收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于免疫算法与分散搜索的钢铁生产调度研究

孙凯  
【摘要】: 生产调度是制造企业生产管理的关键,科学的制定和执行生产调度方案对提升产品质量,缩短生产周期,减少在制品库存,降低物耗和能耗,降低生产成本,提高企业竞争力有着极其重要的意义。钢铁生产调度是生产调度理论在钢铁行业特殊环境中的应用,需综合考虑钢铁工艺生产要求、计算机系统和管理方法,以通过建立合理的调度模型快速排定调度方案,使之成为钢铁生产过程的辅助决策工具。 免疫算法(IA)与分散搜索(SS)都是基于种群的进化算法,具有很强的全局搜索能力,但在进化机制和搜索策略上有许多不同之处。本文主要以钢铁生产调度为背景,针对各问题的生产工艺流程及工艺约束,分析其调度需求,建立调度模型,然后根据不同问题的特点,选择适合的算法,并结合其他策略,设计求解该问题的优化算法,通过应用工业生产数据来验证算法的有效性。从而为实际钢铁生产提供有效的调度方案,为钢铁生产调度技术的进一步发展提供理论基础。本文取得的主要研究成果为: 首先,本文研究了面向成本的流水作业(Flowshop)调度问题。将经济指标融入Flowshop调度问题中,提出一种面向成本的Flowshop调度问题的混合整数规划模型。该模型综合考虑了影响调度决策的各种加权指标,如生产切换费用、机器空闲造成的损失、工件提前/拖期完工造成的损失等。基于免疫进化机制,在免疫算法框架中引入一种自适应禁忌搜索(ATS)对种群进行局部改进,提出了一种新的免疫算法(IA-ATS)求解该问题。算法充分利用免疫算法的全局寻优能力,并结合了禁忌搜索的局部寻优能力,不同规模的仿真算例验证了该模型的可行性及算法的有效性。 其次,针对钢铁制造过程中的炼钢-连铸调度问题,以控制连续浇铸及炉次在工序间等待为约束,以总加工流程时间为目标函数,建立了该问题的混合Flowshop调度模型。利用IA-ATS算法求解该问题,针对炼钢-连铸调度问题的求解复杂性,设计了一种新的抗体编码方案,并利用时间倒推法与线性规划结合的生产作业编排方法求解抗体的亲和度。实验结果表明该算法是一种有效的炼钢-连铸生产调度优化方法,能够编制出实现连浇的可执行的炼钢作业计划,并且可以降低炉次在各工序间等待造成的损失,减小总加工流程时间,从而达到降低企业运行成本、增加企业盈利的目的。 再次,研究了钢铁企业中的热轧生产调度问题。根据热轧生产过程中的各种工艺约束,以降低厚度、宽度、硬度跳变引起的惩罚及满足合同交货期为调度目标,将热轧生产调度问题建模为奖金收集的车辆路径问题。该模型将热轧生产过程中板坯选择与板坯排序结合起来,综合考虑了轧辊的更换成本以及客户服务水平等指标。基于分散搜索“分散-收敛集聚”的进化机制,在分散搜索算法框架中嵌入极值优化算法以提高算法局部搜索能力,提出了一种新的分散搜索算法(SS-IEO)求解该问题。利用实际生产数据对算法进行验证,仿真结果表明SS-IEO算法虽然不能保证取得全局最优解,但是能够在合理的运算时间内求得比较满意的调度方案。 最后,研究了钢铁企业中的冷轧平整机批量轧制调度问题。冷轧平整机生产过程中,不同薄钢板需要不同的表面粗糙度的轧辊下处理,而轧辊的表面粗糙度参数随着轧制过程的进行将不断的衰减,且衰减的动态过程又与轧件的调度次序密切相关。针对冷轧平整机轧件与轧辊参数耦合的特点,建立了设备参数动态变化下调度的数学模型。以轧辊磨损函数为切入点,通过对轧辊磨损曲线的分段线性简化,将复杂的调度问题分解为三个子问题,即聚类问题、K-最短路径问题(K-CSPP)、多级最短路径问题。开发了解决基于分散搜索(SS-IEO)和动态规划(DP)相结合的混合策略,首先根据约束条件,将订单分配到不同的类中,然后通过SS-IEO算法对每个订单类求解K-CSPP,最后通过DP算法将这些子问题的解合成为一个原问题的可行解。并通过某大型钢厂的实际数据验证了算法的有效性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李树荣;苏东卫;;基于动态规划的炼厂多阶段生产调度模型的建立及求解[J];化工自动化及仪表;2009年06期
2 蒋南云;文尧奇;路致远;汪春桃;;基于订单管理的纺纱企业生产调度研究[J];江苏纺织;2008年10期
3 朱一清;对社会主义市场经济体制下石油企业生产调度工作的认识[J];石油企业管理;1995年09期
4 杨晋庆,首东成,赵勇平,邢凯;PRMS——过程工业生产信息实时监测系统[J];现代化工;1998年05期
5 李作喜,郑功万;露天采场生产调度管理探析[J];世界采矿快报;2000年07期
6 高莉,于洪珍,郭西进;基于Petri网的选煤厂生产调度模型研究[J];工业控制计算机;2005年04期
7 张佳荣,侯斌;孝义铝矿构建数字矿山的探讨[J];采矿技术;2005年03期
8 高晓辉;刘怀连;周松涛;;调度管理系统在煤矿安全生产调度中的应用[J];煤矿安全;2007年11期
9 郭世军;;鲁南矿业公司生产调度电视监控系统的应用[J];矿业快报;2008年05期
10 刘付亮;;浅谈生产调度的工作方法与技巧[J];煤矿现代化;2009年03期
11 ;我们建立经营调度的体会[J];煤炭经济研究;1984年07期
12 何治中;木材水运的安全技术工作应与生产调度同步[J];林业劳动安全;1996年02期
13 孙杨平;在生产调度和地理信息系统支持下的城市排水综合管理系统[J];北方环境;2001年04期
14 高莉,王庆利,于洪珍;分布式数据挖掘系统在选煤厂生产调度中的应用[J];工矿自动化;2004年06期
15 王姝,华钢;GIS在矿山生产调度系统中的应用[J];煤矿机电;2005年01期
16 汪秀珍;肖佩;刘诏书;;用S95标准研究装饰布企业MES中的调度[J];现代制造工程;2006年07期
17 巩发亮;刘军;;油气田生产调度管理目标及模式探讨[J];科技致富向导;2009年06期
