一种基于准时制的炼钢生产计划时间并行顺推编制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于准时制的炼钢生产计划时间并行顺推编制方法。在建立以工位、工序、运输线为基本元素的炼钢生产工艺流程网络底层对象模型和考虑各钢种作业时间和运输时间正态分布规律基础上，将“连浇”约束计算的各炉次开始浇注时间视为交货期，基于工序倒推所得各炉次在各工序上的开始作业时间作为计划编制的参考目标时间点，当时间并行顺推计算出各炉次的开始与结束作业时间后，由工位选择规则为各炉次分配合适的加工工位，再参照参考目标时间由炉次作业时间调整策略来调整和确定各炉次在各工序相应工位上的开始和结束作业时间。此方法能快速编制出可执的且实现连浇生产的作业计划与调度方案，对炼钢生产作业计划与调度优化具有较强的通用性和广泛的适用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金生产计划与调度领域，具体地说是一种适用于解决冶金领域炼钢 生产作业计划与调度方案制定难题的方法。
技术介绍
炼钢连铸生产是钢铁生产组织中的关键工序，具有多元性、多层次、非线性和动态 开放性等复杂大系统特征。其生产作业计划制定不仅要考虑各工序的生产工艺约束，多机 多任务的动态匹配和多路径的动态选择，还需从系统的角度来考虑上、下游工序对生产组 织的影响，是NP完全问题。制定合理的炼钢连铸生产作业计划，可保证生产物流的紧密衔 接，改善钢厂的生产组织方式和提高系统的整体运行效率。近年来，国内外学者对该问题进行了广泛研究，但已有研究通常先将钢铁生产作 业计划编制问题抽象为混合流水车间的作业排序问题，并从“控制损失”的角度来建立以铸 机断浇、作业前等待等作业偏离预定生产目标所产生的惩罚费用为目标函数的数学规划模 型，然后采用基于仿真的方法、启发式方法、遗传算法、蚁群优化算法、粒子群优化算法和多 智能体等方法进行模型求解。此建模和求解思想难以确定目标优化的程度，特别是不一定 能保证“连浇”这一关键生产目标的实现；此外，在作业计划编制时难以体现生产中加工和 运输时间的不确定性，导致编制的作业计划的可执行性不强。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有研究方法的不足，建立一种通用的基于准时制的炼钢生 产计划时间并行顺推编制方法，为研究炼钢连铸生产作业计划与调度方案制定及其优化问 题提供一种新方法和途径。本专利技术根据炼钢连铸生产组织的特点，专利技术一种考虑作业时间和运输时间正态分 布规律，将各炉次的开始浇注时间视为交货期、各炉次时间倒推计算所得其在各工序上开 始作业时间作为计划编制的参考目标时间点的基于准时制思想的炼钢连铸生产作业计划 编制方法。此作业计划编制方法中，将连浇计算得到各炉次在连铸机上的开始浇注时间视为 交货期，将基于工序时间倒推计算得到的各炉次在各工序上的开始作业时间作为计划制订 的参考目标时间点，由时间并行顺推计算出各炉次的开始与结束作业时间后，由工位选择 规则为各炉次分配合适的加工工位，再参照参考目标时间来调整和确定各炉次在各工序相 应工位上的开始和结束作业时间，以保证各炉次能按时浇注(即准时交货)，使生产作业计 划中浇次间的实现连浇。