[發明專利]一種鋼鐵企業原料取料設備的優化作業控制方法

有效

• 申請號: 201310513499.1
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103529805A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 唐立新;孫德峰
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于鋼鐵原料生產物流技術領域，具體涉及一種鋼鐵企業原料取料設備的優化作業控制方法。?

背景技術

鋼鐵企業的日常生產活動中需要消耗大量的散狀原料如鐵礦石、煤、石灰石等，這些原料以料堆的形式露天存放在原料場中。如圖1所示，原料場包括數個狹長的原料存放場地（稱作料條），每個料條配有專屬取料設備（通常為有軌取料機）可對存儲在其內的原料料堆進行取料作業。每個原料料堆通常占用其所在料條中很長的一段場地（各料堆寬度均與料條寬度基本相同，料堆長度則各不相同），因此在執行取料作業時不僅需要決策取料作業針對的料堆及其作業次序，而且需要確定是從原料料堆的左端點還是右端點開始作業。?

當高爐、燒結等生產車間下達需求指令時，原料管理部門負責控制取料設備將原料從原料場取出后運送到上述生產車間。受限于原料工藝流程及設備要求，每個原料的取料作業必須與其相應生產單位的接收作業同步進行，不能中斷。同時，由于鋼鐵生產過程的特殊性，對各個原料到達其生產車間的時間有嚴格的時限要求。因此，取料設備的作業控制是否合理將直接影響后續煉鐵等生產過程的正常進行與否。?

原料取料設備作業控制的核心任務是為已下達的各個原料需求指令分配其作業設備，并為各個取料設備決策其所執行的各個取料作業任務的作業順序和開工時間。需要注意的是,原料取料作業有嚴格的時限要求（最早開工時間與最晚完工時間均有嚴格限制），并且與各生產車間的接收作業之間需要協調調度。同時，由于新的原料需求指令下達時，舊的原料需求指令也會做出適當的調整，因此各個取料設備的作業控制方案均需重新計算，實時更新。?

目前，我國大型鋼鐵廠對取料設備的作業控制仍處于人工協調階段，雖然操作人員分配經驗豐富，但受到料場原料品種多、數量大、需求指令不穩定等因素的限制，人工協調不免會出現不合理作業的現象，使得取料設備的有效作業利用率低，造成能源及資源的浪費，甚至導致生產事故的發生。因此，需要提出一個有效的取料設備作業控制方法，在已有的條件下，保證取料作業連續正常，節約能耗，擴大生產效益。?

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種鋼鐵企業原料取料設備的優化作業控制方法，以達到節約能耗、保證取料作業以及后續鋼鐵生產過程連續正常、擴大生產效益的目的。?

一種鋼鐵企業原料取料設備的優化作業控制方法，包括以下步驟：?

步驟1：確定原料場存儲狀態數據、取料設備作業現狀數據和需求指令信息，具體包括：各原料在原料場的存儲位置、各原料在原料場的存儲量、取料設備作業狀態、取料設備所在?位置、待作業的原料需求指令以及最新原料需求指令，上述原料需求指令包括待作業原料批號、待作業原料的需求量、需求生產車間、各個待作業原料的開工允許時間和各個待作業原料的完工截止時間；?

步驟2：以取料作業過程的工藝限制和時限為約束條件，采用建立數學模型的方式描述取料設備優化作業控制過程；?

所述的數學模型，建立過程如下：?

步驟2-1：設置數學模型的參數：?

設定執行原料i的取料作業的取料設備集合為K_i，使用取料設備k執行其取料作業的原料集合為I_k；K為所有取料設備的集合，I為所有原料的集合；對于生產車間w所需求的原料集合為I_w；每個I_w中的全部原料到達對應生產車間的次序為r_ij，若原料i緊接著原料j到達同一生產車間，r_ij取值為1，否則為0；；?

步驟2-2：根據取料設備控制方案設置數學模型的決策變量：?

設定表達取料設備分配關系的0-1決策變量xki：?

即當x_ki=1時，表示使用取料設備k對原料i進行取料作業，當x_ki=0時，表示未使用取料設備k對原料i進行取料；?

設定表達取料設備控制方案的0-1決策變量y_ij：?

即當y_ij=1時，表示原料j緊接著原料i被執行取料作業，且均使用了同一作業設備，否則y_ij=0；?

設定表達取料設備取料作業方向的0-1決策變量z_ki：?

即當z_ki=1時，表示設備k從原料i的左端點開始對其進行取料作業，z_ki=0表示設備k從原料i的右端點開始對其進行取料作業；?