[發明專利]基于混合智能優化算法的煉鋼-連鑄生產作業計劃與實時調度優化方法與系統

無效

• 申請號: 201010100957.5
• 申請日: 2010-01-25
• 公開（公告）號: CN101770615A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 鄭忠;高小強;陳開;朱道飛;張濤
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06Q10/00
• 分類號: G06Q10/00;G06Q50/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

技術領域

本發明屬于信息技術領域，涉及智能優化算法，特別涉及基于混合智能優化算法的煉鋼-連鑄生產作業計劃與實時調度優化方法與系統。

背景技術

煉鋼-連鑄是鋼鐵生產中的關鍵工序，其生產流程具有多元性、多層次、多尺度，以及開放性、非線性、遠離平衡、動態有序等復雜系統的特點。煉鋼-連鑄生產作業計劃是在生產批量計劃基礎上，以爐次為計劃單位，在滿足工藝、設備約束條件下，確定爐次的加工路徑以及在各工序上的工位選擇和作業時間。煉鋼-連鑄生產調度是在生產作業計劃基礎上，在滿足當前生產條件下，安排各爐次在各工序上的加工設備、加工時間和加工順序。合理科學的生產作業計劃和調度方案的制定，能保證企業在整個生產過程中爐次、信息流的同步，使整個生產系統順暢、平穩、高效的運行。

目前國內多數鋼鐵企業的煉鋼-連鑄生產作業計劃與實時調度仍然采用人工編制與人工電話調度方式，其粗放型的計劃制定與生產調度效率低下，準確性差，實時性不強，而在實際生產過程中，企業常面臨緊急訂單、生產計劃變更，生產設備故障等復雜生產環境，加大了調度問題的難度。同時企業的制造執行系統缺少對生產計劃和調度的實時監督功能，在出現異常的情況下，缺少異常預警與自動重計劃功能，使得生產作業計劃與調度成為企業發展的瓶頸之一。

目前已經公開的專利申請，如CN1556487A(一種鋼鐵生產的遞階協調計劃調度方法)系統由上位計算機和下位計算機組成，上位計算機用于整體目標優化，以及向下位計算機下達優化目標，下位計算機根據現場實際，優化各工序的生產計劃，通過上、下位計算機實現了整體與局部目標之間的聯系，并對局部目標進行優化，該方法整體與局部目標之間的聯系較單一，缺少全流程的優化設計；CN101105842A(鋼鐵MES中實現出鋼計劃實時匹配與動態調度的方法)實現出鋼計劃實時匹配與動態重調度，在作業計劃與生產實績的誤差達到一定閾值后，對出鋼計劃模型進行在線調整以及重調度，給出生產調整建議，生成新出鋼計劃，該發明閾值選取對性能的影響很大，同時其重調度作為計劃調整的建議，未實現作業計劃自動重排。CN1614618A(一種煉鋼連鑄生產在線動態調度方法)提供了一種在線動態調度方法，通過生產實時數據和調度人員設定，采用滾動搜索優化，編排出適合當前生產狀態的動態作業計劃，并實時下發給工位，該發明實現了調度與實時狀態之間的銜接，但其滾動搜索算法為避免沖突，對爐次數量存在限制。CN101261695A(一種流程工業生產調度系統的實時動態再調度方法)提出了在實時監控與滾動優化基礎上的重調度方案，滾動優化方法需要計算從調度開始至擾動發生時刻內系統狀態的變化，但未指出具體應用。CN101520656A(一種煉鋼連鑄生產在線多模式時間優化調度方法)將生產實績與設定參數的差值作為粗調度的依據，在粗調度的基礎上，進行時間優化調度模式匹配，給出新的調度方案，但未包括設備和計劃變更等擾動，只根據目標調整各工位上的作業時間。CN1556486A(一種一體化的鋼鐵企業生產過程在線計劃調度系統與方法)通過預訂計劃-仿真軟件模擬-調整計劃的方式制定生產計劃，利用模型計算和規則推理結合的方法進行在線生產調度，該方法利用了現有仿真調度軟件與算法庫，解決方案的針對性受到限制。CN1753010A(用于鋼鐵企業能源優化調度的分類建模和滾動求解方法)對鋼鐵企業中能量流進行調度研究，建立能源設備與管網模型，利用事件驅動滾動優化策略度進行計算，沒有考慮到能量傳輸中的爐次因素，對生產的指導作用受到一定限制。

發明內容

針對當前鋼鐵企業煉鋼-連鑄生產過程中作業計劃與生產調度存在的上述不足，本發明提供了基于混合智能優化算法的煉鋼-連鑄生產作業計劃與實時調度優化方法與系統。本發明解決了背景技術中存在的不足，在生產批量計劃下達時能夠制定出優化的生產計劃，在擾動發生時，能及時進行重計劃與實時調度。

本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明提出了一種基于混合智能優化算法的煉鋼-連鑄生產作業計劃與實時調度優化方法，該方法步驟為：

一、計劃調度對象建模

計劃調度對象建模采用兩種方式進行：根據煉鋼-連鑄實際生產流程建立相應的由工序工位與運輸線組成的生產模型，爐次計劃在工序上的作業時間和在工序間運輸線上的運輸時間滿足生產統計規律，建立的計劃調度生產模型能夠保存為自定義的數據文件格式；直接打開已建好模型的數據文件，快速建立計劃調度對象模型。

二、生產作業計劃制定

生產批量計劃下達是生產作業計劃制定的觸發條件。生產作業計劃制定采用遺傳-蟻群混合智能優化算法計算，該算法流程為：