本专利技术的技术方案为根据炼钢连铸生产工艺流程与生产组织模式，建立以工位、 工序、运输线为基本元素来表征实际生产中工位、工序和产品加工工艺路线的炼钢连铸生 产工艺流程网络底层对象模型，在考虑各钢种作业时间和运输时间正态分布规律基础上， 将由“连浇”约束计算所得各炉次的开始浇注时间视为交货期，各炉次的开始浇注时间基于工序倒推所得各炉次在各工序上的开始作业时间作为计划编制的参考目标时间点，由时间 并行顺推计算出各炉次的开始与结束作业时间后，由工位选择规则为各炉次分配合适的加 工工位，再参照参考目标时间来调整和确定各炉次在各工序相应工位上的开始和结束作业 时间，以保证各炉次能按时浇注即准时交货，快速编制出可执的且实现连浇生产的作业计 划与调度方案，具体包括以下步骤步骤1 读取生产工艺流程网络底层对象模型，接收炼钢连铸生产批量计划，即炼 钢生产的浇次计划和炉次计划，读取烧次计划中所涉及的加工钢种在各工序上的加工时间 和在各工序间运输时间的正态分布参数；步骤2 进行开浇时间搜索由各搜索算法搜索或由人工设置各连铸机的开浇时 间；步骤3:进行连浇计算，由各连铸机的开浇时间，以“连浇原则”，由炉次i在连铸工序k#连铸机上的开始 作业时间Xi,M,k、平均浇注时间tuj以及与后一炉次i'开始浇注的时间间隔σ ",k，通过 式(1)来计算炉次i'的开始浇注时间Xi'，M，k依此方法计算出各炉次在连铸机上的开 始和结束浇注时间，此时间视为交货期；Xi' ,I,k = Xi.I.k+ti.M.k+O i,M,k (1)步骤4 基于工序时间倒推计算，根据各炉次在连铸机上的开始浇注时间，基于工序时间倒推，由式(2) 式(4)分 别计算各炉次在各工序上的目标开始作业时间X _、最早开始作业时间、最晚开始作ijIJ业时间，以指导时间并行顺推中各炉次在工序上加工时间和工序间运输时间的选择，式 中χ' M为炉次i在工序j上的目标开始作业时间；K”《"、分别为炉次i在工序 7上的作业时间、最短作业时间、最长作业时间；7)、d(Jj)mr 4力7)_分别为炉次在 工序j与紧前工序7的运输时间、最短运输时间、最长运输时间，^7 = Xu - d(j, 7) - ti7(2)？ C/, K"(3)X^3 = Xu - d{jJ)Min -(4)步骤5 沿生产工艺流程时间顺推，以式(2)计算所得各炉次在炼钢工序上的目标开始作业时间为计划制订时钢水 进入炼钢工序的节奏，并沿生产流程，以式(5)进行各炉次的时间顺推，式中Xi, ” Xi, j分别 表示炉次i在工序j和紧后加工工序j的开始作业时间；、,j为炉次i在工序j上的平均 作业时间；d(j，j)为炉次i在工序j与工序j之间的运输时间；μ μ为炉次i在工序j作 业前的允许等待时间，Xijj = xi,J+tijJ+d(j,j) + y Jjj (5)在上述的相邻工序间炉次时间并行顺推方法中，在相邻工序间，根据式(5)从当 前作业工序j顺推计算各炉次在紧后工序j上的开始作业时间后，并不立即给炉次选择加 工工位，而只依据表征生产流程中工序与工位间相互逻辑关系的底层对象模型，由炉次当 前作业工位的后继工位与炉次生产工艺路径匹配，确定出在紧后工序j上的可用工位集合，并存储到工序的预分配加工任务集合中。当作业工序j(j <M)上所有炉次都完成上述 操作后，才为当前工序j的后一工序(j+Ι)上的所有炉次分配合适的加工工位。步骤6 合适加工工位分配，将工序(j+Ι)上所有炉次按开始作业时间从早到晚排序，再采用工位选择规则选 择合适加工工位。进行工位分配时，应满足的约束主要有(1)每一炉次最多被分配到各工 序中的一个工位上加工；(2)同一工位上，相邻炉次只有等前一炉次加工完成后才能加工 后一炉次；(3)各炉次在工序作业前的等待时间在最大允许等待时间范围内等工艺约束条 件。