[发明专利]一种基于NSGA-II的炼钢连铸生产调度的多目标优化方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢-连铸生产工艺领域，尤其涉及一种基于NSGA-II的炼钢连铸生产 调度的多目标优化方法。

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。

以数学规划的视角来看，炼钢连铸生产过程是一个多段生产、多段运输、多段存储 的离散和连续相混杂的大型高温生产过程，加上生产过程的离散性、随机性、多目标和多约 束性等特点，使该生产过程本身就具有相当程度的复杂性。此外，近年来，国内多数钢铁企 业都正在进行或者已经完成了钢铁产品的结构调整及产能升级，使原本不大的企业动辄上 升至千万吨级的规模，前几年新建和新规划的钢铁基地，如首钢曹妃甸、宝钢湛江和武钢防 城港的规模都基本达到或超过千万吨产能的量级。钢企规模的扩大进一步加大了炼钢-连 铸生产调度的难度。因而，如何设计可行、优化的工艺流程方案和生产调度计划，保证各个 工艺环节(如脱硫、转炉、精炼和连铸等)的整体匹配和协调，实现生产物流畅通、高效，一直 是摆在国内外工程技术人员和研究学者们面前的技术难题。

炼钢-连铸生产工艺流程方案或调度计划可以分为两类：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。

已公开的专利和已发表的相关文献中，一般都将炼钢-连铸生产调度问题表达为 某个单一目标下的数学规划问题，然后应用某种精确算法或随机搜索算法求解。上述传统 方法的一个明显不足在于：将炼钢-连铸工厂中各设备的无冲突情况表达为约束条件，而这 个约束条件是难于满足的，具体求解时为满足该约束，通常需要针对同一组输入条件进行 大量繁杂的试凑、调整和往复迭代计算，并且求解计算的收敛性也得不到保证。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于NSGA-II的炼钢连铸生产调度的多目标优 化方法，至少可克服现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及的一种基于NSGA-II的炼钢连铸生产调度的多目标优化方法， 包括：所述方法包括：

步骤100，将炼钢-连铸生产调度的约束优化问题转化为包含两个目标的多目标优 化问题，第一目标为最小化全厂完工时间与所有炉次等待时间之和，第二目标为最小化设 备冲突时间之和；

步骤200，建立相应的炼钢-连铸生产智能调度的多目标优化模型，所述多目标优 化模型以最小化第一和第二目标函数值为特征；

步骤300，定义进化种群中个体的支配关系；

步骤400，采用多目标进化算法NSGA-II对所述步骤200中得到的所述炼钢-连铸生 产智能调度的多目标优化模型进行求解。

作为实施例一涉及的一种基于NSGA-II的炼钢连铸生产调度的多目标优化方法， 所述步骤100之前还包括：获取钢铁企业炼钢-连铸工厂的工序布置和设备配置，以及炼钢- 连铸工厂所有冶炼钢种的生产工艺的信息，接收上级信息系统下发的生产批量计划。

所述步骤200中建立的所述炼钢-连铸生产智能调度的多目标优化模型为：