【技术实现步骤摘要】
基于目标导引元胞自动机模型的炼钢连铸生产调度方法及系统
本专利技术涉及冶金控制
，具体涉及一种基于目标导引元胞自动机模型的炼钢连铸生产调度方法及系统。
技术介绍
生产调度是追求某些目标最优下的生产资源按生产进程的分配过程，合理、有效的生产调度能够促进生产的有序、稳定和高效。炼钢连铸生产调度是生产资源约束下的生产调度计划排程及实施、计划动态调整强耦合下的多阶段、动态调度问题。调度计划排程及实施的可行性要求，导致炼钢连铸调度问题的不确定性NP难题更为复杂，寻求复杂炼钢连铸调度问题的有效控制方法具有重要的现实意义。近年来，针对炼钢连铸调度问题的相关研究主要分别关注于计划排程与扰动下的动态调度问题领域。但在实际生产中，炼钢连铸计划排程研究是以连浇目标为导向进行计划排程优化，难以考虑现实生产的铁水资源供给约束等条件，进而导致经过算法优化的调度方案往往因为铁水资源的工艺现实与预期估计出现的偏差，而使得调度方案难以满足调度的实时性和可实施性要求；同时，由于炼钢连铸生产过程中频繁出现的不确定性和扰动，因此只有依赖于频繁的动态调度来保证生产。建模方法是沿物流对象的加工顺序进行...
【技术保护点】
1.一种基于目标导引元胞自动机模型的炼钢连铸生产调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，控制器与外部数据库连接，获取连浇生产计划，所述连浇生产计划中包括连铸机上生产浇次的预定开浇时间和各浇次内的炉次浇铸顺序，还从外部数据库中获取设备的实时状态、各工序设备的生产实绩信息、连铸工序上的连浇计划生产实绩信息；S2，建立调度过程的元胞自动机模型，将生产铁素物质流的炉次表示为模型的运动粒子，将工序设备抽象为元胞空间网络格点，将现实设备间的运输线表示为格点间的有向连线，将设备的实时状态表示为格点状态，将各设备相邻的前后工序可达设备集合表示为元胞邻域，将车间调度规则表示为模型演化规则，...
【技术特征摘要】
1.一种基于目标导引元胞自动机模型的炼钢连铸生产调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，控制器与外部数据库连接，获取连浇生产计划，所述连浇生产计划中包括连铸机上生产浇次的预定开浇时间和各浇次内的炉次浇铸顺序，还从外部数据库中获取设备的实时状态、各工序设备的生产实绩信息、连铸工序上的连浇计划生产实绩信息；S2，建立调度过程的元胞自动机模型，将生产铁素物质流的炉次表示为模型的运动粒子，将工序设备抽象为元胞空间网络格点，将现实设备间的运输线表示为格点间的有向连线，将设备的实时状态表示为格点状态，将各设备相邻的前后工序可达设备集合表示为元胞邻域，将车间调度规则表示为模型演化规则，将动态生产环境下的调度规则确定模式表示为规则决策元，将各工序设备的生产实绩信息表示为模型演化过程的局部信息，将连铸工序上的连浇计划生产实绩信息表示为模型演化过程的全局信息，将炉次在各工序上的计划加工开始、计划加工结束时刻表示为模型演化过程的局部操作目标，将连浇计划中各浇次的计划开浇时间表示为模型演化过程的全局运行目标；定义元胞空间H、元胞状态S、元胞邻域N和演化规则R；引入实时信息Iτ、实时目标Oτ和规则决策元P，建立元胞自动机模型CAscc，用集合的语言描述为：CAscc＝{H，S，N，R，Iτ，Oτ，P}表示元胞自动机模型CAscc由元胞空间H、元胞状态5、元胞邻域N和演化规则R、实时信息Iτ、实时目标Oτ和规则决策元P几个要素构成，其中，H：H＝{D，L}，(1)D＝{cj，k|j∈{1，2，...，M}，k∈{1，2，...，Kj}}(2)s：N：R：R＝{Rp，Rt，Rr，Rd}(8)式(1)、(2)、(3)表示元胞空间由格点集D和格点间连线集L构成；式(4)、(5)表示元胞状态集由各格点的实时状态组成，且各格点的实时状态由四类实时属性构成，表征格点cj，k的当前工作状态，表征当前工作状态的持续时间并以此判断事件是否发生，表征当前时刻等待格点cj，k作业的炉次集合，表征当前时刻正在格点cj，k上作业的炉次任务标号；式(6)、(7)表示单个格点的邻域是由相邻工序内的可达格点构成的集合；式(8)表示模型演化规则由设计的四类规则构成，包括任务优先级规则，作业时间规则，择路规则，扰动处理规则；Iτ：Oτ：P：P＝relation(R，Iτ，Oτ)(15)式(9)表示模型每步演化过程中的实时信息，是实时全局信息和实时局部信息的集合；式(10)表示实时全局信息指连浇计划执行的实时情况，是由浇次在连铸工序的实际开浇时间构成；式(11)表示实时局部信息由炉次物流加工实绩信息(炉次在各工序上的实际开始和结束时刻)构成；式(12)表示模型实时目标是实时全局运行目标和局部操作目标的集合；式(13)表示实时全局运行目标是在连浇生产计划中浇次在连铸工序上的计划开浇时刻；式(14)表示实时局部操作目标为炉次在各工序上的计划开始和计划结束时刻；式(15)表示规则决策元由演化规则与实时生产信息和实时生产目标的映射关系构成；其中，涉及到的符号及含义对应如下：其中，j、j1、j0均代表工序编号，他们的取值范围都是{1，2，...，M}，用于表示在{1，2，...，M}内互不相等的两个值；S3，初始化，由连浇生产计划确定各浇次的计划开浇时间生成初始生产调度计划，并由此确定各炉次i在各工序j上的目标开始加工时刻和目标结束加工时刻由设备状态信息和生产实绩信息初始化格点与运动粒子状态；S4，获取实时局部信息和实时全局信息，判断各浇次的实际开浇时间是否等于全局运行目标，如果达成，则执行步骤S5，如果没有达成，则更新全局目标和局部目标，执行步骤S5；S5，规则决策元根据实时信息和目标，从规则库内动态地确定演化规则，以固定的时间步长Δτ进行演化，更新格点状态及所有炉次的实际达到时刻，实际开始加工时刻和实际结束加工时刻，当所有炉次完成加工时，判断连铸工序上的同一浇次内炉次是否满足连浇要求，当满足连浇要求，则将结果传输给炼钢-连铸生产运行控制系统或本地数据库，控制系统按照所述演化结果实现对连浇生产计划中的所有炉次在各工序上的设备选择和加工时间决策的有效生产运行控制；而本地数据库则存储调度策略及流程分析结果并传输给调度员，可用于实际调度；当不满足连浇要求，则返回执行步骤S3。2.根据权利要求1所述的基于目标导引元胞自动机模型的炼钢连铸生产调度方法，其特征在于，所述演化规则包括：任务优先级规则Rp，用于确定炉次任务加工优先级顺序，当存在多个炉次任务等待格点cj，k加工时，启用任务优先级规则对等待队列中的多个炉次任...
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