区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化方法及装置制造方法及图纸

公开了区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化方法及装置，能够实现跨企业、多品种、多生产模式的协同配铝调度。方法包括：(1)分别针对连续浇铸和满炉起铸的生产模式对协同配铝调度问题进行建模；(2)抗体群初始化；(3)形成记忆细胞库，并从记忆细胞库中随机抽取部分抗体作为初始抗体群的一部分；(4)构造亲和度评估函数以及惩罚算子；(5)克隆扩增；(6)克隆变异；(7)使得高浓度抗体在后续克隆选择中能够得到抑制，以保留抗体群的多样性，避免陷入局部最优；(8)使用惩罚算子对抗体群进行惩罚，并根据亲和度对抗体群进行选择收缩，保留亲和度较高的抗体；(9)根据迭代次数设定值判断是否终止计算。值判断是否终止计算。值判断是否终止计算。

【技术实现步骤摘要】
区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化方法及装置


[0001]本专利技术涉及铝生产加工的
，尤其涉及一种区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化方法，以及区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化装置。

技术介绍

[0002]铝是国家工业发展的重要金属材料，在工业现代化进程中起着至关重要的作用。近年来，随着市场竞争加剧及国家集约、节能、高效发展战略实施，电解铝行业逐渐出现一种新的发展趋势，即面向区域集聚的协同化生产模式，下游企业在电解铝企业周边建厂，与之共同形成电解铝产业聚集地，电解铝企业不再生产固态铸造铝锭，而是为下游企业直接提供所需牌号高温铝液，减去了液态铝液
‑
固态铝锭
‑
液态重熔的中间工艺过程，减少铝锭重融能源消耗及物流运输成本，为上下游企业带来了良好的经济效益。
[0003]配铝调度是电解铝企业根据产品牌号的成分要求以及铝液熔铸模式制定抬包作业计划的工艺过程，区域集聚协同生产模式实施对配铝调度提出了新的挑战，传统铝工业生产模式下，配铝调度面向的产品单一，基本为AL99.70、AL99.80等标准牌号的铝锭，而区域集聚的协同化生产模式下，下游企业生产模式各异，且对铝液的成分出现多元化和个性化要求，现有的配铝调度方法很难适应，满足跨企业、多品种、多生产模式的协同配铝调度方法研究需求迫切。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术的缺陷，本专利技术要解决的技术问题是提供了一种区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化方法，其能够实现跨企业、多品种、多生产模式的协同配铝调度。
[0005]本专利技术的技术方案是：这种区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化方法，其包括以下步骤：
[0006](1)将下游企业熔炼生产模式划分为连续浇铸和满炉起铸，分别针对连续浇铸和满炉起铸的生产模式对配铝调度问题进行建模；
[0007](2)采用符号编码方式，根据电解槽槽号编码抗体C＝{C1,C2,...,C
n
}，其中C
n
表示槽号；在抗体群初始化时，首先按照电解槽顺序生成初始抗体C，随后，随机打乱C内各点顺序得到剩余抗体；
[0008](3)在生成初始抗体群时，利用人工配铝计算结果，形成记忆细胞库，并从记忆细胞库中随机抽取部分抗体作为初始抗体群的一部分；
[0009](4)通过公式(1)构造亲和度评估函数以及惩罚算子
[0010]fitness(C)＝η(C)
×
L
s
/L
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0011]其中，L
s
表示天车顺序经过所有电解槽时的行驶路径，是最优路径，L
c
表示根据抗体C的电解槽编码顺序计算得到的天车路径，η(C)为惩罚算子，通过引入惩罚算子实现多条件约束，在进行惩罚时，将抗体C进行再分组，C＝{(C1,C2,...,C
m
)...,C
n
)}，当为连续浇铸
时，m为每抬包所能容纳的电解槽数量，当为满炉起铸时，m为每炉所能容纳的电解槽数量；
