一种炼钢连铸生产在线多模式时间优化调度方法技术

本发明专利技术涉及一种炼钢连铸生产在线多模式时间调度方法，该方法步骤包括：步骤一设置工艺参数，步骤二设置模型算法参数，步骤三接受生产实绩，与设定参数进行差值计算；步骤四根据扰动类别、偏差类型和偏差值，给出粗调度建议；步骤五粗调度；步骤六获取炉次计划信息、设备信息和粗调度结果信息；步骤七建立基本调度模型和在线多模式时间优化调度模型；步骤八时间优化调度模式匹配，进行在线时间优化，给出新的调度计划；步骤九根据优化模型的计算结果，进行现场时间调度。本发明专利技术的优点是在时间优化调度中充分考虑了工艺约束、设备约束和调度人员各种方式的决策要求，减少了人工调整计划次数，缩短了在线调度时间，减少了钢水冗余等待时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息
，涉及运筹学和优化算法，特别涉及一种炼钢连铸生产在线多 模式时间优化调度方法。技术背景炼钢连铸生产过程是钢铁企业生产流程中的核心工序，主要涉及炼钢、精炼、连铸三大 工序的一体化作业计划。高炉炼得的铁水经过预处理后由鱼雷车运输到炼钢厂，然后和废钢 混合经转炉冶炼为高温钢水，再经过精炼炉进行吹氩搅拌、加合金、真空脱气等炉外精炼处 理，以满足钢水的化学成分和温度要求，最后在连铸机浇铸成各种尺寸外形的板坏，为轧钢 生产提供原料。'jf、钢连铸生产过程对物流的连续性、钢水温度和时间都有极高的要求，需要在保证生产 连续性的前提下，充分发挥设备的生产能力。实际生产的过程中由于工艺复杂、设备繁多以 及现场条件的变化，会时常出现各种扰动，包括时间偏差扰动、温度补偿扰动、成分不合格 扰动、浇铸异常扰动和设备故障扰动等等。同时由于生产过程中高温钢水不允许有过多的工 序等待，否则由于温降导致钢水成分不合格，无法满足质量要求，需要重新进行钢水升温处 理甚至进行钢种变更。因此当生产过程出现扰动时，必须快速、有效地进行在线调度，保证 生产的顺畅进行。对以上扰动的调度方法主要有浇次顺序调整、钢种变更、精炼工序调整、 处理时间调整等粗调度，在粗调度后还需要进行时间优化，即微调度。前这类扰动发生时的 整个在线调度主要依靠调度人员人工迸行。由于生产过程中单个炉次计划存在已经生产结束 的工序、正在生产的工序和还没有生产的工序，以及多个炉次计划存在已经生产结束的炉次 计划、正在生产的炉次计划和还没有生产的炉次计划，以及不同生产情况下的约束又在不断 的变化，使得单纯依靠人工进行微调度的调整速度慢、调度优化程度不高。本专利技术就是针对 微调度即计划时间优化这一问题，提出一种炼钢连铸生产过程扰动情况出现后的在线多模式 时间优化调度方法，从而满足实际生产过程中各种模式下的时间优化，实现了灵活、优化的 在线调度，在縮短动态调度反应时间、提高调度优化程度、降低能源消耗方面获得显著成效。目前在生产计划编制方面已有多个专利，如200510111354.4(炼钢连铸生产工艺中的出 钢计划排程方法)主要了实现炼钢连铸调度计划的静态编制；200410009705.6(—种炼钢连 铸生产在线动态调度方法)主要通过滚动搜索优化的方式编制动态作业计划； 200410021578.1(基于规则的特钢行业度问题，没有涉及到炼钢连铸生产计划在执行过程中的各种扰动情况发生时需要不同方式的 在线时间调度问题。而本专利技术则主要针对炼钢连铸生产计划在执行过程中，扰动发生时粗调 度之后的各种时间调度问题，提供。
技术实现思路
