[发明专利]炼钢-连铸生产智能调度的二层规划方法

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及数学规划和智能优化算法，特别涉及一种炼钢-连铸生产智能调度的二层规划方法。

背景技术

炼钢-连铸生产过程是现代钢铁联合企业生产流程中的核心环节，在该生产过程中，来自高炉的铁水首先经转炉或电炉冶炼转化为高温钢水，然后经过精炼炉进行精炼以满足钢水的化学成分和温度要求，最后送到连铸机浇铸成不同规格的板坯或方坯。炼钢-连铸生产过程生产效率的提高对整个钢铁企业有重要影响，而制定合理的生产调度计划，是保证炼钢-连铸生产过程高效率运行的关键。

从数学规划的角度看，炼钢-连铸生产过程是一个离散和连续相混杂的流程式生产过程，其生产调度问题具有离散性、随机性、多目标和多约束性等特点，是一典型的NP hard问题。正因为炼钢-连铸生产调度问题的重要性和复杂性，它已经引起了国内外学者的广泛关注。

炼钢-连铸生产计划可以分为两类：一类是生产批量计划，另一类是生产时间计划。生产批量计划是以客户合同数据为原始数据，根据工艺限制条件将不同的合同需求进行最佳组合而生成的，包括炉次计划和浇次计划。生产时间计划是在生产批量计划的基础上，以炉次为最小计划单位，在追求某一评价函数(如最小等待时间、最小提前拖期费用、最小总流程时间)最佳的情况下的一类特殊的job-shop排序问题，其最终结果是确定以何种顺序，在何时、何种设备上安排钢水从炼钢炉到连铸机的生产过程的各个工序。

目前在该领域已公布的专利或已公开的专利申请，如“一种一体化的钢铁企业生产过程在线计划调度系统与方法(200310110345.4)”针对钢铁行业计划调度的特殊性，实现一种在分布式网络环境下，多台计算机上，生产计划编制与下达、计划执行状态的监控、生产过程的实时调度为一体的软硬相结合的系统与方法。“一种钢铁生产的递阶协调计划调度方法(200310120845.6)”提供了一种可以同时考虑各生产子系统分目标和整个系统总目标的钢铁生产计划调度方法，它可以对不同生产子系统的生产能力进行协调，在对总体生产计划目标优化的基础上，同时兼顾各生产子系统分目标的优化。“一种炼钢连铸生产在线动态调度方法(200410009705.6)”提供一种依据生产过程的实绩和设备状态，在线实时滚动编制调度计划的方法。“一种炼钢连铸生产在线多模式时间优化调度方法(200810228928.X)”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，提供了一种炼钢连铸生产在线多模式时间优化调度方法。“基于混合智能优化算法的炼钢-连铸生产作业计划与实时调度优化方法与系统(201010100957.5)”提供了基于混合智能优化算法的炼钢-连铸生产作业计划与实时调度优化方法与系统。

上述专利文献主要涉及生产批量计划或生产时间计划二者之一的编制方法和系统，而没有涉及到同时考虑生产批量计划和生产时间计划的问题。

当前炼钢-连铸生产计划编制中存在不足之处，主要表现为以下几点：

(1)将原本密切关联的生产批量计划和生产时间计划二者割裂开来；

(2)求取生产计划时，在优化目标的设置和优化变量的选取等方面缺乏全局性的考量；

(3)分别求取生产批量计划和生产时间计划两类计划中的一种，不足以实施具体的生产过程，必须与其他的计划结果结合使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对当前炼钢-连铸生产计划编制中存在的不足，提供了一种基于二层规划的炼钢-连铸生产智能调度方法，实现在同一数学模型中同时研究生产批量计划和生产时间计划等两类计划。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的炼钢-连铸生产智能调度的二层规划方法，具体是：结合炼钢-连铸生产调度的层次性特点，将求取生产批量计划和生产时间计划的问题描述为一种具有二层递阶结构的系统优化问题，进而在同一模型中同时研究两类计划，在设置优化目标和选取优化变量时对两类计划进行全局考量；所建立的炼钢-连铸生产智能调度的二层规划模型中，上层规划为浇次组合、排序和分配问题，下层规划为在浇次计划已知的前提下，寻求优化的生产时间计划问题。

本发明提供的上述炼钢-连铸生产智能调度的二层规划方法，其步骤包括：

一、炼钢-连铸生产智能调度的二层规划模型建立

结合炼钢厂生产调度问题的层次性特点，建立炼钢-连铸生产智能调度的二层规划模型(以下简称“二层规划模型”)，其中，上层规划为浇次组合、排序和分配问题，下层规划为在浇次计划已知的前提下，寻求优化的生产时间计划问题。

二、模型求解