步骤7 起止作业时间调整与确定，经上一步选择合适的作业工位后，根据目标时 间，由时间调整规则确定各炉次的开始与结束作业时间，工位上炉次开始作业时间调整策 略为当炉次i的开始作业时间早于该工位上紧前炉次i的作业结束时间(即工位的最 早可用时间)，采用规则1调整炉次i'的开始作业时间；当炉次作业时间冲突消解后，将 炉次i'开始作业时间Xi,，j,k与参考目标开始作业时间χ' i,,」比较，如果Xi, ,j,k-x' i, j <0，说明炉次广在其目标开始作业时间之前就到达作业工序，则采用规则2修正Xi, ,j,k； 如果Xi, ,j,k-x' i,」.>0，说明炉次i在其目标开始作业时间之后才能到达目标工位，需采 用规则3修正；步骤8 当所有炉次在各加工工序上选择了合适的作业工位，并确定了开始与结 束作业时间，输出炼钢-连铸生产作业计划方案。所述的步骤6的合适加工工位分配时，先按“先到先加工原则”依次为各炉次选择 合适的加工工位，而当炉次i有多个可用工位可加工时，依次启用优先加工权值最大规本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于准时制的炼钢生产计划时间并行顺推编制方法，其特征在于：根据炼钢连铸生产工艺流程与生产组织模式，建立以工位、工序、运输线为基本元素来表征实际生产中工位、工序和产品加工工艺路线的炼钢连铸生产工艺流程网络底层对象模型，在考虑各钢种作业时间和运输时间正态分布规律基础上，将由“连浇”约束计算所得各炉次的开始浇注时间视为交货期，各炉次的开始浇注时间基于工序倒推所得各炉次在各工序上的开始作业时间作为计划编制的参考目标时间点，由时间并行顺推计算出各炉次的开始与结束作业时间后，由工位选的节奏，并沿生产流程，以式（５）进行各炉次的时间顺推，式中ｘ↓［ｉ，ｊ］、ｘ↓［ｉ，ｊ］分别表示炉次ｉ在工序ｊ和紧后加工工序ｊ的开始作业时间；ｔ↓［ｉ，ｊ］为炉次ｉ在工序ｊ上的平均作业时间；ｄ（ｊ，ｊ）为炉次ｉ在工序ｊ与工序ｊ之间的运输时间；μ↓［ｉ，ｊ］为炉次ｉ在工序ｊ作业前的允许等待时间，ｘ↓［ｉ，ｊ］＝ｘ↓［ｉ，ｊ］＋ｔ↓［ｉ，ｊ］＋ｄ（ｊ，ｊ）＋μ↓［ｉ，ｊ］（５）在上述的相邻工序间炉次时间并行顺推方法中，在相邻工序间，根据式（５）从当前作业工序ｊ顺推计算各炉次在紧后工序ｊ上的开始作业时间后，并不立即给炉次选择加工工位，而只依据表征生产流程中工序与工位间相互逻辑关系的底层对象模型，由炉次当前作业工位的后继工位与炉次生产工艺路径匹配，确定出在紧后工序ｊ上的可用工位集合，并存储到工序的预分配加工任务集合中。当作业工序ｊ（ｊ＜Ｍ）上所有炉次都完成上述操作后，才为当前工序ｊ的后一工序（ｊ＋１）上的所有炉次分配合适的加工工位。步骤６：合适加工工位分配，将工序（ｊ＋１）上所有炉次按开始作业时间从早到晚排序，再采用工位选择规则选择合适加工工位。进行工位分配时，应满足的约束主要有：（１）每一炉次最多被分配到各工序中的一个工位上加工；（２）同一工位上，相邻炉次只有等前一炉次加工完成后才能加工后一炉次；（３）各炉次在工序作业前的等待时间在最大允许等待时间范围内等工艺约束条件。步骤７：起止作业时间调整与确定，经上一步选择合适的作业工位后，根据目标时间，由时间调整规则确定各炉次的开始与结束作业时间，工位上炉次开始作业时间调整策略为：当炉次ｉ的开始作业时间早于该工位上紧前炉次ｉ的作业结束时间（即工位的最早可用时间），采用规则１调整炉次ｉ′的开始作业时间；当炉次作业时间冲突消解后，将炉次ｉ′开始作业时间ｘ↓［ｉ′，ｊ，ｋ］与参考目标开始作业时间ｘ′↓［ｉ′，ｊ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱道飞，王华，马长波，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]