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基于流程仿真的炼钢生产与物流的计划方法

孟庆新  
【摘要】:炼钢生产物流是一个伴随有物性变化的复杂的离散-连续混合型动态系统,对炼钢生产物流进行研究有助于诊断生产中的瓶颈、优化炼钢生产的计划和调度方案,从而提高设备利用率、加快生产节奏、降低成本以及提高企业竞争力。系统仿真是揭示物流运行规律的有效手段。 首先研究分析了国内外炼钢物流现状,并且对炼钢生产工艺深入了解,采用嵌入禁忌搜索的遗传算法来求解多炉次的连铸机排序问题。在炼钢连铸车间整体生产计划的制定问题上,以基于离散事件的仿真策略(事件调度法)建立了仿真模型,考虑到炼钢关键环节是全连铸生产,运用了时间倒推的遗传算法来求解炼钢的生产计划。 本文研究的重点是将有能力约束的flow shop调度方法运用到了连铸的炉次组合与排序问题中。考虑了生产的约束条件,以最小化生产成本为目标,建立了炉次组合与排序问题的数学模型,通过对实际问题的分析,采用自然数编码方法,提出了禁忌搜索的变异策略。炼钢连铸生产过程是一个比较复杂的物流过程,传统的建模和求解方法很难得到可行的生产计划,根据综合分析,提出利用基于流程仿真的时间倒推的遗传算法求解比较复杂的炼钢-连铸生产物流计划,该计划制定方法以生产费用为目标函数,考虑生产中连浇生产、生产设备利用均衡、运输冲突及运输设备的数量限制、各炉次生产时间、运输设备运输时间服从某种分布等约束,使所制定的计划更符合现实情况,可执行性有所提高。 仿真评估结果表明:连铸机的连浇计划对转炉炉次计划的编制有很高的要求,合理安排来料、炼钢与浇铸三者间的物流平衡关系将是保证全连铸作业的重要条件;当出现设备异常情况时,通过延长系统的平均物流时间来缓解因设备检修和故障等扰动所造成的影响,合理及时的参数调整可以确保生产的顺利进行。 最后,指出了研究过程中的一些不足之处并提出了以后工作的展望。


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