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面向热轧的一体化生产计划方法研究

作　者: 许文林
导　师: 郑忠
学　校: 重庆大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 热轧带钢生产计划遗传算法蚁群算法优化系统
分类号: TG335
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

热轧是钢铁企业三大关键工序炼钢、连铸、热轧之一。随着过程工艺生产规模的大型化、激烈的市场竞争及市场需求的多样化,目前企业面临多品种、小批量、高质量的大量订货形势,钢铁企业普遍采用以销定产的生产组织模式,生产计划的编制也相应的基于准时制的思想,按照热轧→连铸→炼钢的顺序来进行编制。在上述生产计划编制模式下,热轧作为钢铁流程生产面向市场的最后一道关键工序,其生产计划编制的好坏不仅关系到热轧厂生产的顺利实施还影响到整个钢铁生产运行的成效。热轧带钢是最重要的钢铁产品,其产量占整个钢铁产品的一半以上,它是衡量一个国家钢铁业发展水平的一个重要因素。因此,文中对热轧带钢生产计划的编制展开研究。热轧带钢生产计划问题是一个多目标,多约束的复杂组合优化问题。已有的研究大多以生产合同为对象,采用单个模型来进行热轧带钢生产计划的编制。模型需考虑的约束众多,复杂度高。为了降低问题的复杂性,文中将热轧带钢生产计划编制问题拆分为热轧带钢生产日计划编制和热轧带钢轧制批量计划编制两个问题来解决。首先,以生产合同为对象,建立基于准时制的以提前/拖期交货的惩罚值最小为目标,机组产能等为约束的数学规划模型,采用该模型及求解模型的遗传蚁群算法来确定各个合同的投产日期,进而确定热轧生产日计划。遗传蚁群算法中利用蚁群算法的自组织进化功能改进了遗传算法对演化过程信息利用不足的弱点;然后,以热轧生产日计划为对象,由轧制批量计划模型配合一种改进蚁群算法编制出热轧带钢轧制批量计划。该模型以满足机组产能,轧制规程等为约束,以减少由于违反轧制规程而产生的惩罚及提高轧辊的利用率为目标。用于模型求解的改进蚁群算法从路径选择策略和信息素更新等方面对基本蚁群算法进行改进。在上述研究的基础上采用Microsoft Visual C# 2005编程语言和SQL Server 2000数据库管理软件开发了基于模型的热轧带钢生产计划优化系统,通过对国内某钢铁集团热轧板厂一个月的生产数据的仿真实验表明,该优化系统可以提高热轧带钢生产的效率,降低生产成本,验证了模型和算法的正确性和有效性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-22
  1.1 课题研究背景  8-10
    1.1.1 研究背景  8-9
    1.1.2 课题目的及意义  9-10
  1.2 一体化生产工艺及生产计划编制  10-12
    1.2.1 钢铁产品一体化生产工艺流程  10-11
    1.2.2 炼钢—连铸—热轧一体化计划编制流程  11-12
  1.3 热轧带钢生产工艺及生产计划研究现状  12-20
    1.3.1 热轧带钢生产工艺  12-14
    1.3.2 热轧和连铸工序间的衔接方式  14-15
    1.3.3 热轧带钢生产计划研究现状  15-20
  1.4 本文的主要内容及组织  20-22
2 热轧带钢生产计划编制  22-27
  2.1 热轧带钢生产计划编制问题分析  22-25
  2.2 热轧带钢生产计划编制问题拆分  25
  2.3 热轧带钢生产计划编制流程  25-27
3 热轧带钢生产日计划优化模型及算法  27-39
  3.1 热轧带钢生产日计划模型建立  27-29
    3.1.1 准时生产制简介  27
    3.1.2 问题描述  27
    3.1.3 热轧带钢生产日计划模型  27-29
  3.2 遗传算法  29-31
    3.2.1 遗传算法简介  29-30
    3.2.2 遗传算法的发展  30
    3.2.3 遗传算法的优缺点  30-31
  3.3 求解模型的遗传蚁群混合优化算法  31-36
    3.3.1 算法结合原理  32
    3.3.2 算法流程  32-36
  3.4 计算实例及结果  36-39
4 热轧带钢轧制批量计划模型及算法  39-54
  4.1 热轧带钢生产计划问题分析  39-41
    4.1.1 热轧计划的编制依据  39-40
    4.1.2 轧制单元计划的工艺约束  40-41
  4.2 热轧带钢轧制批量计划模型  41-43
    4.2.1 符号约定  41-42
    4.2.2 优化目标函数  42
    4.2.3 约束条件  42-43
  4.3 蚁群算法  43-47
    4.3.1 基本蚁群算法模型  43-45
    4.3.2 基本蚁群算法的实现  45-46
    4.3.3 蚁群算法的优缺点  46-47
  4.4 求解热轧带钢轧制计划模型的改进蚁群优化算法  47-50
    4.4.1 算法改进策略  47-49
    4.4.2 算法流程  49-50
  4.5 计算实例及结果  50-54
5 热轧带钢生产计划优化系统设计与实现  54-64
  5.1 系统概况  54-56
    5.1.1 系统支持环境  54-55
    5.1.2 系统开发技术  55
    5.1.3 系统结构  55-56
  5.2 软件系统功能设计  56-58
    5.2.1 软件功能结构  56-57
    5.2.2 软件功能描述  57-58
  5.3 数据库设计  58-59
    5.3.1 数据库选择  58
    5.3.2 数据库设计  58-59
  5.4 系统运行界面  59-63
  5.5 系统运行效果  63-64
6 结论与展望  64-66
  6.1 主要结论  64
  6.2 后续研究工作的展望  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-71
附录  71
  A 攻读硕士学位期间发表学术论文情况  71

面向热轧的一体化生产计划方法研究

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