收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

热轧生产计划混合智能编制方法研究

屠乃威  
【摘要】:现代大型钢铁企业的热轧生产过程是由多台并行步进式加热炉和热轧机组成。两流连铸机浇铸的不下线高温板坯或库存板坯,首先在选定的加热炉内加热,然后被加热至规定温度后出炉,并通过辊道被送至热轧机经粗轧、精轧和卷曲形成一定长度、宽度、厚度、硬度和表面质量的热轧卷(使用同一套精轧工作辊轧制的板坯称为一个轧制单元)。热轧生产计划编制问题中包含着轧制计划编制和加热炉装炉计划编制两大问题,其中轧制计划编制问题中包含着板坯选择、直装单一作业轧制单元编制、非直装单一作业轧制单元编制和非直装混合作业轧制单元编制四个子问题。热轧生产计划编制首先从给定的大量板坯(包括库存板坯和待生产板坯)中确定一定数量板坯作为进行轧制单元编制的板坯(即板坯选择),之后依次进行直装单一作业轧制单元编制、非直装单一作业轧制单元编制和非直装混合作业轧制单元编制,从而获得一定数量的轧制单元,形成满足日生产要求的轧制计划;并进而以轧制计划为基础,确定出轧制单元内板坯的加热设备以及加热开始和结束时间,形成加热炉的生产作业时间表(称为加热炉装炉计划)。板坯选择的好坏直接关系到所形成轧制计划的交货期满足情况,轧制单元编制的好坏会影响到轧辊生产成本、对热轧下游生产的原料供应、产品质量和生产效率,而加热炉装炉计划编制的好坏对加热炉的生产能耗有着重要影响。由于“表面质量”和“同钢种主体材板坯连轧数量”约束描述存在着多种可能性,可以被表示为多个约束方程,导致难以采用已有的优化方法来解决轧制计划编制中的三种轧制单元编制问题,而“加热设备同时加工板坯数量”约束描述也存在着多种可能性,因此同样难以采用已有的优化方法来解决加热炉装炉计划编制问题。现有研究文献存在如下不足:①忽略下游生产对热轧卷需求导致所研究的板坯选择方法难以应用于实际生产,②忽略两流连铸机与热轧机一体化生产情况以及假定待生产板坯在连铸机上浇铸时的宽度已知导致所研究的直装单一作业轧制单元编制方法难以应用于实际生产,③忽略热轧卷表面质量要求以及假定板坯在轧制单元中的区域已知导致所研究的非直装单一和混合作业轧制单元编制方法难以应用于实际生产,④忽略加热炉炉容的限制导致所研究的加热炉装炉计划编制方法难以应用于实际生产。因此,目前钢铁企业的轧制计划编制和加热炉装炉计划编制只好采用人工编制的方式。人工编制轧制计划效率低,而且人工形成轧制计划的轧制单元平均长度偏小,轧制单元内各流向板坯总重量常远离目标量甚至不在规定范围内,造成生产成本增加、生产效率变低、热轧下游因原料供应问题而影响正常生产;人工形成的加热炉装炉计划易使一些板坯在加热炉内不必要加热时间增加,造成加热炉加热能耗变大。本文以由3台步进式加热炉与1台热轧机组成的国内某大型钢铁企业热轧生产线为背景,针对热轧生产的轧制计划编制问题和加热炉装炉计划编制问题展开了研究,提出了基于启发式的板坯选择方法、基于蚁群和变邻域搜索算法混合的直装单一作业轧制单元编制方法、基于蚁群和模拟退火算法混合的非直装单一作业轧制单元编制方法、基于变邻域禁忌搜索的非直装混合作业轧制单元编制方法以及基于蚁群优化算法的加热炉装炉计划编制方法。取得的具体成果如下:1.板坯选择方法:在分析板坯选择所需要考虑因素(重量、交货期等)的基础上,描述了板坯选择问题的约束条件和目标。针对板坯选择问题难以精确建模,结合专家的知识,提出了基于启发式的板坯选择方法。2.直装单一作业轧制单元编制方法:以最小化同一轧制单元内待生产板坯在连铸机上浇铸时两流浇铸时间差、最大化轧制单元平均长度、最大化轧制单元板坯优先级总和、最小化同一轧制单元内待生产板坯的轧制顺序与浇铸顺序差异以及最小化轧制单元内相邻轧制板坯间轧制宽度、轧制厚度、硬度、出炉温度、精轧温度和卷曲温度跳跃量为目标,以同一轧制单元内待生产板坯的钢级相同且总重量不超过依据钢级规定的重量以及同一轧制单元内任意主体材板坯与之前安排的主体材板坯轧制长度之和不超过该板坯表面质量规定的长度值等为约束方程,以轧制单元所要轧制的板坯和轧制单元内板坯的轧制顺序以及轧制单元内待生产板坯在连铸机上浇铸时的宽度、浇注流和顺序为决策变量,建立了直装单一作业轧制单元编制问题的数学模型。分析了该问题难以采用已有优化方法解决的原因,提出了基于蚁群和变邻域搜索算法混合的直装单一作业轧制单元编制方法。该方法由基于蚁群和变邻域搜索算法混合的主体材编制算法以及基于启发式的烫辊材编制算法组成。主体材编制算法在迭代过程中,先粗略确定主体材,然后在此基础上,确定构成主体材的待生产板坯在浇铸时所在的浇注流、顺序以及宽度,并根据这些结果调整粗略确定的主体材内板坯位置。