[发明专利]一种基于混合自动机的物流网络优化方法

说明书

本发明涉及一种基于混合自动机的物流网络优化方法，该方法包括以下步骤：1)构建钢铁企业物流网络中各个装置的混合自动机模型；2)将各个装置的混合自动机模型扩展至整个钢铁生产物流优化调度过程，构建钢铁企业物流网络调度系统的混合自动机模型；3)利用图搜索两层优化算法对钢铁企业物流网络调度系统的混合自动机模型进行优化；4)利用优化后的模型对钢铁企业物流网络进行调度优化，获取优化后的调度方案。与现有技术相比，本发明科学合理地解决了物流网络优化中的协同与优化问题，有利于实现生产利润和生产特性性能的综合利益最大化。

技术领域

本发明涉及钢铁企业原料物流企业网络优化技术领域，尤其是涉及一种基于混合自动机的物流网络优化方法。

背景技术

钢铁企业的原料主要包括铁矿粉、块矿、精煤。原料主要依靠铁路运输、水运等方式运送到厂区，在企业内部各主要工序和储存设施间主要依靠皮带运输。某钢铁企业原料在企业各生产单位间的物流流程如图1所示。铁矿粉、块矿、精煤等大宗原料受到市场供货波动、运输环节时间波动等因素影响，导致钢铁企业这些原材料到达的明显不均衡，而且这一特点将在今后较长的一段时间内存在。另一方面，钢铁企业生产具有稳定性、节奏性的特点，为保证生产的平稳有序，需要对原料系统进行分析和研究，合理配置装卸和存储设施的能力，优化作业环节。随着信息时代和经济全球化的日益加快，钢铁企业物流优化与信息技术相结合已成为必然的发展趋势，但是在ERP/MES实施的如火如荼的今天，因企业类型不同，物流网络优化研究始终是个难题。同时，钢铁企业原料物流企业问题存在大量双线性项约束。

双线性项约束和大量离散变量的存在使得物流问题成为一类非凸的混合整数非线性规划(Mixed-Integer Nonlinear Programming，MINLP)问题，由于其非凸的特性，该MINLP模型是一类难于求解的复杂问题。同时，由于钢铁企业物流网络优化问题的复杂性，给建模带来了一定的复杂性，无法解决物流网络优化中的协同与优化问题，限制了生产利润和生产特性性能的综合利益最大化。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于混合自动机的物流网络优化方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于混合自动机的物流网络优化方法，该方法包括下列步骤：

S1：构建钢铁企业物流网络中各个装置的混合自动机模型。具体步骤包括：

101)设定钢铁企业物流网络中各个装置的操作调度规则，获取各个装置的状态变量及决策变量；

102)运用混合自动机的笛卡尔积运算和连接运算，结合各个装置的状态变量及决策变量，获取混合自动机模型。

优选地，所述的决策变量包括用以表示装置工作后的存储量的连续变量以及用以表示装置工作状态的离散变量。

S2：将各个装置的混合自动机模型扩展至整个钢铁生产物流优化调度过程，构建钢铁企业物流网络调度系统的混合自动机模型。

S3：利用图搜索两层优化算法对钢铁企业物流网络调度系统的混合自动机模型进行优化。

给定初始条件和成本函数，基于图搜索两层优化算法，将钢铁企业物流网络调度系统的混合自动机模型分为上下两层模型，上层模型根据混合自动机构建的有向图，确定具体的离散输入方案，下层模型根据上层模型得到的结果，利用非线性规划求解器求解原问题的规约非线性整数规划问题，并进行迭代求解直到找到最优解，确定对应的连续输入方案。

优选地，对于上层模型中的每一个可行的离散输入向量均求解一次规约非线性整数规划问题，选取目标值最小的解为原问题的最优解。

优选地，所述的图搜索两层优化算法采用基于邻近准则的图搜索两层优化算法。

所述的基于邻近准则的图搜索两层优化算法的优先性判定规则为：