基于准时制的炼钢连铸生产调度问题研究

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1、自动化学报980102自动化学报ACTAAUTOMATICASINICA1998年第24卷第1期Vol.24No.11998基于准时制的炼钢-连铸生产调度问题研究唐立新　杨自厚　王梦光摘　要　在钢铁CIMS下对于在安排炼钢-连铸调度中的机器冲突问题建立了基于准时制调度思想的数学模型，经过变换，将非线性规划问题转化为线性规划问题，用标准线性规划程序进行求解，使这一模型能够用于生产实际.最后给出了一个应用实例.关键词　钢铁CIMS，炼钢-连铸调度，机器冲突，线性规划.RESEARCHONSTEELMAKINGANDCONTINUOUS

2、CASTINGPRODUCTIONSCHEDULINGTANGLIXINYANGZIHOUWANGMENGGUANG(InstituteofSystemEngineeringofNortheasternUniversity,Shenyang110006)AbstractInthispapertheJIT(justintime)ideabasedmathematicalmodelispresentedforsolvingmachineconflictinsteelmaking&continuouscastingproductions

3、chedulingunderCIMSenvironment.Byconversionstrategythenon-linearprogrammingmodelisconvertedintolinearprogrammingwhichcanbesolvedbystandardlinearprogrammingsoftware.Itisprovedthatthismodelcanapplytoactualproduction.Anapplicationexampleisgivenattheend.KeywordsCIMSofiron&

4、steelindustry,steelmaking&continuouscastingscheduling,machineconflict,linearprogramming.1　引言　　钢铁产品竞争的焦点在于产品质优价廉、准时交货、多品种小批量.生产计划与调度的最优化是实现上述目的重要途径.炼钢-连铸是钢铁生产的瓶颈工序［1］，科学确定其生产调度可以充分提高大型设备的生产效率，减少工序等待时间，降低物耗和能耗，从而降低成本、提高产品竞争力.因此，这一课题的研究在国际上极为重视，澳地利Gmbh钢厂给出炼钢-连铸调度的建模关键因素［

5、2］，并对炉次在机器上的分配给出了调度模式；Numao等［3］用人工智能和人机交互结合解决炼钢-连铸调度问题，Dorn等［4］提出了基于Fuzzy集合和人工智能结合研究炼钢-连铸调度问题.关于炼钢-连铸调度问题公开发表的成果较少，而且这些文章主要采用人工智能和人机交互方法，没能给出最优的数学模型，难以保证最优性.　　本文以某钢铁企业生产实际为背景，对于炼钢-连铸调度问题，建立了非线性规划的数学模型，这一模型除了考虑生产工艺约束和中间工序的连续生产问题外，还在目标函数中file:///E

6、/qk/zdhxb/980102.htm（第

7、1／8页）2010-3-2314:17:22自动化学报980102引进了准时制(JIT)的思想，考虑了合同的准时交货问题，使得炉次中的板坯提前或拖期生产都要受到费用惩罚.为了便于求解，提出了一种变换方法，将非线性规划问题转化为线性规划问题，运用标准线性规划程序进行求解，使这一模型能够用于生产实际.2　机器冲突消除的最优调度问题的数学模型　　炼钢-连铸调度的作业程序为［5］：首先进行连铸机上浇次排序与调度，在此基础上确定子调度和粗调度(子调度叠加)，获得的粗调度存在机器冲突.本文的工作是建立优化模型来消除机器冲突，最后形成最优炼钢-

8、连铸调度.2.1　建模因素抽取　　1)变量的选择　　因每一炉次在各工序使用的机器是固定的(由粗调度和子调度确定)，因此选择变量时只是选择任一炉次i在机器j上的开始处理时间Xij.　　2)目标函数的确定　　(1)尽量保证每一炉次的板坯准时交货，用提前/拖期惩罚达到这一目的.　　(2)对于相邻两工序的时间间隔，使等待时间最少，以达到由于时间等待而引起的钢水温降最小.　　(3)尽量保证同一浇次的炉次连浇，即进行连铸断开损失惩罚.　　3)约束考虑　　(1)同一炉次的相邻工序要等前一工序处理结束，才能开始下一工序.　　(2)对于在同一工序中

9、的同一机器上处理的相邻炉次，要等前一炉次处理结束，才能开始下一炉次　　(3)同一连铸机不同浇次之间需要调整时间和间隔时间.　　4)基本条件　　(1)不改变子调度前后顺序(不可改变顺序)；　　(2)同一机器同时只能加工一个零件.2.2　符号定义　　定