利用实际生产数据的仿真试验结果表明,文中混合算法所得结果明显优于人工方法所得结果。3.非直装单一作业轧制单元编制方法:以最大化轧制单元平均长度、最大化轧制单元板坯优先级总和以及最小化轧制单元内相邻轧制板坯间轧制宽度、轧制厚度、硬度、出炉温度、精轧温度和卷曲温度跳跃量为目标,以同一轧制单元主体材板坯的钢种相同以及同一轧制单元内任意主体材板坯与之前安排的主体材板坯轧制长度之和不超过该板坯表面质量规定的长度值等为约束方程,以轧制单元所要轧制的板坯、轧制单元内板坯在轧制单元中所在的区域和轧制单元内板坯的轧制顺序为决策变量,建立了非直装单一作业轧制单元编制问题的数学模型。分析了该问题难以采用已有优化方法解决的原因,提出了基于蚁群和模拟退火算法混合的非直装单一作业轧制单元编制方法。该方法由基于蚁群和模拟退火算法混合的主体材编制算法以及基于启发式的烫辊材编制算法组成。利用实际生产数据的仿真试验结果表明,文中混合算法在求解精度上优于单一蚁群算法、单一模拟退火算法和人工方法,在求解时间上远远小于人工方法。4.非直装混合作业轧制单元编制方法:以轧制单元内各流向板坯总重量达标准量、最大化轧制单元平均长度、最大化轧制单元板坯优先级总和以及最小化轧制单元内相邻轧制板坯间轧制宽度、轧制厚度、硬度、出炉温度、精轧温度和卷曲温度跳跃量为目标,以同一轧制单元内相邻主体材板坯的钢种要满足衔接要求且同钢种主体材板坯连轧数量不小于钢种规定的数量以及同一轧制单元内任意主体材板坯与之前安排的主体材板坯轧制长度之和不超过该板坯表面质量规定的长度值等为约束方程,以轧制单元所要轧制的板坯、轧制单元内板坯在轧制单元中所在的区域和轧制单元内板坯的轧制顺序为决策变量,建立了非直装混合作业轧制单元编制问题的数学模型。分析了该问题难以采用已有优化方法解决的原因,给出了基于变邻域禁忌搜索的编制算法。算法中给出了以提高搜索效率为目的的基于5种邻域结构(包括板坯插入、板坯替换、板坯交换、板坯删除和板坯区间交换)的搜索策略。利用实际生产数据的仿真试验结果表明,文中算法所得结果明显优于人工方法所得结果。5.加热炉装炉计划编制方法:以最小化热轧机等待加热板坯的时间、最小化板坯加热时间以及最小化加热炉内冷热板坯混装次数为目标,以板坯按轧制顺序出炉、板坯在加热炉上加工时间不小于规定最短时间以及同一加热炉同时加热的板坯数量不超过规定数量等为约束方程,以轧制单元内板坯的加热设备以及加热开始和结束时间为决策变量,建立了加热炉装炉计划编制模型。分析了该问题难以采用已有优化方法解决的原因,给出了基于蚁群优化的求解算法。算法对板坯的加热设备直接进行优化,而板坯的加热开始和结束时间则在板坯的加热设备确定基础上根据约束条件通过启发式方法计算得到。利用实际生产数据的仿真试验结果表明,文中算法所得结果明显优于人工方法所得结果。6.利用来自实际生产的一组板坯数据对文中提出5种方法进行系统实验。文中方法所得轧制计划与人工方法所得轧制计划相比,轧制单元平均长度由55.376公里提高到68.401公里,轧制单元平均重量由1184.9吨提高到1460.6吨,轧制单元内流向板坯重量与目标值平均偏差量由135.1吨降为115.2吨,而且文中方法求得轧制计划所用时间为244秒远小于人工方法的近3个小时时间;文中方法所得加热炉装炉计划与人工方法所得加热炉装炉计划相比,板坯平均加热时间降低了3分钟。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张枝平,刘同兴;物资计划编制与使用管理的改革实践[J];中州煤炭;2001年05期
2 李永山;中长期发展计划编制工作思路和方法初探[J];煤炭企业管理;2005年07期
3 ;温家宝强调,“十五”计划编制工作要处理好三个关系[J];中国金属通报;2000年49期
4 ;关于对市政府《关于2011—2013年天津生态市建设行动计划编制情况的报告》的审议意见[J];天津市人民代表大会常务委员会公报;2011年05期
5 胡乃联,熊国华;地下矿生产计划编制中矿石质量的控制[J];北京科技大学学报;1990年06期
6 王琰;;浅谈生产计划编制的优化[J];化学工程与装备;2011年09期
7 刘多,杨家本,丁锋,刘申生;改进炼油厂生产计划编制方法的研究[J];石油炼制与化工;1996年06期
8 郑建军;熊国华;;编制露天矿短期生产计划的优化法[J];有色金属(矿山部分);1990年03期
9 顾静;;中东石油工程EPC基准计划编制技巧[J];中国石油和化工标准与质量;2014年01期
10 诸大建,李耀新;可持续发展战略与上海“十五”计划编制的研究[J];上海环境科学;2000年10期
11 王春;;新型管理模式下的生产计划编制[J];杭氧科技;2008年01期
