[发明专利]一种钢铁企业冷轧区多产线的集批排程优化方法及系统

权利要求书

1.一种钢铁企业冷轧区多产线的集批排程优化方法，其特征在于，包括：

步骤M1：获取冷轧区产线上待排产的钢卷信息，创建一个候选集批排程计划；

步骤M2：计算候选集批排程计划的总惩罚；

步骤M3：根据计算得到的候选集批排程计划的总惩罚对候选集批排程计划进行优化；

步骤M4：选择优化总惩罚最小的作为最终的集批排程计划。

2.根据权利要求1所述的一种钢铁企业冷轧区多产线的集批排程优化方法，其特征在于，所述步骤M1包括：

步骤M1.1：将各产线上待排程钢卷按照交货时间的先后顺序进行排序；

步骤M1.2：根据交货时间的先后顺序排序后，针对相同集批编号的钢卷，找到第一个钢卷所在的位置，将排在后面的钢卷根据各集批工艺预设的加工上限数量向前调整，集中成一个批次进行加工。

所述步骤M2包括：

所述初始集批排程计划的总惩罚包括软约束的总惩罚和硬约束的总惩罚；

所述软约束的总惩罚包括：设备加工偏好的惩罚、前后钢卷厚度或宽度变化的跳跃惩罚和集批切换的惩罚；

所述硬约束的总惩罚包括：前后相邻两道工序间等候时间的惩罚、钢卷延期交货的惩罚、集批内钢卷数量不满足工艺预设的上限或下限的惩罚和库存不满足预设安全库存或最大库存的惩罚；

计算初始集批排程计划的总惩罚公式如下：

其中，c表示惩罚；上标m表示设备加工偏好；上标tw表示前后钢卷厚度或宽度变化的跳跃；上标c表示集批切换；上标w表示前后相邻两道工序间等候时间；上标d表示钢卷交货时间；上标q表示集批工艺预设的集批内钢卷数量的上限或下限；上标s表示库存；p代表：产线总数p；n代表：钢卷总数n；

代表：在第k个产线上，钢卷i是否在钢卷j紧邻的前一个加工时，钢卷i产生的设备加工偏好惩罚；代表：在第k个产线上，钢卷i是否在钢卷j紧邻的前一个加工时，钢卷i因为钢卷厚度或宽度变化产生的跳跃惩罚；代表：在第k个产线上，钢卷i是否在钢卷j紧邻的前一个加工时，钢卷i因为集批切换产生的惩罚；代表：在第k个产线上，钢卷i是否在钢卷j紧邻的前一个加工时，钢卷i因为前后相邻两道工序间等候时间大于或者小于预设时间的惩罚；

x_kij代表：在第k个产线上，钢卷i是否在钢卷j紧邻的前一个加工；代表：钢卷i延期交货产生的惩罚；代表：钢卷i不满足集批工艺预设的数量上限或下限产生的惩罚；代表：钢卷i的库存不满足预设安全库存或最大库存产生的惩罚；约束条件：

其中，决策变量x_kij表示在第k个产线上，钢卷i是否在钢卷j紧邻的前一个加工；当钢卷i是在钢卷j紧邻的前一个加工，则决策变量x_kij取值为1，当钢卷i不是在钢卷j紧邻的前一个加工，则决策变量x_kij为0；q表示集批数量；s表示库存数量；表示工序k上钢卷j的开始加工时间，表示工序k上钢卷i的结束加工时间；表示紧前工序k-1上钢卷i的结束加工时间，表示紧后工序k上钢卷i的开始加工时间。

3.根据权利要求1所述的一种钢铁企业冷轧区多产线的集批排程优化方法，其特征在于，所述步骤M3包括：对候选集批排程计划进行优化，以总惩罚最小为目标，利用包括启发式邻域搜索和启发式集批变换进行循环迭代调整，直到总惩罚不再下降为止；

步骤M3.1：利用启发式邻域搜索针对单个排程计划不断寻优，获得新的候选集批排程计划；

步骤M3.2：经过启发式邻域搜索获得新的候选集批排程计划，利用启发式集批变换增加候选排程计划；

步骤M3.3：利用包括启发式邻域搜索和启发式集批变换进行循环迭代调整，直至选中的候选排程计划的总惩罚不再下降为止；

所述启发式邻域搜索针对单个排程计划不断寻优，并在每次迭代优化的过程中采用GPU并行计算候选集批排程计划总惩罚；

所述启发式集批变换防止结果陷入局部最优增加候选排程计划的数量而进行的改变。