一种冷轧酸洗和轧制联合机组自动排产优化方法及系统技术方案

一种冷轧酸洗和轧制联合机组自动排产优化方法及系统，属于金属材料加工信息技术领域，包括以下步骤：（１）建立设备初始状态，给定计划内每个机组流向加工板卷量的下限，设定轧机工作辊最大轧制能力以及最少轧制需求，限定酸轧板卷的流向、规格；（２）选择满足规格范围要求的板卷作为酸轧候选板卷；（３）形成酸轧初始可行排产计划，使其计划内相邻板卷之间的切换费用尽量小，计划内板卷重量尽可能的接近轧辊的轧制能力；（４）对酸轧机组的初始可行排产计划进行优化调整，满足系统模型约束条件下，对排产计划内的板卷和候选板卷之间进行调整，使得系统模型的目标函数值减小。本发明专利技术有效地降低生产成本、提高酸轧产品质量，充分发挥轧机产能。

Method and system for automatic production optimization of cold rolling pickling and rolling combined machine set

Optimization method and system for automatically arranging a cold rolling pickling and rolling mill, which belongs to the technical field of metal material processing information, which comprises the following steps: (1) the establishment of the initial state of each unit equipment, lower plate volume flows to the processing amount of a given plan, set the maximum rolling mill working roll and rolling at least demand, limited acid coiling the flow and specifications; (2) choose to meet the specifications required in volume as candidate acid rolling sheet; (3) the formation of acid rolling initial feasible production plan, make the plan switching cost between adjacent coils as small as possible, within the plan board as close to the volume weight of roll rolling capacity (May; 4) the initial of the sour rolling mill and feasible production plan optimization, the system model satisfies constraints on production plan within the coil and the candidate plate volume between Line adjustment reduces the value of the objective function of the system model. The invention effectively reduces the production cost, improves the quality of the acid rolling product, and gives full play to the rolling mill capacity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料加工信息
，涉及自动化技术，特别涉及供钢铁行业生产应 用的一种冷轧酸洗和轧制联合机组的板巻自动排产优化方法及系统。
技术介绍
随着各钢铁企业的生产规模增加，国内钢铁市场日益饱和，竞争也更加激烈。钢铁企业 必须提高产品层次，增加单位产品的附加值，才能在激励的市场竞争中立于不败之地。冷轧 是钢铁生产过程的最后阶段，经过这些工序加工的钢板都具有较高的附加值。而冷轧酸洗和 轧制联合机组(下面简称"酸轧")是冷轧生产阶段的一道也是必经工序。因此，该工序的生 产合理性直接其后道各机组的生产。在传统冷轧厂中，酸洗和轧制这两道工序生产之间属于半连续的生产过程，即在酸洗和 轧制之间有一个中间库，酸洗之后的板巻先放入中间库然后再进入轧制阶段。由于酸洗和轧 制这两个工序呈现顺序加工关系，且前后工序紧密衔接，因此目前先进的冷轧生产中，酸洗 和轧制成为一条机组，没有中间库，实现这两道工序之间的连续生产。这种先进的加工方式 节省了大量的重复工作，如开巻、悍接、剪切、巻取等由分开时的两个工序两套设备减至两 个工序一套设备，同时还节省了一个中间库。它促进了生产的连续性、降低了由重复工作而 引起的能源(电能、物料、机器磨损等)消耗，从而提高了生产效率。酸轧所用的原料主要是经过热轧后的热巻，热巻在原料库经过冷却后，用吊车将钢巻调运至入口步进梁式运输机上，步进梁将钢巻运送给钢巻转向台。由钢巻运输车将钢巻送到入口段开巻机。钢巻经开巻、切头、焊接后经过拉伸矫直进入酸洗槽、通过酸洗槽进行切边后进入连轧机组进行轧制，最后进行巻曲。在焊接过程中，如果相邻两个带钢厚度跳跃过大或是钢种跳跃过大都会导致焊接在一起的带钢在进行拉伸矫直时出现断带，影响生产效率，同时增加了废钢产量。对于轧制工序，轧制机组一般由5个机架组成。每一个机架上的工作辊，由于高速轧制，轧辊磨损很大，为保证钢巻质量需要经常更换工作辊，更换前后两次工作辊之间的轧制对象称为轧制单元。每个轧制单元对应一个轧制排产计划。目前，国内钢铁企业酸轧机组的生产作业系统的调度工作全部由人工完成，酸轧计划的排产依赖于生产作业调度人员的经验。