[發(fā)明專利]煉鋼-連鑄生產(chǎn)智能調(diào)度的二層規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110274910.5
• 申請(qǐng)日: 2011-09-16
• 公開（公告）號(hào): CN102346882A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾亮;葉理德;邵遠(yuǎn)敬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶南方工程技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06Q10/00
• 分類號(hào): G06Q10/00;G06Q50/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及數(shù)學(xué)規(guī)劃和智能優(yōu)化算法，特別涉及一種煉鋼-連鑄生產(chǎn)智能調(diào)度的二層規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

煉鋼-連鑄生產(chǎn)過程是現(xiàn)代鋼鐵聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)流程中的核心環(huán)節(jié)，在該生產(chǎn)過程中，來自高爐的鐵水首先經(jīng)轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉轉(zhuǎn)化為高溫鋼水，然后經(jīng)過精煉爐進(jìn)行精煉以滿足鋼水的化學(xué)成分和溫度要求，最后送到連鑄機(jī)澆鑄成不同規(guī)格的板坯或方坯。煉鋼-連鑄生產(chǎn)過程生產(chǎn)效率的提高對(duì)整個(gè)鋼鐵企業(yè)有重要影響，而制定合理的生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃，是保證煉鋼-連鑄生產(chǎn)過程高效率運(yùn)行的關(guān)鍵。

從數(shù)學(xué)規(guī)劃的角度看，煉鋼-連鑄生產(chǎn)過程是一個(gè)離散和連續(xù)相混雜的流程式生產(chǎn)過程，其生產(chǎn)調(diào)度問題具有離散性、隨機(jī)性、多目標(biāo)和多約束性等特點(diǎn)，是一典型的NP?hard問題。正因?yàn)闊掍?連鑄生產(chǎn)調(diào)度問題的重要性和復(fù)雜性，它已經(jīng)引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

煉鋼-連鑄生產(chǎn)計(jì)劃可以分為兩類：一類是生產(chǎn)批量計(jì)劃，另一類是生產(chǎn)時(shí)間計(jì)劃。生產(chǎn)批量計(jì)劃是以客戶合同數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)，根據(jù)工藝限制條件將不同的合同需求進(jìn)行最佳組合而生成的，包括爐次計(jì)劃和澆次計(jì)劃。生產(chǎn)時(shí)間計(jì)劃是在生產(chǎn)批量計(jì)劃的基礎(chǔ)上，以爐次為最小計(jì)劃單位，在追求某一評(píng)價(jià)函數(shù)(如最小等待時(shí)間、最小提前拖期費(fèi)用、最小總流程時(shí)間)最佳的情況下的一類特殊的job-shop排序問題，其最終結(jié)果是確定以何種順序，在何時(shí)、何種設(shè)備上安排鋼水從煉鋼爐到連鑄機(jī)的生產(chǎn)過程的各個(gè)工序。

目前在該領(lǐng)域已公布的專利或已公開的專利申請(qǐng)，如“一種一體化的鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程在線計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)與方法(200310110345.4)”針對(duì)鋼鐵行業(yè)計(jì)劃調(diào)度的特殊性，實(shí)現(xiàn)一種在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，多臺(tái)計(jì)算機(jī)上，生產(chǎn)計(jì)劃編制與下達(dá)、計(jì)劃執(zhí)行狀態(tài)的監(jiān)控、生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)調(diào)度為一體的軟硬相結(jié)合的系統(tǒng)與方法。“一種鋼鐵生產(chǎn)的遞階協(xié)調(diào)計(jì)劃調(diào)度方法(200310120845.6)”提供了一種可以同時(shí)考慮各生產(chǎn)子系統(tǒng)分目標(biāo)和整個(gè)系統(tǒng)總目標(biāo)的鋼鐵生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度方法，它可以對(duì)不同生產(chǎn)子系統(tǒng)的生產(chǎn)能力進(jìn)行協(xié)調(diào)，在對(duì)總體生產(chǎn)計(jì)劃目標(biāo)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，同時(shí)兼顧各生產(chǎn)子系統(tǒng)分目標(biāo)的優(yōu)化。“一種煉鋼連鑄生產(chǎn)在線動(dòng)態(tài)調(diào)度方法(200410009705.6)”提供一種依據(jù)生產(chǎn)過程的實(shí)績和設(shè)備狀態(tài)，在線實(shí)時(shí)滾動(dòng)編制調(diào)度計(jì)劃的方法。“一種煉鋼連鑄生產(chǎn)在線多模式時(shí)間優(yōu)化調(diào)度方法(200810228928.X)”主要針對(duì)煉鋼連鑄生產(chǎn)計(jì)劃在執(zhí)行過程中，擾動(dòng)發(fā)生時(shí)粗調(diào)度之后的各種時(shí)間調(diào)度問題，提供了一種煉鋼連鑄生產(chǎn)在線多模式時(shí)間優(yōu)化調(diào)度方法。“基于混合智能優(yōu)化算法的煉鋼-連鑄生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃與實(shí)時(shí)調(diào)度優(yōu)化方法與系統(tǒng)(201010100957.5)”提供了基于混合智能優(yōu)化算法的煉鋼-連鑄生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃與實(shí)時(shí)調(diào)度優(yōu)化方法與系統(tǒng)。

