[發明專利]加熱爐調度的優化算法

有效

• 申請號: 201110305137.4
• 申請日: 2011-10-10
• 公開（公告）號: CN103034773A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 周維;劉士新;王森;譚園園;王蔚林;高俊;劉青云;任靜;許雯;徐微;魏震;高壘;李潔
• 申請（專利權）人: 上海寶信軟件股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 孫大為

技術領域

本發明涉及一種加熱爐調度的模型和優化算法。

背景技術

目前，隨著能源問題的日益突出，節能降耗已成為鋼鐵企業降低生產成本、提高企業競爭力的重要手段。熱軋鋼板是鋼鐵企業的主流產品之一，其生產線上的加熱爐是高能耗設備。加熱爐在合理燃燒的情況下，對需要加熱的板坯進行合理調度，有利于節約能源，提高產品的質量和成材率，縮短產品生產周期，從而降低生產成本，提高企業生產率。

加熱爐是熱軋鋼板生產過程中的關鍵設備之一。在加熱工序，板坯從加熱爐入口進入加熱爐，從出口離開加熱爐，板坯從入口到出口的移動過程中被加熱，加熱爐內的所有板坯在移動過程中不能改變順序，且具有相同的移動速度，該移動速度由爐內需要加熱時間最長的板坯決定。板坯從進入加熱爐到從加熱爐出來所經過的時間稱作板坯住爐時間。板坯的裝爐溫度、目標溫度和板坯的規格參數值決定了板坯的額定加熱時間，板坯住爐時間不能小于板坯額定加熱時間。另一方面，板坯住爐時間過長會產生板坯過燒現象，影響產品質量，因此，板坯住爐時間不能超過上限值。

一般情況下，熱軋批量計劃是根據工藝規程和合同交貨期編制的，每個軋制單元軋制位需要的板坯對應多個相同規格和鋼級的候選板坯，構成了該軋制位的候選板坯集合。加熱爐調度主要解決的問題是如何根據軋制批量計劃合理地從每個軋制位對應的候選板坯集合中選擇板坯，并將選擇的板坯根據其規格及需要的加熱時間合理地分配給各加熱爐，使得加熱后的板坯在保證軋制順序和質量要求的前提下，總的板坯住爐時間最短。

目前，有關加熱爐的研究大多是基于熱能原理研究加熱爐內溫度的預測方法與控制策略。現有文獻中也有關于加熱爐優化調度問題的數學模型及優化算法的報道，但現有方法存在以下問題：(1)僅考慮將板坯合理地分配給加熱爐的過程，未考慮選擇不同來源板坯的過程。在實際鋼鐵生產中每一軋制位對應多塊板坯，只有合理地選擇板坯才能更好地降低加熱爐的能源消耗。(2)未考慮板坯住爐時間的最大值限制。如果板坯在爐加熱時間達到額定加熱時間后等待出爐的時間過長，會出現板坯過燒或粘鋼等現象，影響板坯的質量。(3)未考慮板坯的額定加熱時間最小的優化目標。每一塊板坯的額定加熱時間與板坯當前溫度、目標溫度、鋼種和分配加熱爐內加熱的板坯等信息有關，所以同一板坯在不同加熱爐的額定加熱時間也不同。結合額定加熱時間最小的優化目標和板坯對應可交換集合的約束可充分保證降低加熱爐在加熱板坯過程中的能源消耗。

加熱爐是熱軋生產中關鍵的能源消耗設備，其合理調度對于降低生產過程的能源消耗和生產成本具有重要作用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種加熱爐調度的優化算法，它可以合理調度對于降低生產過程的能源消耗和生產成本。

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種加熱爐調度的優化算法；包括界面表示層、業務邏輯層和數據訪問層，其中：界面表示層負責收集業務邏輯層需要使用的數據，調用業務邏輯層提供的服務，并將業務邏輯層返回的數據以界面的方式呈現；業務邏輯層負責響應界面的調用請求，獲取界面表示層的信息和數據訪問層的數據，負責執行特定的業務邏輯運算，將結果返回給調用者和寫入數據庫；數據層由關系數據庫組成，負責存儲要持久化的數據。

本發明的有益效果在于：建立的加熱爐調度問題的數學模型以板坯住爐時間最小為優化目標，考慮了選擇不同來源板坯的過程，并約束板坯的住爐時間的上限。結合選擇加熱板坯的過程和板坯的額定加熱時間最小的目標，有效地保證了節約能源消耗的目標。板坯住爐時間的上限約束和板坯達到額定加熱時間等待出爐時間最小的目標，充分地保證了減少加熱過程中的熱能損失，有效地防止了加熱板坯出現過燒等現象，保證了板坯的質量。

在本發明中，界面表示層主要進行軋制計劃選擇、設置數學模型和SS優化算法的參數，調用業務邏輯層的分散搜索SS算法等操作。

在本發明中，業務邏輯層對界面層選擇的軋制計劃、板坯制造計劃和板坯庫板坯信息進行解析，生成加熱爐調度的數學模型。

在本發明中，應用分散搜索SS算法求解加熱爐優化調度計劃，并將分散搜索SS算法求得的加熱爐調度計劃進行解析，傳給界面表示層、存入到數據庫表，并對板坯制造計劃和板坯庫基本信息進行同步更新。

在本發明中，SS算法的基本組成部分為：初始解生成方法，參考解集合，解的結合方法和改進方法。