18 王晋才;;淮北选煤厂生产调度数据管理系统[J];煤炭技术;2009年10期
19 宁毅,田乃媛,刘青,王英群,唐洪华;电炉流程的物流管制之三——上钢三厂大电炉分厂生产调度的实时系统仿真模型[J];炼钢;1997年06期
20 刘柏利;应用计算机信息网络系统优化调度生产管理[J];齐鲁石油化工;1997年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 左兴权;钟义信;;基于工作流仿真模型的鲁棒调度方法[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
2 沈冠町;徐本柱;刘晓平;;改进的免疫算法在作业车间调度中的应用[A];全国第21届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2010)暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C];2010年
3 沈祖志;邓明荣;廖为宏;倪正道;刘金艳;;热电生产调度辅助决策系统的研究与开发[A];第七届计算机模拟与信息技术学术会议论文集[C];1999年
4 顾小军;孟秀梅;;浅谈热送热装与生产调度和质量管理体系[A];2006年河北省轧钢技术与学术年会论文集(上册)[C];2006年
5 王祎;顾幸生;徐震浩;;基于内分泌激素调节机制的自适应免疫算法的flow shop调度问题[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 寇从芝;;基于无线网络的生产调度软件的设计与开发[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
7 张朝明;张镭;;充分发挥生产调度在监狱露天煤矿中的职能[A];现代化露天开采与可持续发展——全国露天采矿技术学术交流会论文集[C];2005年
8 王留根;朱玉强;罗资睦;;远程视频监控系统在生产调度中的应用[A];第十七届全国煤矿自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2007年
9 郑光;亓利明;朱丙月;;矿井监控技术在通防管理和生产调度中的应用[A];第十三届全国煤矿自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2003年
10 吴波;原进凯;石国新;江征风;丁毓峰;;生产调度中时间不确定性及其控制策略[A];湖北省机械工程学会机械设计与传动专业委员会第十五届学术年会论文集(一)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙凯;基于免疫算法与分散搜索的钢铁生产调度研究[D];上海交通大学;2009年
2 王颖;基于仿真的可重入生产系统的神经元动态规划调度研究[D];厦门大学;2007年
3 勾轶;基于免疫算法和多传感器信息融合的电机故障综合诊断方法研究[D];沈阳工业大学;2010年
4 谭中权;极值及相关对象的渐近性分析[D];苏州大学;2012年
5 叶莲;基于免疫算法的分类方法及其应用研究[D];重庆大学;2012年
6 梁涛;批处理过程生产调度自组织优化方法[D];山东大学;2011年
7 王鲁非;金融市场风险的尾部估计和极值度量[D];吉林大学;2011年
8 王纯贤;网络化制造环境下以人为中心的制造执行系统关键技术研究[D];合肥工业大学;2005年
9 何彦;面向绿色制造的机械加工系统任务优化调度方法研究[D];重庆大学;2007年
10 罗春鹏;炼油企业生产调度研究[D];浙江大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱晖;基于多Agent的化工批量生产调度系统研究[D];大连理工大学;2006年
2 欧阳奇;分布式炼钢-连铸过程监视与生产调度辅助系统的研究与应用[D];重庆大学;2004年
3 李强;遗传算法及其在生产调度中的应用[D];山东大学;2005年
4 苏建军;混合流程型生产调度策略的应用研究[D];中国地质大学(北京);2006年
5 鲁勇;减速机生产管理系统开发[D];武汉理工大学;2005年
6 陈东升;基于遗传算法的模糊车间作业调度问题的研究[D];大连理工大学;2006年
7 江宾;攀钢热电厂生产调度管理网络系统研究[D];重庆大学;2002年
8 周兆明;大庆钻技公司生产调度管理信息系统研究应用[D];哈尔滨工程大学;2002年
9 王珂;生产环境不确定条件下的生产调度优化[D];山东大学;2005年
10 何燕;基于遗传算法的车间调度优化及其仿真[D];武汉理工大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 韩迪;把一个个死数字盘活[N];中国安全生产报;2006年
2 董科华;福建局一二一队钻探二公司借助短信调度生产[N];中煤地质报;2006年
3 谢岩峰;披星戴月战斗在总装线上[N];中国航天报;2008年
4 通讯员张林燕;强化调度职能实现安全生产两不误[N];人民铁道;2009年
5 李建飞;进度表上做文章[N];石油管道报;2005年
6 刘玉保;孙疃矿紧抓节后安全收心[N];经理日报;2009年
7 孙晓蓉;全省工交生产调度会通报4月运行情况 工业生产扭转一季度负增长局面[N];贵州日报;2008年
8 本报记者  施恒青;省普通公路建设生产调度会在丹召开[N];丹东日报;2006年
9 本报记者 包晶;共商脱水菜行业发展大计[N];巴彦淖尔日报(汉);2007年
10 刘广超;我市召开安全生产调度会[N];廊坊日报;2008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