間和加工結(jié)束時間；ijkijste、 ij：連連澆 Cast 的給定開澆時間；nJn：有澆期模鑄澆次 的給定的澆期時間；T：連連澆 Cast 之間的間隔時間；castdj：模鑄澆次之間的間隔時間，即下一爐模鑄澆注的準(zhǔn)備時間；moul：已指派的爐次集，再記 為 工位第 臺設(shè)備上已指派的爐次集，?jk?k；1,1.,.jk jK????：連連澆 Cast 的斷澆懲罰系數(shù)，由專家經(jīng)過現(xiàn)場驗證給出，nCn；50：爐次 在工位 和工位 之間的冗余等待時間懲罰系數(shù)，由專家經(jīng)2ijij1j?過現(xiàn)場驗證給出， ；25ij?：連連澆 Cast 的非準(zhǔn)時開澆懲罰系數(shù)，由專家經(jīng)過現(xiàn)場驗證給出，3nCn；20?：爐次 在工位 的機器 (已由設(shè)備指派確定 )上的優(yōu)化后的加工開始ijkXijk東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章煉鋼連鑄/模鑄混合生產(chǎn)調(diào)度策略與實現(xiàn) 20 時間，選為模型的決策變量；：爐次 在工位 是否在設(shè)備 加工， or ，選為模型的決策變量；ijkyijk1ijy?0：在 工位 上的設(shè)備 加工爐次 與爐次 的時間間隔，(,)(,)ijkij???j ii?；,ij kijste????：對一對操作的順序柔性的簡單估計，表示為這一對的間,?隔最小值；：對一對操作的順序柔性評估方法，表示為一對操作最小(,),ij??值和最大值乘積的開方。 i?， ：爐次 在工序 的機器 上的工藝標(biāo)準(zhǔn)加工時間；ijkpt??ijkdXijk， ：爐次 的第 個工位和 個工位間的標(biāo)準(zhǔn)運39。對于這樣的調(diào)度計劃，調(diào)度需求是：爐次在設(shè)備上的冗余等待時間盡量最小，盡量保證連鑄連連澆 cast 連續(xù)生產(chǎn)，盡量保證連鑄開澆時間，有澆期模鑄計劃在工期之前生產(chǎn)，滿足無澆期模鑄計劃生產(chǎn)的同時盡量實現(xiàn)模鑄連鑄混合調(diào)度計劃的整體最優(yōu)，考慮有澆期模鑄和無澆期模鑄工位與前模鑄計劃銜接優(yōu)化。? 按照爐次計劃是否開始生產(chǎn)可分為：半爐次計劃和整爐次計劃；? 按照爐次計劃的類別可分為：連鑄計劃和模鑄計劃? 按照是否有澆期約束可分為：有澆期模鑄計劃和無澆期模鑄計劃按照實際生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)的爐次類別可分為一下六種情況：半爐次連鑄計劃，半爐次有澆期模鑄計劃，半爐次無澆期模鑄計劃，整爐次連鑄計劃，整爐次有澆期模鑄計劃，整爐次無澆期模鑄計劃。本文將深入研究實際煉鋼連鑄/模鑄混合生產(chǎn)調(diào)度問題，根據(jù)現(xiàn)場需求分析建模、探求有效算法和開發(fā)相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。因此現(xiàn)在存在以下問題沒有很好的解決：首先，從鋼鐵生產(chǎn)的機理角度講，煉鋼屬于冶金物理化學(xué)混合過程，其中的內(nèi)部規(guī)律很復(fù)雜、難以用確定的數(shù)學(xué)模型進行全面描述，通常對問題做一些假設(shè)和簡化，不能充分反應(yīng)生產(chǎn)實際的復(fù)雜性，所得調(diào)度結(jié)果往往與生產(chǎn)實際存在差距。當(dāng)全面建模后，問題的規(guī)模也急劇增大。Garey等 [44]證明即便對于單機調(diào)度問題，如果考慮n個作業(yè)而每個作業(yè)只考慮加工時間與序列有關(guān)的準(zhǔn)備時間，就等價于n個城市TSP 問題。它是 L3 級的神經(jīng)，操控指導(dǎo)著 L2 級，聯(lián)系著 L4 級，并橫向影響到工藝前序的煉鐵和后序的熱軋，處于樞紐地位。執(zhí)行層(Manufacturing Execution System，MES)：強調(diào)計劃的執(zhí)行功能。多模式主要體現(xiàn)在：冶煉、精煉是一個間歇的生產(chǎn)模式，在鑄機工序部分，連鑄是一個不間斷的生產(chǎn)模式，要求一個澆次內(nèi)的所有爐次在連鑄機連續(xù)生產(chǎn)，而模鑄卻是一種必須間斷生產(chǎn)的離散生產(chǎn)模式，要求模鑄澆注后必須在澆注位置鎮(zhèn)靜一段時間以后才可以進行下一次澆注；并且由于不同模鑄計劃對于開澆時間的要求不同，這樣導(dǎo)致連鑄和模鑄生產(chǎn)的首先級別也不同，這樣就產(chǎn)生了不同開澆時間的模鑄計劃和連鑄計劃協(xié)調(diào)生產(chǎn)的組合多模式問題。