【正文】 爐 次準(zhǔn) 備 時(shí) 間 靜 置 時(shí) 間 當(dāng) 前 時(shí) 間 t模 鑄 一 個(gè) 澆 次開(kāi) 澆 時(shí) 間 1 2 3 4連 鑄 一 個(gè) 澆 次啟 動(dòng) 時(shí) 間 A B開(kāi) 澆 時(shí) 間 工 位 圖 調(diào)度計(jì)劃 甘特圖 形式 Diagram of schedule plan show in Gantt paragraph 一般情況下調(diào)度計(jì)劃有兩種表示形式，甘特圖和表格。 (13)有澆期模鑄計(jì)劃：按照要求， 要 在 規(guī)定的時(shí)間 ，即在 開(kāi)澆時(shí)間 之前進(jìn)行澆注生產(chǎn)。它具體明確了某個(gè)設(shè)備需要順序完成哪些個(gè)爐次計(jì)劃，在什么時(shí)刻開(kāi)始加工，在什么時(shí)刻結(jié)束加工；同時(shí)也明確了某個(gè)爐次計(jì)劃在多個(gè)設(shè)備上的加工次序及作業(yè)時(shí)間。 (9)斷澆：一個(gè)澆次內(nèi)在連鑄工位上，本應(yīng)連續(xù)澆注的各爐次，出現(xiàn)的分?jǐn)嗲闆r 。 (7)處理時(shí)間：一個(gè)單元的作業(yè)時(shí)間范圍。 (5)澆次：由工藝要求決定的多個(gè)爐次順序構(gòu)成的集合。一個(gè)工序可能包含多個(gè)工位，例如一個(gè)多重精煉工序包含多個(gè)工位，每一重精煉就是一個(gè)工位。 (2)爐次：一爐鐵水 經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐冶 煉后，順序經(jīng)過(guò)精煉過(guò)程和連鑄過(guò)程的一個(gè)作業(yè)單位 ， 它由多個(gè)連續(xù)的單元組成 ， 相當(dāng)于工件 Job。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(guò)程描述 2 第二章 連鑄模鑄混合生產(chǎn)煉鋼調(diào)度過(guò)程描述 引言 為了方便討論和統(tǒng)一對(duì)業(yè)務(wù)對(duì)象的理解，特將相關(guān)名詞總結(jié)如下： (1)工位：也稱為處理位， 指在 一個(gè)處理操作過(guò)程 中 ，指一個(gè)爐次計(jì)劃在某個(gè)設(shè)備上的作業(yè)時(shí)間范圍。 5) 采用 C++語(yǔ)言和 Oracle 10g/MSSQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)建立了調(diào)度系統(tǒng)的算法主體部分，并通過(guò)建立動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的方式實(shí)現(xiàn)其他程序?qū)λ惴ǔ潭鹊恼{(diào)用。 本文主要工作 本文以鋼鐵企業(yè) 煉鋼 連鑄 /模鑄混合調(diào)度生 產(chǎn)過(guò)程 為背景，針對(duì)煉鋼 連鑄 /模鑄混合調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)度系統(tǒng)。 對(duì)于煉鋼連鑄問(wèn)題，已經(jīng)有了大量的學(xué)術(shù)的研究和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的驗(yàn)證，并已經(jīng)取得了很大的成果， 但是國(guó)內(nèi)外對(duì)于煉鋼 連鑄 /模鑄混合調(diào)度問(wèn)題的研究，卻很少。日本京濱鋼鐵廠生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)的投入，使鋼水等待時(shí)間縮短 1/2，年增效益 100 萬(wàn)美元。 日本加古川鋼廠于 1993 年實(shí)現(xiàn)了從高爐至熱軋的一體化管理，開(kāi)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(shū)進(jìn)行 CRT化 (大屏幕顯示 )，在線發(fā)行；連鑄機(jī)替換機(jī)能，某連鑄機(jī)發(fā)生故障，隨時(shí)可以替換；在線充當(dāng)機(jī)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。 (2)利用 AI 技術(shù)進(jìn)行在線的實(shí)時(shí)調(diào)度和重調(diào)度，使作業(yè)變動(dòng)具有一定的靈活性。 日本和韓國(guó)的鋼鐵公 司在 解決鋼鐵調(diào)度方面 占據(jù)著領(lǐng)先地位 。文獻(xiàn) [50]針對(duì)各階段均有并行機(jī)的 HFS煉鋼 連鑄生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題 ,建立了問(wèn)題的約束滿足模型 ,將其歸結(jié)為最小化操作開(kāi)工時(shí)間偏移的調(diào)度問(wèn)題 。 文獻(xiàn) [49]在煉鋼 連鑄生產(chǎn)工藝的約束條件下，針對(duì)多階段均有并行機(jī)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。 