[發(fā)明專利]小型軋鋼廠的生產排程方法及其系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110062342.2
• 申請日: 2011-03-16
• 公開（公告）號: CN102682353A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 林楠;柳楊華;杜萬古
• 申請（專利權）人: 西門子(中國)有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種生產排程方法和生產排程系統(tǒng)，具體地說，涉及一種用于小型軋鋼廠的生產排程方法和生產排程系統(tǒng)。

背景技術

小型煉鋼廠通常配備如鑄造、軋鋼、精整等生產線，用以生產鋼條、鋼段、鋼軌等長的型材。根據(jù)客戶清單列表為小型軋鋼廠生成生產安排的生產排程系統(tǒng)(PPS)對有效軋鋼過程是非常重要的，在制訂生產計劃時，制造商需要綜合考慮生產的原料狀況和客戶的產品要求。

軋鋼廠的原料可以是已形成冷料的鋼坯，或是來自連鑄機的熱料。制造商在安排生產計劃時需要撐握庫存鋼坯的鋼種、截面尺寸、各鋼坯的重量、鋼坯的數(shù)量等，同時，制造商還要了解客戶供貨要求，如產品交貨期、產品規(guī)格(鋼種、產品的截面尺寸、長度、容差等)、供貨數(shù)量等。

型材一般需要若干道次軋制，各道次所用的軋輥不同，為了提高各道次的使用效率，每個道次安排都具有在軋輥變化前可軋制的最大噸位。能安排在一個道次中生產的鋼坯必須具有相同的截面尺寸代碼，處于相同鋼種組，且本道次完成的產品具有相同的截面尺寸代碼。

軋制好的鋼材，要在熱剪切機上載制成客戶所需長度，為了更好地利用冷卻床，制造商需要兼顧冷卻床的最大長度和產品的多樣性。

目前有一種采用運籌學的方法來解決軋鋼廠的生產計劃和排程問題，這種方法是目前最常用的建構PPS的途徑。它將整個問題建模為單個最優(yōu)化模塊或若干相關最優(yōu)化模塊。用運籌學方法建構PPS的優(yōu)點是，最優(yōu)化模塊可清楚表達這些安排處理的目標和限制，因此易于檢查模塊的準確度和精度，同時隨著運籌學的發(fā)展，不斷有新的專用包可用來求解最優(yōu)化模塊。

然而，運籌學的方法很難通過建構單個模塊而綜合考慮安排處理中的各個方面，例如在制訂軋鋼計劃中，制造商需要考慮庫存原料的種類、數(shù)量、每個鋼坯的產出率、每個生產序列的產出率、各道次軋制的最大生產能力、訂單交貨期等多個因素，由于模塊規(guī)模大，建好的模塊不易求解和優(yōu)化。另外，為了使模塊有效，輸入模塊的數(shù)據(jù)需要具有很高的精度和準確的時間。

許多研究將這類問題歸納為裝箱問題(knapsack?constraint?problems)或獎金收集旅行商問題(prize?collecting?travelling?salesman?problem)模塊。因為這些模塊都是非多項式算法問題(NP)的難題，人們經常借助啟發(fā)式算法來求解。

一些研究試圖更好地為訂單分配鋼坯。它們形成了多維裝箱問題，并使用啟發(fā)式算法來解決問題，但它們與需要解決的實際問題中的限制條件不同。

還有一些研究以鋼生產計劃作為背景，并求解整個處理的一部分，它們中間有的研究著重于如何將訂單分配給庫存鋼坯，使鋼坯的產出率變高；有的研究著重于生成解決排程問題的算法，并在最差的情況下仍能保證算法性能；有的研究著重于整個處理系統(tǒng)，提供處理流程并通過圖表說明這個流程。但未見能夠解決軋鋼生產過程的整體計劃和安排的生產排程方法及其系統(tǒng)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的一個目的是提供整體解決這類庫存鋼坯分配、安排和切割最優(yōu)化等問題的生產排程方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一個目的是提供能提高客戶滿意度，而且既能實現(xiàn)高產出率又能實現(xiàn)高序列使用率的生產排程方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種用于小型軋鋼廠的生產排程方法，包括如下步驟：

(a)基于相同鋼種組和產品尺寸代碼，將客戶訂單分配到相應序列和隨機選擇的道次中，生成初始生產計劃；

(b)按交貨期對初始生產計劃的序列排序，并根據(jù)合并算法將具有相同鋼種的兩個訂單合并，得到經處理后的序列，生成歸并生產計劃；

(c)在當前歸并生產計劃相應的總產出率小于一個臨界閾值的情況下，重復隨機選擇歸并生產計劃中的一個序列，為其配置一個新的道次，直至借助評估函數(shù)判定更改道次后的生產計劃大于等于一個停止值為止，輸出此時的生產計劃作為道次變更生產計劃；和

(d)從道次變更生產計劃中選擇一個待處理的序列，將另一個訂單插入該序列中，或者用另一個訂單替換該序列中的一個訂單，從而生成更改訂單后的訂單變更生產計劃。

在用于小型軋鋼廠的生產排程方法的再一種示意性的實施方式中，其中上述的步驟(a)包括：

(a1)將客戶訂單分成復數(shù)個具有相同鋼種組和產品尺寸代碼的訂單組；

(a2)選擇一個訂單組；

(a3)設定一個新的序列，隨機選擇一個道次；