附圖 ，模鑄線生產(chǎn)布局示意圖：圖 模鑄線生產(chǎn)布局示意圖 Diagram of the position mould casting line④模鑄某煉鋼廠有其特有的生產(chǎn)方式，模鑄生產(chǎn)就是最明顯的特別之處，模鑄的主要工藝情況如下：? 某煉鋼模鑄部分由 2 個跨，4 條臺車線，7 個處理位(30，31，40，41，51，52，61)，每兩個相鄰處理位共用一個臺車線；? 在制造時間上，模鑄計劃的處理時間，在轉(zhuǎn)爐上一般是 45 到 50 分鐘，精煉與鋼種有關(guān)，普遍占較長時間，模鑄時間與具體鋼種有關(guān)，靜置時間一般是 4 到 5 個小時，最長的約 8 小時，有些鋼種的靜置時間是有最大邊界限制(不能超期靜置)；? 模鑄計劃在一天內(nèi)大約有 14 條左右，占一天計劃的 5%~10%；? 模鑄計劃有一定的優(yōu)先級規(guī)則，訂單存在交貨期，對于一些有澆期模鑄訂單，是在要開澆時間之前生產(chǎn)，對于一些無澆期模鑄計劃的訂單，一般情況下是按轉(zhuǎn)爐處理能力來安排無澆期模鑄計劃，且具體模鑄計劃無具體處理位，模鑄計劃間一般也無東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章連鑄模鑄混合生產(chǎn)煉鋼調(diào)度過程描述 7 作業(yè)順序要求；? 對于有澆期模鑄訂單，則要在規(guī)定時間前完成，而且有澆期模鑄計劃的優(yōu)先級，是比連鑄計劃的優(yōu)先級別高的，即當(dāng)需要有澆期模鑄生產(chǎn)的時候，即使出現(xiàn)連鑄斷澆的情況，也要保證有澆期模鑄生產(chǎn)。②精煉煉鋼爐生產(chǎn)出的鋼水有時還需要進行精煉，鋼水放置在鋼包中,由天車、臺車運送到精煉設(shè)備處，一個鋼包的容量和一個爐次的容量相等。主煉鋼區(qū)域接收高爐煉制出來的鐵水，并將鐵水加工成為半成品(板坯、鋼卷、棒材、線材等)，這些半成品根據(jù)其中所含的金屬成分不同分為不同的鋼級，規(guī)格也不盡相同。鋼中含碳量增加，則硬度、強度、脆性都將提高，而延展性能將下降。因此，煉鋼連鑄/模鑄混合生產(chǎn)具有承上啟下的地位和作用，同時對此過程的調(diào)度管理對確保鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的高效運行起著非常重要的作用。東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章連鑄模鑄混合生產(chǎn)煉鋼調(diào)度過程描述 3 圖 調(diào)度計劃的表格形式 Diagram of schedule plan show in table為了表述問題，也為了能直觀描述問題需要，文中對于調(diào)度問題的闡述和說明都是在甘特圖基礎(chǔ)上進行的。(13)有澆期模鑄計劃：按照要求，要在規(guī)定的時間，即在開澆時間之前進行澆注生產(chǎn)。(5)澆次：由工藝要求決定的多個爐次順序構(gòu)成的集合。5) 采用 C++語言和 Oracle 10g/MSSQL 數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立了調(diào)度系統(tǒng)的算法主體部分，并通過建立動態(tài)鏈接庫的方式實現(xiàn)其他程序?qū)λ惴ǔ潭鹊恼{(diào)用。日本加古川鋼廠于 1993 年實現(xiàn)了從高爐至熱軋的一體化管理，開發(fā)管制技術(shù)有下述兩種：(1)煉鋼作業(yè)管制：包括煉鋼指令的在線化，以郵件形式把指令書進行 CRT 化 (大屏幕顯示 )，在線發(fā)行；連鑄機替換機能，某連鑄機發(fā)生故障，隨時可以替換；在線充當(dāng)機能，煉鋼至切割之間，把不符合原合同的改作后續(xù)爐次的板坯。文獻 [49]在煉鋼連鑄生產(chǎn)工藝的約束條件下，針對多階段均有并行機的生產(chǎn)環(huán)境，建立綜合考慮爐次的設(shè)備指派和作業(yè)調(diào)度的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型。文 [21]針對傳統(tǒng)精確方法在實際動態(tài)JobShop調(diào)度應(yīng)用中的有限性，通過人機交互方式，修正許多限制資源的約束能力，從而降低調(diào)度問題的復(fù)雜性。(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的提出為求解各種有約束優(yōu)化問題開辟了一條新途徑，用Hopfield網(wǎng)絡(luò)解決TSP問題就是其在組合優(yōu)化問題中的最成功的應(yīng)用之一 [18]。(3)啟發(fā)式算法啟發(fā)式算法是一種近乎經(jīng)驗和直覺的尋求合理解答的方法，基于對特定問題特點