人工编制酸轧生产作业主要按照以下步骤首先调出轧后库原料库存信息，观察轧后库内流往各下道工序的原料是否满足容量配比关系、是否能保证后道工序的正常生产。若发现某一后道工序的原料较少时，酸轧机组就要适当的多生产该后道工序的原料，相应的计划中就要多排该后道工序的板巻。据此，大致确定各后道工序要排入的板巻数量和种类。确定选择的原料后(即完成酸轧计划的收池后)，在满足酸轧生产 工艺约束的前提下按照实际生产的需要，进行酸轧计划编制、检查违规等，最后将计划下放 实施。由于酸轧计划编制中需要考虑设备工艺约束、物流平衡约束以及产能约束的复杂性，人 工排产会存在较大的误差，不能保证排产的质量，编排出来的计划也不能保证相邻板巻过渡 平滑，过渡不平滑就会增加轧辊的损耗，就会增加轧辊的换辊次数，导致成本上升，影响生 产效益；同时，酸轧人工排产，需要花费大量的时间来考虑如何编排能满足各后道机组物流 平衡，影响后道机组的正常生产。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本专利技术提供一种冷轧酸洗和轧制联合机组自动排产优化方法。该方法是依据实际问题所建立的新的系统描述基础上形成的，通过考虑实际生产中的设备正常运行约束条件(不仅考虑了轧制计划中板巻在厚度、钢种、宽度的跳跃约束，而且还考虑单位计划轧机工作辊生产能力约束和保证酸轧各后道机组正常运行的物流平衡约束)，以最小化生产成本和最大化生产能力为目标描述酸轧机组生产排产计划。针对生产系统描述，提出一种对酸轧生产排产计划进行优化的计算方法，其中该方法使得计划得以优化来降低生产成本，提高酸轧板巻质量，提高酸轧机组的生产作业效率。本专利技术提供一种冷轧酸洗和轧制联合机组自动排产系统，该系统以本专利技术提出的酸轧机组生产作业排产优化方法为基础，把软件开发中的可视化技术引入系统，将生产计划编制技术与可视化技术有机结合。通过该系统，用户可以根据实际情况下载算法所需的数据，得到所需的数据并经过一些处理后，系统通过与算法的接口调用算法程序进行计算，算法得到计算结果后，交给系统可视化部分转化成二维图形显示的优化结果。系统完成上述过程后，用户可以根据实际问题的需要，对图形结果进行调整，从而达到人机交互的目的。这样，就实现了工艺、数据、模型、算法和用户经验的有效集成。本专利技术还提供了实施该系统的装置，它包括至少一台PC机；至少一个电缆接口或光缆 接口或电话专线接口；至少一台路由器。其特征在于在PC机上安置由上述功能模块组成的 全套软件，并通过网络、企业内部服务器连接到企业酸轧工艺自动控制系统的前端。实践中， 计划人员输入预编制酸轧计划的初始信息，系统软件自动生成一个优化的酸轧生产计划，满 足实际生产要求后，该生产计划通过网络上传到企业内部服务器，酸轧车间工作人员通过企 业内部服务器将计划下载至酸轧自动控制系统中，或是酸轧生产计划通过网络直接传到车间 自动控制系统中，控制系统根据酸轧计划执行酸轧生产。本专利技术对生产机组系统进行描述如下假设有1套酸轧机组生产酸轧板巻，酸轧前库中有w个可用板巻，用W表示可用板巻集 合。酸轧机组后道并行工序有/个，用Z表示后道机组集合。本专利技术考虑的生产系统排产问 题可描述为系统模型，也就是本专利技术的目标函数，min d] "'A (1)满足约束S、=X ， V/e7V (2),漁5>y=A ' y/eiv (3)凡=1 (4) SS、《间一1， Sc(l,2,…")，2《间《" (5)在目标函数(l)中，二表示各成本(包括生产成本和辊耗)在目标函数中的权重。Q表示板巻/和板巻y之间规格变化的费用，包括出口宽度跳跃生产费用、入口宽度跳跃生产费用、出口 厚度跳跃生产费用、入口厚度跳跃生产费用、钢种跳跃生产费用、切边变化费用等，c『w卿+;^"(磨+a尸""/"""/伊"/"' 0,=1,..',"。"广o， y/eiv。 c,f0， v,、iv。其中，p/ 表示出口宽度跳跃费用，A/"《raw表示入口宽度跳跃费用，户/w表示出口厚度跳跃费用，户f ^表示入口厚度跳跃费用，；V軟表示钢种之间的变化费用，；7/w表示切边变化费用。 Z Z 是计划单元中相邻板巻之间的总的切换成本，其中当板巻_/紧接板巻/被轧制时，ieW je他xfl，否则;^-0。 SpA是表示轧制能力的发挥，S^y,大表示轧制能力越接近轧辊的最大轧制容量，其中A为板巻!—的重量，当板巻"皮选入轧制排产计划时，乂=1，否则乂-0。 y。为虚拟板巻。约束(2)-(5)是系统约束，用来保证每个板巻都必须被加工且只能被分配到一个计 划单元中，并保证生产是连续进行的，约束(5)是消除子环。除了系统约束(2)-(5)之外，酸轧机组在加工板巻时还有自身的工艺及运行约束条件，主 要包括机组的生产能力限制约束 5^SaxS2， Vz'eiV (6)其中B表示酸轧排产计划单元中，轧辊的最少轧制需求(以重量来评价)。g表示轧辊的 最大轧制能力(以重量来评价)。酸轧机组的生产工艺限制约束 《2w"广(l- )M， VZ,)eiV (7)8约束(7)保证所有的板巻都是按照出口宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷轧酸洗和轧制联合机组自动排产优化方法，其特征是包括以下步骤：　步骤１建立设备初始状态　根据酸轧前库各机组流向板卷量以及酸轧后库各机组板卷库存量，给定计划内每个机组流向加工板卷量的下限，根据轧制板卷类型设定轧机工作辊最大轧制能力以及最少轧制需求，限定酸轧板卷的流向、规格，其中规格包括宽度、厚度；　步骤２选择候选板卷　根据设备初始状态，选择满足规格范围要求的板卷作为酸轧候选板卷；　步骤３形成酸轧初始可行排产计划　在满足系统模型的约束条件下选择酸轧排产计划内板卷，使其计划内相邻板卷之间的切换费用尽量小，同时计划内板卷重量尽可能的接近轧辊的轧制能力；　步骤４对酸轧机组的初始可行排产计划进行优化调整　对酸轧初始可行生产作业计划，满足系统模型的约束条件下，对排产计划内的板卷和候选板卷之间进行调整，使得系统模型的目标函数值减小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐立新，赵任，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]