[发明专利]钢铁企业彩涂机组生产作业系统优化工艺方法

摘要

一种钢铁企业彩涂机组生产作业系统的优化工艺方法，属于冶金工业领域，包括以下步骤：第一步：建立钢铁企业彩涂机组生产作业的数学模型；第二步：建立机组自身的工艺及运行约束条件；第三步：建立满足上述模型约束条件的彩涂机组初始可行生产作业计划；第四步：对彩涂机组的初始可行生产作业计划进行优化调整；第五步：由彩涂机组的生产自动控制系统执行最后所得到的优化生产作业计划。本发明的有益效果是，利用并行策略建立问题的数学模型，生成多个彩涂生产作业计划单元及其生产顺序，降低钢铁企业彩涂机组的生产成本，提高机组生产作业效率，提高彩涂板卷的质量。

主权项

1、一种钢铁企业彩涂机组生产作业优化工艺方法，其特征在于该优化工艺方法包括以下步骤：第一步：建立钢铁企业彩涂机组生产作业的数学模型；假设有1套彩涂机组，当前彩涂前库中有n₁个板卷，在时间展望期T内有n₂个板卷能够从上游机组到达彩涂前库，令N＝n₁+n₂表示所有板卷的集合，并引入一个虚拟板卷0，彩涂机组生产作业系统优化调度问题可以描述为：Minimizeλ1Σk=1mΣi=0nΣj=0ndijxijk+λ2Σk=1mΣi=0nDiyik+λ3Σk=1mΣi=0nFiyik+λ4mG]]>+λ5Σk∈VΣl∈VTkl+λ6Σk∈VΣi∈NΣj∈Ntijxijk---(1)]]>s.t.Σk∈Vyik=1,∀i∈N\{0}---(2)]]>Σk∈Vy0k=m---(3)]]>Σu∈Nxuik=Σv∈Nxivk=yik,∀k∈V,∀i∈N---(4)]]>Σi∈N\{0}x0ik=Σi∈N\{0}xi0k=1,∀k∈V---(5)]]>式中：λ_i表示各生产成本在目标函数中的权重，d_ij是生产计划中相邻板卷i和j之间的规格及工艺切换成本，是所有计划单元中相邻板卷之间的总的切换成本，x_ijk表示板卷i和j在计划单元k内的相邻关系，即如果在计划单元k中加工完板卷i后紧接着加工板卷j，那么x_ijk＝1，否则x_ijk＝0；D_i是板卷i的拖期交货成本，是所有板卷的拖期交货成本，y_ik＝1表示板卷i被分配到计划单元k中；F_i是板卷i的库存成本，是所有板卷的库存成本；G是一次换辊的成本，mG是所得到的m个生产计划单元所带来的总的换辊成本；V是所得到的生产计划单元的集合，是相邻的生产计划单元之间的时间缝隙惩罚成本，T_kl表示计划单元k和l的相邻关系，即如果在计划单元k中加工完成之后紧接着加工计划单元l，那么T_kl＝1，否则T_kl＝0；表示所有计划单元中相邻板卷之间的时间缝隙惩罚成本，t_ij是一个计划单元内相邻板卷之间的时间缝隙惩罚成本；第二步：建立机组自身的工艺及运行约束条件机组的生产能力限制约束：Σi∈N\{0}yikqi≤Q,∀k∈V---(6)]]>其中q_i是板卷i的重量，Q是一个彩涂计划单元中板卷的最大重量；机组的生产工艺限制约束：bj≤bi+(1-xijk)M,∀i,j∈N\{0},∀k∈V---(7)]]>其中b_i是板卷i的重量，M是一个常数，该约束保证所有的板卷都是从宽到窄进行生产；计划单元之间的生产顺序及时间缝隙约束：Bl≥Ck+Tg+(zkl-1)M,∀k,l=0,1,...,m-1---(8)]]>Bl≤Ck+Tg+Tgapmax+(1-zkl)M,∀k,l=0,1,...,m-1---(9)]]>其中B_l是计划单元l的开始加工时间，C_k是计划单元k的完成时间，T_g是相邻的两个计划单元之间所需要的换辊时间，zkl＝1表示计划单元l在计划单元k加工完成之后紧接着进行加工，T_gap^max是相邻的两个计划单元之间所允许的最大时间缝隙；计划单元中第一块板卷的生产时间约束：Σi∈N\{0}rix0ik≤Bk,∀k∈V---(10)]]>Bk+pi-(1-x0ik)M≤ci,∀i∈N\{0},∀k∈V---(11)]]>其中r_i是板卷i到达彩涂前库的时间，c_i是板卷i的完成时间，x_0ik＝1表示板卷i被安排到计划单元k的第一个位置；计划单元内板卷的生产顺序及时间缝隙约束：rj≤(ci+tgapmax)+(1-xijk)M,∀i,j∈N\{0},∀k∈V---(12)]]>ci≤(cj-pj)+(I-xijk)M,∀i,j∈N\{0},∀k∈V---(13)]]>其中t_gap^max是一个计划单元内相邻板卷之间的最大允许时间缝隙；第三步：建立满足上述模型约束条件的彩涂机组初始可行生产作业计划采取插入过渡卷与在允许的范围内延迟计划单元开始加工时间相结合的方法来消除计划单元内相邻板卷之间的时间缝隙，如果当前计划单元k与它前面紧邻的计划单元的时间缝隙没有超出允许范围，则优先采用延迟计划单元开始加工时间的方法；否则，采用插入过渡卷的方法；第四步：对彩涂机组的初始可行生产作业计划进行优化调整在得到了彩涂机组的初始可行生产作业计划之后，使用改进禁忌搜索算法对其进行优化调整，并通过禁忌表来记录最近所采用的移动；第五步：由彩涂机组的生产自动控制系统执行最后所得到的优化生产作业计划。