[发明专利]一种高速工具钢热连轧工序智能排产与报料系统

说明书

一种高速工具钢热连轧工序智能排产与报料系统，属于特钢生产热连轧工序排产与报料的技术领域。包括订单解析与处理模块、原料匹配与报料模块和换辊优化与智能排产模块三大模块。模块之间的关系呈现串联关系，即订单解析与处理模块以销售订单作为输入，并将分析与计算的结果传递给原料匹配与报料模块，作为其输入；原料匹配与报料模块通过筛选和分析，输出原料充足或来料及时的订单数据，传递给换辊优化与排产模块，作为其输入；换辊优化与智能排产模块，采用智能优化算法，优化换辊次数，并将最终结果输出，作为最终的热连轧工序的排产计划。优点在于，替代了传统的手动编排订单的方式，算出的排产表更加精确无误，提高了排产的效率，节省了时间和成本。

技术领域

本发明属于特钢生产热连轧工序排产与报料的技术领域，特别是提供了一种高速工具钢热连轧工序智能排产与报料系统，适用于高速工具钢生产过程中的热连轧工序的排产，对于其它种类特钢或普钢的热连轧工序排产也有借鉴作用。

背景技术

热轧是一种钢铁企业中最常用的生产方式，一块钢材想要成型，往往需要经历炼钢、锻造、热轧等多道工序，环环相扣，热轧常肩负起最终成材的重要角色。钢厂为了合理安排生产，下达生产指令，需要满足复杂的生产工艺条件限制，同时还要满足客户的产品需求及交期，对于本文所指的高速工具钢来说，还要解决钢铁种类众多、成品形状多样化、中间产品规格多变、生产批次多批量小等诸多问题。传统排产方法都是由人工来完成，需要工人反复地校对与核验订单，计算产量和产能，翻阅大量的工艺路线资料，匹配各个工序的原料，时刻考虑是否产生交货逾期现象，对工人的细致与耐心无疑是一个巨大的挑战，需要消耗大量的时间和精力，且排产结果粗糙、不精确、容易出错。因此迫切需要开发高速工具钢生产的智能排产系统，为钢厂解决复杂灵活的排产问题。

高速工具钢的实际生产计划，常以一个月作为大的生产周期时间单位，这一个月中常遍布两到四次生产批次，按规格有“大圆”批次和“小圆”批次之分。每一批次需要严格确定生产订单的规格种类和决定规格顺序的轧机换辊顺序，由于不同规格之前的换辊消耗成本不一，因此需要寻找最佳换辊模式，保证一个批次能换完一轮相对完整的轧辊。每个生产周期内需要平衡各机器的生产能力，周转好坯料与成品的库存，尽量减小生产和坯料的成本，最大程度满足交货日期，以企业生产利润最大化和客户满意程度最大化两者作为终极目标，通过优化批量生产策略，得到一个完整生产周期的最为合理的生产计划。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速工具钢热连轧工序智能排产与报料系统，解决现有排产方法的应用效果差和人工排产方法的耗时长、交货期滞后等问题。替代了传统的手动编排订单的方式，算出的排产表更加精确无误，提高了排产的效率，节省了时间和成本，降低了订单交货期推迟的概率，为高速工具钢铁企业热连轧排产提供了一个有效的科学方法。

本发明在综合考虑订单结构、生产参数、工艺路径和原料匹配、轧机换辊、交货期和插单、减单等因素的前提下，提出了一种高速工具钢热连轧工序智能排产与报料系统，系统主要包括订单解析与处理模块、原料匹配与报料模块和换辊优化与智能排产模块三大模块。该三大模块之间的关系为如图1所示，呈现串联关系，即订单解析与处理模块以销售订单作为输入，并将分析与计算的结果传递给原料匹配与报料模块，作为其输入；原料匹配与报料模块通过筛选和分析，输出原料充足或来料及时的订单数据，传递给换辊优化与排产模块，作为其输入；换辊优化与智能排产模块，采用智能优化算法，优化换辊次数，并将最终结果输出，作为最终的热连轧工序的排产计划。该系统的硬件部分主要包括高性能和高存储容量的工业控制用计算机1台和服务器1台，计算机需内存2G以上，采用Win10操作系统且具备Python开发环境。订单解析与处理模块、原料匹配与报料模块和换辊优化与智能排产模块三大模块装在高性能和高存储容量的工业控制用计算机上。

本发明的上述三大模块的主要功能和内容分别为：

(1)订单解析与处理模块

订单解析与处理模块的主要功能是采集订单与库存信息、清洗数据，并对订单进行初步解析与分类，并将订单中的成品规格换算为生产规格参数。