在煉鋼 連鑄生產(chǎn) 靜態(tài) 調(diào)度 理論 研究的方法方面， 國(guó)內(nèi)外的學(xué)者做了大量的研究工作， 數(shù)學(xué)規(guī)劃是主要方法 。 煉鋼調(diào)度方法研究現(xiàn)狀及應(yīng)用 煉鋼 連鑄 /模鑄混合生產(chǎn)過(guò)程是在高溫下進(jìn)行的物理化學(xué)反應(yīng)和金屬加工變形，具有高溫熔煉、高溫加工等特點(diǎn)，因此生產(chǎn)組織必須充分考慮利用熱能，要求連續(xù)生產(chǎn)，要求前后工序設(shè) 備能力上協(xié)調(diào)，在制品在數(shù)量上、時(shí)間上緊密銜接，帶有有限的緩沖。文 [4]提出的是一種新的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和啟發(fā)式算法的混合算法，用于解決工件的調(diào)度問(wèn)題；文 [46]選擇一 內(nèi)嵌結(jié)構(gòu)來(lái)建立智能仿真模型來(lái)評(píng)價(jià)鋼廠的調(diào)度策略，提出一個(gè)通過(guò)仿真機(jī)制控制事件發(fā)生器和專(zhuān)家系統(tǒng)的框架。文 [21]針對(duì)傳統(tǒng)精確方法在實(shí)際動(dòng)態(tài) JobShop調(diào)度應(yīng)用中的有限性，通過(guò) 人機(jī)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(wèn)題的復(fù)雜性。 組合方法 : (1)基于交互調(diào)度的方法 交互式調(diào)度，是在建立調(diào)度和動(dòng)態(tài)維護(hù)調(diào)度的過(guò)程中，充分利用人的經(jīng)驗(yàn)和能力，通過(guò)人與算法的信息交互，調(diào)整算法的條件和參數(shù)，迅速獲得較好的可行方案。遺傳算法解決調(diào)度問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)在于它可以隨機(jī)地從一個(gè)調(diào)度跳到另一個(gè)調(diào)度，從而可以解決其他方法易于使解陷入局部最有的問(wèn)題 [20]。 (3)智能搜索方法 應(yīng)用于調(diào)度問(wèn)題的智能搜索方法包括模擬退火、禁忌搜索和遺傳算法等。 (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(wèn)題 開(kāi)辟了一條新途徑，用Hopfield網(wǎng)絡(luò)解決 TSP問(wèn)題就是其在組合優(yōu)化問(wèn)題中的最成功的應(yīng)用之一 [18]。該類(lèi)方法能夠快速建立問(wèn)題的解，但通常解質(zhì)量較差且缺少柔性，否則需要建立復(fù)雜的啟發(fā)式規(guī)則 [14]。由于制造系統(tǒng)的復(fù)雜性，很難用一個(gè)精確的解析模型來(lái)進(jìn)行描述和分析，而通過(guò)運(yùn)行仿真模型來(lái)收集數(shù)據(jù)，則能對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行性能、狀態(tài)等方面的分析，從而，能對(duì)系統(tǒng)采用合適的控制調(diào)度方法 [13,14]。因此，啟發(fā)式算法的研究不僅僅在于找到方法，更重要的是在求解質(zhì)量、計(jì)算復(fù)雜性和適用性 等方面對(duì)于算法進(jìn)行必要的評(píng)價(jià) [11]。 (3)啟發(fā)式算法 啟發(fā)式算法是一種近乎經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)的尋求合理解答的方法，基于對(duì)特定問(wèn)題特點(diǎn)的理解，通過(guò)一定的搜索規(guī)則縮小求解空間，能夠快速求解問(wèn)題 [9,10]。 (2)精確最優(yōu)化算法 精確最優(yōu)化方法是一類(lèi)具有一般性的組合最優(yōu)化方法，主要包括：數(shù)學(xué)規(guī)劃、排隊(duì)論、網(wǎng)絡(luò)與圖論等方法。調(diào)度問(wèn)題復(fù)雜性研究表明，大多數(shù)調(diào)度問(wèn)題屬于 NPhard 問(wèn)題，對(duì)此類(lèi)問(wèn)題有效最優(yōu)化算法是不存在的。 通過(guò)使用調(diào)度策略應(yīng)用一下方法實(shí)現(xiàn)調(diào)度問(wèn)題的求解，比如 最優(yōu)化 方法 、領(lǐng)域搜索方法、基于人工智能和實(shí)時(shí)智能的各種調(diào)度 方法。 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒 論 3 (5)并行或分布策略 :為適合不同車(chē)間控制結(jié)構(gòu)與高度復(fù)雜問(wèn)題的需要，不少學(xué)者利用并行或分布策略來(lái)解決生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題?