罩式退火爐優(yōu)化調(diào)度方法及其應(yīng)用

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1、蘭鑾謄盔蘭些些堡堡窒鎏墨莖鏖星摘要罩式退火爐退火工序是冶金工業(yè)冷軋薄板生產(chǎn)中的重要工序之一。罩式退火爐車(chē)間的生產(chǎn)調(diào)度過(guò)程是一個(gè)典型的多工序、有重入的多機(jī)并行調(diào)度問(wèn)題,且伴隨著復(fù)雜的資源約束、能源約束和工藝約束,難于解析建模和實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度。另外,退火過(guò)程中鋼卷冷卻時(shí)間事先未知,如何預(yù)報(bào)鋼卷冷卻時(shí)間對(duì)優(yōu)化調(diào)度和節(jié)省能源則顯得尤為重要。針對(duì)這些生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題,在查閱大量文獻(xiàn)資料和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,本文完成了以下主要工作。提出了基于仿真優(yōu)化框架的罩式退火爐生產(chǎn)優(yōu)化調(diào)度的新思路。與相關(guān)文獻(xiàn)中提出的混合整數(shù)線性規(guī)劃(MILP)和貪婪排序方法相比,該思路直接面

2、向罩式退火爐生產(chǎn)的自然結(jié)構(gòu),能夠?qū)崿F(xiàn)罩式退火爐生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)調(diào)度。將罩式退火爐冷卻時(shí)間預(yù)報(bào)的多入單出建模問(wèn)題化為一組單入單出建模問(wèn)題,采用模糊C均值聚類(lèi)方法對(duì)退火生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并結(jié)合最小二乘回歸提出罩式退火爐冷卻時(shí)間預(yù)報(bào)方法。該方法在不增加硬件投資的情況下,實(shí)現(xiàn)了罩式退火爐冷卻時(shí)間預(yù)報(bào),為罩式退火爐工藝的全流程模擬和優(yōu)化調(diào)度打下了基礎(chǔ)。利用離散事件仿真技術(shù)和面向?qū)ο蠼<夹g(shù)建立了罩式退火爐離散事件仿真模型。建立的模型具備如下特點(diǎn):模型的輸入是用戶給定的裝爐順序,這一順序易于用自然數(shù)編碼,便于用遺傳算法中的染色體表達(dá)。模型考慮了仿真過(guò)程中的各種約束,因而對(duì)于用

3、戶給定的任一裝爐順序都能給出一個(gè)可行調(diào)度。在此基礎(chǔ)上,將離散事件仿真模型和改進(jìn)的遺傳算法相結(jié)合,提出了罩式退火爐生產(chǎn)優(yōu)化調(diào)度方法。該方法中,離散事件仿真作為隱式模型出現(xiàn),遺傳算法根據(jù)離散事件仿真的結(jié)果對(duì)調(diào)度解可行集進(jìn)行搜索,最后求得優(yōu)化的調(diào)度方案。采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法,在寶鋼益昌薄板有限公司實(shí)現(xiàn)了整個(gè)罩式退火爐車(chē)間生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng),目前系統(tǒng)已在該廠穩(wěn)定運(yùn)行。本文選題來(lái)自生產(chǎn)中存在的實(shí)際問(wèn)題,提出的罩式退火爐優(yōu)化調(diào)度方法已成功應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),提高了生產(chǎn)設(shè)備的利用率,為企業(yè)帶來(lái)了很好的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞:鋼鐵工業(yè),罩式退火爐,優(yōu)化調(diào)度,遺傳算法,離散事件

4、仿真,模糊聚類(lèi)丈連理工大學(xué)博=E學(xué)位論文AbstractBell—typebatchannealingiSoneoftheimportantproceduresincold.rollthinsheetproductioninironandsteelindustry.Theproductionschedulingofbell-typebatchannealingfimaacesisatypicalmulti—workingprocedure,re—entry,multi-machineparallelschedulingproblemwithcomplicat

5、edresourceconstraints,energyconstraintsandworkingprocedureconstraints.ItiSverydifficulttobuildthemathematicmodeloftheoptimalschedulingofbell-typebatchannealingproduction.Theprocesstimeofcoolingprocedureinbell-typebatchannealingisunknownwhentheschedulingbegins.Itisveryimportanttopre

6、dictthecoolingtimeoftheannealingfurnaces,whichisthefirststeptorealizetheoptimalschedulingoftheannealingproduction.Reaiizingthedynamicschedulingofbell-typebatchannealingisalsourgentinthecold-rollthinsheetproductionfactory.Aimingatsolvingtheseproblemsandbasedonreviewoftherelatedresea

7、rchreference,thisdissertationhascarriedonthefollowingresearch.Anewproductionschedulingmethodofbell—typebatchannealingbasedonthesimulation-optimizationframeisproposedinthisdissertation.ItisbeRerthantheMILPmethodandGreedilySortingMethodproposedinthecorrelativereferences.Itaccordswith

8、thenaturalstructureofbell-

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