上述專利文獻(xiàn)主要涉及生產(chǎn)批量計(jì)劃或生產(chǎn)時(shí)間計(jì)劃二者之一的編制方法和系統(tǒng)，而沒有涉及到同時(shí)考慮生產(chǎn)批量計(jì)劃和生產(chǎn)時(shí)間計(jì)劃的問題。

當(dāng)前煉鋼-連鑄生產(chǎn)計(jì)劃編制中存在不足之處，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

(1)將原本密切關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)批量計(jì)劃和生產(chǎn)時(shí)間計(jì)劃二者割裂開來；

(2)求取生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)，在優(yōu)化目標(biāo)的設(shè)置和優(yōu)化變量的選取等方面缺乏全局性的考量；

(3)分別求取生產(chǎn)批量計(jì)劃和生產(chǎn)時(shí)間計(jì)劃兩類計(jì)劃中的一種，不足以實(shí)施具體的生產(chǎn)過程，必須與其他的計(jì)劃結(jié)果結(jié)合使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)當(dāng)前煉鋼-連鑄生產(chǎn)計(jì)劃編制中存在的不足，提供了一種基于二層規(guī)劃的煉鋼-連鑄生產(chǎn)智能調(diào)度方法，實(shí)現(xiàn)在同一數(shù)學(xué)模型中同時(shí)研究生產(chǎn)批量計(jì)劃和生產(chǎn)時(shí)間計(jì)劃等兩類計(jì)劃。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的煉鋼-連鑄生產(chǎn)智能調(diào)度的二層規(guī)劃方法，具體是：結(jié)合煉鋼-連鑄生產(chǎn)調(diào)度的層次性特點(diǎn)，將求取生產(chǎn)批量計(jì)劃和生產(chǎn)時(shí)間計(jì)劃的問題描述為一種具有二層遞階結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)優(yōu)化問題，進(jìn)而在同一模型中同時(shí)研究兩類計(jì)劃，在設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)和選取優(yōu)化變量時(shí)對(duì)兩類計(jì)劃進(jìn)行全局考量；所建立的煉鋼-連鑄生產(chǎn)智能調(diào)度的二層規(guī)劃模型中，上層規(guī)劃為澆次組合、排序和分配問題，下層規(guī)劃為在澆次計(jì)劃已知的前提下，尋求優(yōu)化的生產(chǎn)時(shí)間計(jì)劃問題。

本發(fā)明提供的上述煉鋼-連鑄生產(chǎn)智能調(diào)度的二層規(guī)劃方法，其步驟包括：

一、煉鋼-連鑄生產(chǎn)智能調(diào)度的二層規(guī)劃模型建立

結(jié)合煉鋼廠生產(chǎn)調(diào)度問題的層次性特點(diǎn)，建立煉鋼-連鑄生產(chǎn)智能調(diào)度的二層規(guī)劃模型(以下簡稱“二層規(guī)劃模型”)，其中，上層規(guī)劃為澆次組合、排序和分配問題，下層規(guī)劃為在澆次計(jì)劃已知的前提下，尋求優(yōu)化的生產(chǎn)時(shí)間計(jì)劃問題。

二、模型求解