；谀壳暗难芯浚瑢?duì)于動(dòng)態(tài)調(diào)度的具體策略有周期調(diào)度、連續(xù)調(diào)度、事件驅(qū)動(dòng)調(diào)度、周期與事件驅(qū)動(dòng)混合調(diào)度，周期與連續(xù)調(diào)度混合等。 (2)人機(jī)協(xié)同策略 :現(xiàn)有研究方法的缺陷以及人類(lèi)獨(dú)特的思維能力決定了人機(jī)協(xié)同策略的生命力，大量研究表明人機(jī)協(xié)同交互策略可以減小系統(tǒng)的搜索時(shí)間，能夠在有限的時(shí)間、背景知識(shí)條件下解決一些困難的調(diào)度問(wèn)題。顯然，為了提 高生產(chǎn)效率，生產(chǎn)調(diào)度是企業(yè)系統(tǒng)集成的重中之重 [2,3,4]。鋼鐵生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)設(shè)備多、物流縱橫交錯(cuò)。生產(chǎn)調(diào)度的研究主要可分為建模和調(diào)度算法設(shè)計(jì)兩方面，它是一個(gè)交叉性研究領(lǐng)域，涉及運(yùn)籌學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、控制工程、工業(yè)工程等多個(gè)學(xué)科。有效的調(diào)度方法和優(yōu)化技術(shù)的研究與應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)先進(jìn) 制造和提高生產(chǎn)效益的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。 由上述可以看出，模鑄的存在不僅僅從提高設(shè)備利用率，提高企業(yè)效益和增加產(chǎn)品種類(lèi)有著很重要的意義，同時(shí)在保護(hù)國(guó)家安全方面也有著不可或缺的作用。這是連鑄不可能實(shí)現(xiàn)的，連鑄的理論最高澆注厚度 為 450mm，現(xiàn)在可東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒 論 2 以實(shí)現(xiàn)的澆注厚度為 300mm，這樣厚度的鋼板無(wú)法實(shí)現(xiàn)高壓縮比。 ? 由于 銷(xiāo)售計(jì)劃 的需要，一些鋼種只能有模鑄工藝生產(chǎn)。中國(guó)軍標(biāo)和美國(guó)軍標(biāo)規(guī)定若干場(chǎng)合不得采用連鑄 鋼材，而只能采用模鑄鋼材，連鑄剛才不能取代 [1]。 模鑄工藝在國(guó)內(nèi)很多鋼廠都已經(jīng)沒(méi)有了模鑄生產(chǎn)線，由于一些鋼種只能有模鑄工藝進(jìn)行加工，所以模鑄工藝存在是很有意義的，因此煉鋼 連鑄 /模鑄混合調(diào)度問(wèn)題研究的意義也是不可小視的。 鑒于 當(dāng)前煉鋼廠的已經(jīng)有多臺(tái)連鑄機(jī)和模鑄，精煉設(shè)備眾多，精煉重?cái)?shù)多且復(fù)雜，再加上煉鋼擾動(dòng)眾，依賴人 工經(jīng)驗(yàn)編制煉鋼調(diào)度計(jì)劃已經(jīng)幾乎不可能，勉強(qiáng)人工調(diào)度，其結(jié)果只能是效率低下。因此動(dòng)態(tài)調(diào)度要根據(jù)系統(tǒng)中作業(yè)、設(shè)備等的狀況，不斷地進(jìn)行調(diào)度。靜態(tài)調(diào)度是指所有 待安排加工的作業(yè)均處于待加工狀態(tài)，因而進(jìn)行 1次調(diào)度后、各作業(yè)的加工時(shí)序被確定、在以后的加工過(guò)程中就不再改變。 (2)根據(jù)加工路線的一致性分為 Flow Shop(所有工件都在同樣的設(shè)備上加工，并有一致的加工操作和加工順序 )和 Job Shop(允許工件加工具有不同的加工路徑 )調(diào)度。在煉鋼區(qū)域，連鑄、模鑄前的煉鋼精練工序從過(guò)去的 1 重發(fā)展到現(xiàn)在有 23重甚至更多來(lái)滿足市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)產(chǎn)品的需要，并且采用柔性設(shè)備和工藝，以滿足柔性的市場(chǎng)需求。 總結(jié)與展望 ......................................................................................................................... 64 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒 論 1 第一章 緒 論 課題 來(lái)源 及意義 隨著社會(huì)進(jìn)步和生活水平的提高，市場(chǎng)更加需要具有特色、更高品質(zhì)、符合顧客個(gè)人要求樣式和功能千差萬(wàn)別的產(chǎn)品。 make plan。 mould casting。 