[0012](5)根据克隆规模K
G
对初始种群I的每个抗体进行克隆扩增，得到新的抗体群I'；
[0013](6)根据变异概率对抗体群I'进行变异操作，通过任意交换其编码序列中两点位置进行变异，最终得到抗体群I
*
；
[0014](7)基于抗体浓度重新计算抗体群I
*
的亲和度使得高浓度抗体在后续克隆选择中能够得到抑制，以保留抗体群的多样性，避免陷入局部最优；
[0015](8)使用惩罚算子对抗体群I
*
进行惩罚，并根据亲和度对抗体群I
*
进行选择收缩，保留亲和度较高的抗体，使群体规模收缩至设定值K
I
，并得到抗体群I
ω
；
[0016](9)根据迭代次数设定值判断是否终止计算，若达到迭代次数，则输出抗体群I
ω
作为计算结果，同时选取亲和度较高的10个抗体加入记忆细胞库M；若未达到，则跳转至步骤(4)。
[0017]本专利技术基于下游企业的多种熔铸生产模式以及铝液产品多样性牌号，分别针对连续浇铸和满炉起铸的生产模式对配铝调度问题进行建模，采用免疫克隆选择算法完成优化计算，针对剩余的兜底铝液，采用二次优化配比标准牌号的重熔铝锭，因此能够实现跨企业、多品种、多生产模式的协同配铝调度。
[0018]还提供了区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化装置，其包括：
[0019]建模模块，其配置来将下游企业熔炼生产模式划分为连续浇铸和满炉起铸，分别针对连续浇铸和满炉起铸的生产模式对协同配铝调度问题进行建模；
[0020]编码及初始化模块，其配置来采用符号编码方式，根据电解槽槽号编码抗体C＝{C1,C2,...,C
n
}，其中C
n
表示槽号；在抗体群初始化时，首先按照电解槽顺序生成初始抗体C，随后，随机打乱C内各点顺序得到剩余抗体；
[0021]记忆细胞库，其配置来在生成初始抗体群时，利用人工配铝计算结果，形成记忆细胞库，并从记忆细胞库中随机抽取部分抗体作为初始抗体群的一部分，同时后续每一步迭代计算结果中较优的结果也将加入记忆细胞库；
[0022]亲和度评估及惩罚算子构造模块，其配置来通过公式(1)构造亲和度评估函数以及惩罚算子
[0023]fitness(C)＝η(C)
×
L
s
/L
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0024]其中，L
s
表示天车顺序经过所有电解槽时的行驶路径，是最优路径，L
c
表示根据抗体C的电解槽编码顺序计算得到的天车路径，η(C)为惩罚算子，通过引入惩罚算子实现多条件约束，在进行惩罚时，将抗体C进行再分组，C＝{(C1,C2,...,C
m
)...,C
n
)}，当为连续浇铸时，m为每抬包所能容纳的电解槽数量，当为满炉起铸时，m为每炉所能容纳的电解槽数量；
[0025]克隆扩增模块，其配置来根据克隆规模K
G
对初始种群I的每个抗体进行克隆扩增，得到新的抗体群I'；
[0026]克隆变异模块，其配置来根据变异概率对抗体群I'进行变异操作，通过任意交换其编码序列中两点位置进行变异，最终得到抗体群I
*
；
[0027]抗体抑制模块，其配置来基于抗体浓度重新计算抗体群I
*
的亲和度使得高浓度抗体在后续克隆选择中能够得到抑制，以保留抗体群的多样性，避免陷入局部最优；
[0028]惩罚及克隆选择模块，其配置来使用惩罚算子对抗体群I
*
进行惩罚，并根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化方法，其特征在于：其包括以下步骤：(1)将下游企业熔炼生产模式划分为连续浇铸和满炉起铸，分别针对连续浇铸和满炉起铸的生产模式对配铝调度问题进行建模；(2)采用符号编码方式，根据电解槽槽号编码抗体C＝{C1,C2,...,C
n
}，其中C
n
表示槽号；在抗体群初始化时，首先按照电解槽顺序生成初始抗体C，随后，随机打乱C内各点顺序得到剩余抗体；(3)在生成初始抗体群时，利用人工配铝计算结果，形成记忆细胞库，并从记忆细胞库中随机抽取部分抗体作为初始抗体群的一部分；(4)通过公式(1)构造亲和度评估函数以及惩罚算子fitness(C)＝η(C)
×
L
s
/L
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，L
s
表示天车顺序经过所有电解槽时的行驶路径，是最优路径，L
