铁钢界面“一罐制”运行下转炉钢厂铁水罐动态调度方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种铁钢界面“一罐制”运行下转炉钢厂铁水罐动态调度方法及系统，该方法包括获取转炉生产计划，运行排程模型，确定与转炉炉次计划对应的铁水预处理设备、时间和相关的运输时间，形成预排程计划；按照预测铁水罐进厂节奏调整预计划；实时监测转炉计划动态数据以及铁水运行实时状态，判断是否有扰动发生；识别扰动的类别和程度；基于扰动的类别及影响程度，运行动态模型，完成铁水罐的动态调度策略的自适应匹配，实现动态调度调整。本发明专利技术基于对铁水罐运行关键数据的跟踪，实现了工业场景的智能感知与扰动自主识别、动态调度策略的自适应配置及调度方案调整的数据驱动方法，保证了模型算法对工业现场不确定性扰动信息的动态响应及实时调度优化。息的动态响应及实时调度优化。息的动态响应及实时调度优化。

【技术实现步骤摘要】
铁钢界面“一罐制”运行下转炉钢厂铁水罐动态调度方法及系统


[0001]本专利技术属于冶金控制
，具体涉及一种铁钢界面“一罐制”运行下转炉钢厂铁水罐动态调度方法及系统。

技术介绍

[0002]钢铁生产作为典型的流程工业，具有多工序、高动态、强藕合、多重不确定等特点，造成了生产调度的巨大挑战。“一罐制”技术是指高炉出铁、铁水运输、铁水脱硫及向转炉兑铁等过程均使用同一个铁水罐，中途不倒罐的技术，是近年来兴起的炼铁
‑
炼钢区段界面技术。“一罐制”条件下的铁水罐既具有铁水存储、运输的功能，还可以直接进行铁水预处理、转炉兑铁等，在减少固定投资、提高运行效率、节约运行成本、保障冶金质量及节能减排方具有显著优势。
[0003]近年来，铁水罐生产调度问题越来越受到重视，仿真优化技术被广泛应用，如有的针对铁水调度配置机车以及机车任务分配进行研究；有的针对高炉铁水分配问题建立模型，在模型中由分配的铁水重量代替重铁水罐的数量，先通过枚举法获得重铁水罐整数解，然后基于两步骤的二进制搜索算法获得数量精确解。以上研究大多是针对铁钢界面的鱼雷罐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.铁钢界面“一罐制”运行下转炉钢厂铁水罐动态调度方法，其特征在于，包括如下步骤：获取转炉生产计划，运行排程模型，确定与转炉炉次计划对应的铁水预处理设备、时间及相应的运输时间，形成预排程计划；根据预测铁水罐进厂节奏调整预排程计划；实时监测转炉计划动态数据以及铁水运行实时状态，判断是否有扰动发生；识别扰动的类别和程度；基于扰动的类别及影响程度，运行动态调度模型，完成铁水罐的动态调度策略的自适应匹配，实现动态调度调整。2.根据权利要求1所述的铁钢界面“一罐制”运行下转炉钢厂铁水罐动态调度方法，其特征在于，所述排程模型和动态调度模型的目标函数一致，为最小化铁水罐平均运行时间，或者最小化铁水罐总运行时间，或者最小化等待时长，或者最小化铁水温降，或最大化设备作业均衡率，或最大化设备利用率。3.根据权利要求1或2所述的铁钢界面“一罐制”运行下转炉钢厂铁水罐动态调度方法，其特征在于，排程模型的目标函数和约束条件为：排程模型的目标函数：最小化铁水罐平均运行时间：约束条件包括：生产组织类约束：炉次在所经过的工序上仅加工一次，在同一设备上加工的两个炉次存在先后加工关系，每台设备同时只能加工一个炉次任务，为了保证作业时间的合理衔接和匹配，下一操作的开始时间需不早于上一操作结束时间加上运输时间，设备存在最早可用时间，炉次在设备上的开始作业时间必须不早于其最早可用时间，铁水罐进工序的时间必须不晚于相应炉次在工序上的开始作业时间，出工序的时间必须不早于炉次在工序上的结束作业时间
决策变量约束：炉次i在工序j上的开始作业时间为非负，炉次i是否在工序j的第m个设备上加工，炉次i1是否比炉次i2在工序j的第m个设备上先加工，铁水罐p进炼钢厂时间为非负，铁水罐p进工序j时间为非负，铁水罐p出工序j时间为非负，铁水罐p出炼钢时间为非负，炉次i是否匹配铁水罐p，若匹配，则取值1，否则取值0，其中，具体参数含义为：