Mathematics expression is used to qualitatively analysis the steelmaking continuous casting and mould casting problem. And the differences between continuous casting and mould casting are brought out. The mathematics model is also established. 4. Tested by the actual data, it is verified to be efficacy that the schedule method and policy of the steelmaking continuous casting and mould casting. Keywords： steelmaking。 2. It is brought out that the batch splitting scheduling policy of steelmaking continuous casting and mould casting, including the heuristic schedule method of the whole and half continuous casting charge, half continuous casting charge and mixed deadline mould casting charge, the whole continuous casting charge and mixed deadline mould casting charge, and the prehensive method of the steelmaking continuous casting and mould casting batch， on the basis of summing the schedule policy of steelmaking continuous casting and mould casting。主要研究工作包括： 1) 在調(diào)研煉鋼調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝流程、進(jìn)行調(diào)度過(guò)程描述、分析復(fù)雜性基礎(chǔ)上，總結(jié)了多生產(chǎn)模式煉鋼 連鑄 /模鑄混合生產(chǎn)調(diào)度策略； 2) 以 多生產(chǎn)模式煉鋼 連鑄 /模鑄混合生產(chǎn)調(diào)度策略為依據(jù)，提出了連鑄 /模鑄混合計(jì)劃分批次調(diào)度策略、整半爐次連鑄計(jì) 劃調(diào)度方法，以及整半爐次連鑄與混合澆期模鑄計(jì)劃調(diào)度方法，包括半爐次連鑄計(jì)劃啟發(fā)式編制方法、整爐次連鑄計(jì)劃啟發(fā)式編制方法、 半次連鑄計(jì)劃與混合澆期模鑄計(jì)劃啟發(fā)式編制方法 、整爐次連鑄與混合澆期模鑄計(jì)劃啟發(fā)式編制方法和連鑄 /模鑄混合生產(chǎn)調(diào)度批次綜合 方法； 3) 在總結(jié)多生產(chǎn)模式連鑄 /模鑄混合生產(chǎn)調(diào)度策略基礎(chǔ)上，進(jìn)行了系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)， 包括 靜態(tài)調(diào)度 、初始化、數(shù)據(jù)輸入 /輸出、人機(jī)界面、數(shù)據(jù)處理以及主體算法模塊； 4) 應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證了調(diào)度整體解決方案、 連鑄 /模鑄混合生產(chǎn)調(diào)度策略 和調(diào)度方法的有效性。因此研究連鑄 /模鑄混合生產(chǎn)煉鋼調(diào)度問(wèn)題具有較廣泛的應(yīng)用前景和重要的經(jīng)濟(jì)意義。煉鋼 連鑄 /模鑄混合生產(chǎn)過(guò)程是高溫作業(yè)過(guò)程，實(shí)時(shí)性要求高，時(shí)間效益顯著，復(fù)雜性增加。本人同意東北大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索、交流 。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示誠(chéng)摯的謝意。 學(xué) 位 論 文 連鑄和模鑄混合生產(chǎn)煉鋼調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) 作 者 姓 名 ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 東北大學(xué)自動(dòng)化研究中心 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別 ： 碩士 學(xué) 科 類(lèi) 別 ： 工學(xué) 學(xué)科專(zhuān)業(yè)名稱 ： 控制理論與控制工程 論文提交日期： 論文答辯日期： 學(xué)位授予日期： 答辯委員會(huì)主席： 評(píng) 閱 人 ： A Thesis for the Degree of Master in The design and developme