c
表示根据抗体C的电解槽编码顺序计算得到的天车路径，η(C)为惩罚算子，通过引入惩罚算子实现多条件约束，在进行惩罚时，将抗体C进行再分组，C＝{(C1,C2,...,C
m
)...,C
n
)}，当为连续浇铸时，m为每抬包所能容纳的电解槽数量，当为满炉起铸时，m为每炉所能容纳的电解槽数量；(5)根据克隆规模K
G
对初始种群I的每个抗体进行克隆扩增，得到新的抗体群I'；(6)根据变异概率对抗体群I'进行变异操作，通过任意交换其编码序列中两点位置进行变异，最终得到抗体群I
*
；(7)基于抗体浓度重新计算抗体群I
*
的亲和度使得高浓度抗体在后续克隆选择中能够得到抑制，以保留抗体群的多样性，避免陷入局部最优；(8)使用惩罚算子对抗体群I
*
进行惩罚，并根据亲和度对抗体群I
*
进行选择收缩，保留亲和度较高的抗体，使群体规模收缩至设定值K
I
，并得到抗体群I
ω
；(9)根据迭代次数设定值判断是否终止计算，若达到迭代次数，则输出抗体群I
ω
作为计算结果，同时选取亲和度较高的10个抗体加入记忆细胞库M；若未达到，则跳转至步骤(4)。2.根据权利要求1所述的区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化方法，其特征在于：所述步骤(1)中，满炉起铸配铝调度问题模型为：电解槽集合{N1,N2...N
i
...N
n
}，n为电解槽个数；多牌号产品集合{A1,A2...A
x
...A
a
}，a为牌号总数；电解槽铝液出铝计划质量集合{W1,W2...W
i
...W
n
}；电解槽中杂质元素含量集合{P
i1
，P
i2
...P
ij
...P
im
,P
i(m+1)
}，m指杂质元素个数，P
ij
指第i个电解槽的第j种元素含量(j∈[1,m],i∈[1,n])，P
i(m+1)
指i号电解槽中所有元素含量总和；铝液合包成分要求集合{M
x1
,M
x2
...M
xj
...M
xm
,M
x(m+1)
}，m指杂质元素个数，M
xj
指第x种牌号的第j种元素含量最大值(j∈[1,m],x∈[1,a])，M
x(m+1)
指对应牌号所有元素含量总和最大值；根据抬包容量，假设5槽合为一包，用C
i
＝{C
i1
,C
i2
,C
i3
,C
i4
,C
i5
}表示，C
i1
＜C
i2
＜C
i3
＜C
i4
＜C
i5
，i∈[1,n/5]；设指第i组抬包天车行驶路径；设混合炉最大容量为V1，抬包最大容量为V2，混合炉根据容量能装载多个抬包铝液，假
设各炉最多容纳5倍抬包容量；设混合炉个数为b，混合炉中抬包个数为t，抬包中所含电解槽数目为s；根据以上参数定义目标函数为公式(2)：约束条件为公式(3)：约束条件为公式(3)：约束条件为公式(3)：其中j∈[1,m]，t∈[1,5]，s∈[1,5]，x∈[1,a]，ε为大于0的极小值。3.根据权利要求2所述的区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化方法，其特征在于：所述步骤(1)中，连续浇铸配铝调度问题模型为：目标函数为公式(4)：约束条件为公式(5)：约束条件为公式(5)：约束条件为公式(5)：其中j∈[1,m]，s∈[1,5]，x∈[1,a]，ε为大于0的极小值。4.根据权利要求3所述的区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化方法，其特征在于：所述步骤(3)中，将迭代计算结果中较优的结果也加入记忆细胞库。5.根据权利要求4所述的区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化方法，其特征在于：所述步骤(3)中，从记忆细胞库M中抽取抗体的方法如下，假设随机抽取P个抗体加入初始抗体群I，则P的取值方式为公式(6)：其中，K
M
为记忆细胞库抗体数量，K
I
为初始抗体群规模。6.根据权利要求5所述的区域集聚生产模式的电解铝协同配铝调度优化方法，其特征
在于：所述步骤(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建华，董楠，杨慧，雷春丽，王睿，李阳阳，卫青云，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：