12 郑忠;刘怡;陈开;高小强;;炼钢—连铸—热轧生产计划编制的统一模型及智能算法[J];北京科技大学学报;2013年05期
13 刘勇;;石油企业中长期计划编制与环境研究[J];四川石油经济;1994年02期
14 马天牧,张蕾,胡国奋,郑秉霖,柴天佑;冶铸轧一体化批量计划编制新技术[J];控制工程;2005年06期
15 本刊编辑部;;提升“水专项”[J];建设科技;2010年03期
16 ;市政府对市人大常委会审议《关于2011-2013年天津生态市建设行动计划编制情况的报告》所提意见落实情况的书面报告[J];天津市人民代表大会常务委员会公报;2011年06期
17 寿叶红;张海涛;姜小星;窦楠;张德合;;优化计划编制实现小批量订单规模生产的实践探索[J];冶金经济与管理;2013年03期
18 王震;;交互模拟优化法在矿山生产计划编制及矿石质量优化中的应用[J];包头钢铁学院学报;1993年04期
19 王维德,В.М.阿列尼切夫,М.Н.科瓦谬夫,А.И.;菱镁矿股份公司露天矿采矿工程计划编制自动化[J];国外金属矿山;1995年12期
20 买虎臣;何银仁;叶奕林;赵美具;;线性规划在辽阳石油化纤公司生产计划编制中的应用[J];石油炼制与化工;1985年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 张澍生;李铁克;;关于CSP轧制计划编制问题的研究[A];全国第七届工业工程与企业信息化学术会议论文集[C];2003年
2 张蕾;胡国奋;马天牧;郑秉霖;;冶铸轧一体化批量计划编制新技术[A];05'中国自动化产业高峰会议暨中国企业自动化和信息化建设论坛论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 朱涛;基于协同机制的路局调度日计划编制过程建模研究[D];北京交通大学;2013年
2 田志强;高速铁路乘务计划编制优化理论与方法研究[D];西南交通大学;2011年
3 屠乃威;热轧生产计划混合智能编制方法研究[D];东北大学;2013年
4 李华;高速铁路动车组运用计划编制理论与方法研究[D];北京交通大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐建伟;自升式平台平台分段的建造计划编制及其优化研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 何铁军;项目计划编制的理论方法和工具研究[D];昆明理工大学;2005年
3 任静妮;铁路运行计划编制的流程管理优化及仿真[D];北京交通大学;2010年
4 罗靖昆;编组站日班计划编制及执行的改进研究[D];西南交通大学;2013年
5 郝语嘉;遗传算法在城市公交运行计划编制中的应用[D];华中科技大学;2009年
6 徐多庆;移动运营企业年度经营计划编制项目管理研究[D];合肥工业大学;2008年
7 李桂萍;多场站公交行车计划编制模型与算法研究[D];北京交通大学;2010年
8 李擎;基于LSM的中国铁路集中修进度计划编制模型研究[D];北京交通大学;2013年
9 何川东;成像卫星计划编制优化决策算法与可视化仿真技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
10 张建国;基于OPT思想的ZMJ ERP作业计划编制方法研究[D];河北工业大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 郝玉国;经纬榆次分公司召开资源计划编制安排会议[N];中国纺织报;2008年
2 记者 姜巽林;不断提高项目计划编制科学性[N];温州日报;2011年
3 通讯员张萍;我州2012年对口援博项目计划编制完成[N];博尔塔拉报(汉);2012年
4 记者 毛贺平;市政府部署2013年度项目计划编制工作[N];衢州日报;2012年
5 杜敏;北京农网提升行动计划编制完成[N];国家电网报;2014年
6 记者 王龑民;甘肃农网2014年投资计划编制完成[N];国家电网报;2013年
7 见习记者 王云;加快“十五”计划编制工作[N];湖北日报;2000年
8 记者 李家杰;北京就“十五”计划编制工作向全社会征求意见[N];光明日报;2000年
9 本报记者 白永林;我市2010年度规范性文件制定计划编制完成[N];榆林日报;2010年
10 记者 于海;市政府召开明年城建计划编制工作会[N];沈阳日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978