4.根据权利要求1或2所述的铁钢界面“一罐制”运行下转炉钢厂铁水罐动态调度方法，其特征在于，动态调度模型的目标函数和约束条件为：动态调度模型的目标函数与排程模型的目标函数相同，动态调度模型的约束条件在排程模型的约束条件基础上，还包括：已经完成的炉次操作的调度方案不允许更改的约束，作的调度方案不允许更改的约束，作的调度方案不允许更改的约束，作的调度方案不允许更改的约束，作的调度方案不允许更改的约束，作的调度方案不允许更改的约束，作的调度方案不允许更改的约束，5.根据权利要求1所述的铁钢界面“一罐制”运行下转炉钢厂铁水罐动态调度方法，其
特征在于，扰动的类别和影响程度，处理策略包括：铁水罐到达或运行时间提前或延后，时间差在一定阈值范围之内，且不会影响铁水罐预定的加工设备，即仅影响转炉计划的开始时间，采用基于时间柔性的调度修复策略；仅影响铁水罐预定的加工设备，但不影响其在转炉上的开始时间，或者转炉计划中有转炉变更的动态事件，采用基于设备交换的局域调度调整策略；对于铁水提前或延后超过阈值时间，或转炉计划设备变更或开始时间变化大的动态事件，采用基于优化模型的调度重排策略，依据实时调度信息在原调度计划的基础上重新编制铁水罐调度方案。6.根据权利要求1所述的铁钢界面“一罐制”运行下转炉钢厂铁水罐动态调度方法，其特征在于，排程模型的求解方法为：(1)加工顺序和运行时间计算按照铁水罐对应的加工任务的开始时间递减顺序确定其调度顺序，每个加工任务在转炉上开始时间和加工设备均已知，计算加工任务在转炉的兑铁开始时间和兑铁结束时间时间时间利用约束(4)，倒推计算加工任务在转炉之前工序的计划开始时间和结束时间：利用约束(4)，倒推计算加工任务在转炉之前工序的计划开始时间和结束时间：铁水罐进工序的时间必须不晚于相应炉次在工序上的开始作业时间，出工序的时间必须不早于炉次在工序上的结束作业时间，利用约束(7)确定铁水罐进工序时间和出工序时间：间：根据式(24)
‑
(29)计算批量转炉计划各炉次的开始时间，根据其递减顺序进行加工任务的排程；(2)设备选择算法铁水包对应炉次加工的设备确定是为其选择其在转炉工序前的KR处理设备，在该过程中，需要满足约束(2)
‑
(3)以及(5)
‑
(6)，采用设备匹配规则、时间冲突最小规则和随机选择规则，
①
设备匹配规则根据钢厂设施布局和运行规则进行设备匹配，考虑KR设备与转炉的对应关系，优先选择转炉工序计划中的设备有对应关系的铁水预处理设备；
②
时间冲突最小规则假设将加工任务i分配到KR工序的设备M
1,m
上，且其在设备M
1,m
的开始作业时间和结
束作业时间令设备的M
1,m
的最早可用时间为加工任务在设备M
1,m
的作业冲突时间为C
i,1,m
，其计算如下：当C
i,1,m
≤0时，加工任务i在设备M
1,m
上没有发生时间冲突，加工任务在相邻工序之间不需要等待；当C
i,1,m
＞0时，则加工任务在相邻工序上产生等待时间，其等待时间即为作业冲突时间C
i,1,m
，在设备选择过程中，从多台设备中选择时间冲突最小的设备，即加工任务在相邻工序之间等待时间最小的设备；
③
随机选择规则当满足设备匹配规则且存在多台时间冲突最小的加工设备时，采用随机选择规则，即从多台可选择的设备中为加工任务任意选取一个加工设备。7.根据权利要求1所述的铁钢界面“一罐制”运行下转炉钢厂铁水罐动态调度方法，批量转炉计划调度预排程的启发式算法为：S71：初始化设备的最早可用时间加工任务在各工序上的加工时间T
i,j
以及加工任务在各工序间的运输时间t
p,j
；S72：根据加工任务在转炉工序的开始时间递减排列获得加工任务的加工序列β；S73：遍历集合β，根据式(24)
‑
(27)计算加工任务开始时间和结束时间进一步根据式(28)
‑
(29)计算铁水罐进工序时间和出工序时间S74：根据加工顺序选择需要调度的加工任务i；S75：若任务i在转炉工序加...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑忠，张开，连小圆，张开天，祝明妹，徐超月，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：