针对现有炼钢连铸生产时间优化调度存在的问题，本专利技术提供一种炼钢连铸生产在线多 模式时间优化调度方法。本专利技术采用一种可以运行于微机上的炼钢连铸生产计划在线优化调度系统，该系统包括 工艺参数设置模块、生产实绩接受模块、模型算法参数设置模块、基本调度模型构造模块、 多模式时间优化调度模型构造模块、多模式时间优化调度模块和本地数据库Microsoft SQL Server2000。本地数据库Microsoft SQL Server2000分别与工艺参数设置模块、生产实绩接受 模块、模型算法参数设置模块、基本调度模型构造模块、多模式时间优化调度模型构造模块 和多模式时间优化调度模块相连；生产实绩接受模块与基本调度模型构造模块相连，模型算 法参数设置模块与基本调度模型构造模块相连；基本调度模型构造模块与多模式时间优化调 度模型构造模块相连；多模式时间优化调度模型构造模块与多模式时间优化调度模块相连。本专利技术的调度方法包括以下步骤 步骤一 设置工艺参数，包括设备属性参数、设备处理时间、运输时间、计划状态码和制造 标准；步骤二设置模型算法参数，包括模型惩罚系数、优化模式参数； 步骤三接受生产实绩信息，并与设定的工艺参数进行差值计算；接受的生产实时数据包括时间实绩信息、钢水温度实绩信息和钢水成分实绩信息；生产 实绩信息分别与设定的计划时间值、钢水标准温度值和钢水标准成分值进行差值计算。 步骤四通过界面形式给出具体的扰动类别、偏差类型和偏差值，并给出粗调度建议方法； 步骤五粗调度，即根据粗调度建议方法进行计划调整； 步骤六获取炉次计划信息、设备信息和粗调度结果信息；步骤七建立基本时间调度模型，并根据基本时间调度模型和实际情况建立在线多模式时间 优化调度模型；步骤八时间优化调度模式匹配，并根据粗调度结果，进行在线时间优化，给出新调度计划； 步骤九根据优化模型的计算结果给出的新的调度计划，进行现场时间调度。本专利技术的基本时间调度模型为针对炼钢连铸生产过程中，单个炉次计划存在已经生产 结束的工序、正在生产的工序和还没有生产的工序，以及多个炉次计划存在已经生产结束的炉次计划、正在生产的炉次计划和还没有生产的炉次计划；在线时间优化时的计划对象是浇铸没有结束的计划；工序对象是没有开始生产的工序。采用生产进度时间概念，对已经生产结束的工序和正在生产的工序时间使用变量常量化技术建立该种情况下的炼钢连铸生产在线时间优化调度基本模型，基本时间调度模型为<formula>formula see original document page 7</formula>X 0 Q ， _/ e 0 ; 附式中，/为炉次序号；Q为没有浇铸结束的炉次的集合，z'eQ,IQI为总炉次数；n为浇次号，iV为浇次数，=l，2,...,iV; Q。为第浇次中没有浇铸结束的炉次集合，nQ2 n…nf^ -O且Q, uQ2 u…uf^ =n; Q。为浇次中的第一个炉次且没有开始浇铸的炉次集合；A为炉次/的工序总数，3&,、6; _/为工序序号，^(w.为炉次S/a,A:)的工序总数；0!为炉次/的所有工序集合；0,为炉次/的没有开始生产的工序集合；0S,,,^为炉次S/a,A:)的没有开始生产的工序集合；M为机器总台数；A:为机器序号，s^为炉次z'在工序y的机器A上的原加工开始时间；/ Q为炉次z'在工序y的机器it上的工艺标准加工时间；p^为炉次Z'在工序7的机器A上的实际加工时间；^C为炉次/在连铸工序^的机器A上的工艺标准加工时间；/<^为炉次/在连铸工序y的机器A上的实际加工时间；W^为炉次从机器/t到机器W的运输时间；57(/,/,为炉次f在工序/'机器A上的紧后炉次；C1为浇次M的断浇惩罚系数；C2&.为炉次f在工序y和工序J' + l之间的冗余等待时间惩罚系数；C3为浇次W的非准时开浇惩罚系数；人为浇次的原开浇时间；a《Y^为浇次之间的间隔时间；T^为生产进度时间；Xfl(,，^， t>,A为炉次5/(^,，^在工序&(,^)的机器A;上的优化后的加工开始时间；JT,^为炉次/在工序A的机器A:上的优化后的加工开始时间；为炉次/在工序J' + l的机器A:'上的优化后的加工开始时间；X,^为炉次S/a&AO在工序/的机器A:上的优化后的加工开始时间；模型的决策变量J^,为炉次/在工序y的机器A:上的优化后的加工开始时间；连铸机上的断浇惩罚费用为f Z C1(Z一,，,…^ — - W》；,(,.',.4)e0w本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炼钢连铸生产在线多模式时间优化调度方法，其特征在于采用一种运行于微机上的炼钢连铸生产计划在线优化调度系统，该系统步骤包括：　