[发明专利]一种基于板坯聚类的一体化生产炉次计划优化方法

权利要求书

1.一种基于板坯聚类的一体化生产炉次计划优化方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：构建炉次计划优化模型为

s.t.

(sg_i-sg_j)x_ikx_jk＝0,i,j∈I,k＝1,…,m (5)

(ct_i-ct_j)x_ikx_jk′＝0,i,j∈I,k,k′＝1,…,m (6)

x_ikcw_i≤x_ikcw_imax,i∈I,k＝1,…,m (7)

x_ikcw_imin≤x_ikcw_i,i∈I,k＝1,…,m (8)

x_ikcw_i％50＝0,i∈I,k＝1,…,m (9)

其中，I为待计划板坯集合的板坯号集合，m为炉次总数；为板坯i与板坯j间的轧制宽度和优先级差异惩罚，为板坯i与板坯j间的优先级差异惩罚，为板坯i与板坯j间的轧制宽度差异惩罚，F₁为两板坯间优先级差异的惩罚系数，F₂为两板坯间轧制宽度差异的惩罚系数，pr_i为板坯i的优先级，rw_i为板坯i的轧制宽度；wt_i为板坯i的重量，o为中间包总数；cw_i为板坯i的宽度；sg_i为板坯i的钢级；ct_i为板坯i的厚度；[cw_imin,cw_imax]为板坯i的宽度范围，cw_imin、cw_imax分别为板坯i的宽度的最小值、最大值；％为求余操作；fv_k为第k个炉次的炉容，fv_L为一个炉次内板坯总重量的最小值；fl为一个中间包可连续浇铸的板坯最大重量；I_z为第z个中间包浇铸板坯的板坯号集合，I_z＝{j|y_jz＝1,j∈I}；

步骤2：对待计划板坯集合按钢级和厚度进行分类，得到多个初级类，每个初级类中板坯的钢级相同且厚度相同；

步骤3：对每个初级类进行聚类，得到多个二级类；

步骤4：给每个二级类中的板坯指派中间包，使中间包所浇铸的板坯重量最大化；

步骤5：对每个中间包中的板坯，确定板坯宽度；

步骤6：对每个中间包中的板坯，划分炉次；

所述步骤3包括下述步骤：

步骤3.1：将每个初级类作为一个待聚类板坯集合；

步骤3.2：计算待聚类板坯集合的聚类数量为

其中，fix为获取两个数商值的整数部分的函数，I′为待聚类板坯集合的板坯号集合；

若r＝1，则将待聚类板坯集合中的所有板坯归类到一个板坯类中，转到步骤3.7；若r≠1，则转到步骤3.3；

步骤3.3：基于启发式方法，选取r个板坯作为初始聚类中心；

步骤3.4：根据聚类规则，对待聚类板坯集合中的每块板坯进行归类；

步骤3.5：重新计算聚类中心，将每类板坯中板坯的轧制宽度平均值和优先级平均值分别作为新的聚类中心的轧制宽度和优先级；

步骤3.6：重复步骤3.4至步骤3.5，直到当前聚类中心与上次聚类中心的差值不超过预设的差值阈值；所述差值为当前聚类中心与上次聚类中心的轧制宽度差值和优先级差值中的最大值；

步骤3.7：结束聚类过程，输出聚类结果；所述聚类结果包括每个聚类中的板坯号集合；

所述步骤4包括下述步骤：

步骤4.1：构建指派中间包模型为

s.t.

(cw_imin-cw_jmax)y_izy_jz≤100,i,j∈I″,z＝1,2,…,o′ (17)

其中，I″为一个二级类的板坯号集合，o′是为该二级类指派的中间包数量；

步骤4.2：基于LINGO优化工具，求解所述指派中间包模型；

所述步骤6包括下述步骤：

步骤6.1：将被指派到同一中间包浇铸的板坯作为一个待划分炉次板坯集合，获取待划分炉次板坯集合中板坯的宽度、轧制宽度数据；

步骤6.2：将待划分炉次板坯集合中板坯按宽度由大到小进行排列，宽度相同的板坯按轧制宽度由大到小进行排列，形成第二板坯序列；其中，第二板坯序列中的板坯总数为L；

步骤6.3：令wt_sum＝0，l＝1,k＝1；其中，为标准炉重；

步骤6.4：计算第二板坯序列中第l块板坯s_l的重量与wt_sum的和，并将该和赋值给wt_sum，若wt_sum＜wt_chagre，则将第l块板坯s_l分配到第k个炉次中，转到步骤6.7；若wt_sum≥wt_chagre，则转到步骤6.5；

步骤6.5：若则转到步骤6.6；若则将第l块板坯s_l分配到第k个炉次中，令k＝k+1，wt_sum＝0，转到步骤6.7；

步骤6.6：令k＝k+1，将第l块板坯s_l分配到第k个炉次中；

步骤6.7：若l＜L，则l＝l+1，转到步骤6.4；若l≥L，则转到步骤6.8；

步骤6.8：若形成的最后一个炉次内板坯总重量小于fv_L，则取消该炉次；

步骤6.9：输出炉次划分结果；所述炉次划分结果包括每个炉次中的板坯号集合。