步骤一设置工艺参数，包括设备属性参数、设备处理时间、运输时间、计划状态码和制造标准；　步骤二设置模型算法参数，包括模型惩罚系数、优化模式参数；　步骤三接受生产实绩，并与设定的工艺参数进行差值计算；　步骤四根据扰动类别、偏差类型和偏差值，给出粗调度建议方法；　步骤五粗调度，即根据粗调度建议方法进行计划调整；　步骤六获取炉次计划信息、设备信息和粗调度结果信息；　步骤七建立基本时间调度模型，并根据基本时间调度模型和实际情况建立在线多模式时间优化调度模型；　步骤八时间优化调度模式匹配，进行在线时间优化；　步骤九根据优化模型的计算结果，进行现场时间调度。

【技术特征摘要】
1. 一种炼钢连铸生产在线多模式时间优化调度方法，其特征在于采用一种运行于微机上的炼钢连铸生产计划在线优化调度系统，该系统步骤包括步骤一设置工艺参数，包括设备属性参数、设备处理时间、运输时间、计划状态码和制造标准；步骤二设置模型算法参数，包括模型惩罚系数、优化模式参数；步骤三接受生产实绩，并与设定的工艺参数进行差值计算；步骤四根据扰动类别、偏差类型和偏差值，给出粗调度建议方法；步骤五粗调度，即根据粗调度建议方法进行计划调整；步骤六获取炉次计划信息、设备信息和粗调度结果信息；步骤七建立基本时间调度模型，并根据基本时间调度模型和实际情况建立在线多模式时间优化调度模型；步骤八时间优化调度模式匹配，进行在线时间优化；步骤九根据优化模型的计算结果，进行现场时间调度。2. 根据权利要求1所述的一种炼钢连铸生产在线多模式时间优化调度方法，其特征在于所述 步骤四的扰动类别包括时间偏差扰动、温度补偿扰动和成分不合格扰动；时间偏差扰动类别 包括时间提前偏差扰动和时间延迟偏差扰动；温度补偿扰动为温度降低扰动；所述的偏差值 包括具体的时间偏差值、温度偏差值和成分偏差值。3. 根据权利要求1所述的一种炼钢连铸生产在线多模式时间优化调度方法，其特征在于所述 步骤七中的基本时间调度模型为-<formula>formula see original document page 2</formula><formula>formula see original document page 3</formula>义砂>^, 7eQjeG)i (5) ,0 / e Q , _/ e ; (6) 式中，/为炉次序号；Q为没有浇铸结束的炉次的集合，；eQ,IQI为总炉次数；为浇 次号，W为浇次数，/7 = 1，2,...,A^; Q。为第浇次中没有浇铸结束的炉次集合， D, nQ2 rv,.nf^ -O且Q, uQ2 u...unw = Q; Q。为浇次中的第一个炉次且没有开始浇铸的炉 次集合；A为炉次Z的工序总数，3,^6; _/为工序序号，^(^)为炉次S/0)的工序总数；0;为炉次/的所有工序集合； ,.为炉次/的没有开始生产的工序集合； a(, ) 为炉次S/(i,y,A:)的没有开始生产的工序集合；M为机器总台数；A为机器序号，1《A:《M;w^为炉次z'在工序y的机器;t上的原加工开始时间；声^为炉次f在工序/的机器A上的工艺标准加工时间；/7^为炉次Z'在工序y的机器it上的实际加工时间；/^. 为炉次/在连铸工序 S,的机器;t上的工艺标准加工时间；p《为炉次f在连铸工序J'的机器^上的实际加工时间 W^为炉次从机器6到机器A'的运输时间；S/(/,/，为炉次/在工序7机器A上的紧后炉次； Cl为浇次的断浇惩罚系数；C2y为炉次f在工序)和工序_/ + 1之间的冗余等待时间惩罚系 数；C3。为绕次M的非准时开浇惩罚系数；人为浇次的原开浇时间；^^^为浇次之间的 间隔时间；7_为生产进度时间；^(,^),,^为炉次5/(^)在工序 ^)的机器&上的优化后的加工开始时间；《^为炉次/在工序^的机器A上的优化后的加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞胜平，庞新富，王秀英，刘炜，郑秉霖，柴天佑，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]