【摘要】：鋼鐵企業(yè)熱軋生產(chǎn)計(jì)劃是針對(duì)熱軋板坯庫(kù)內(nèi)候選板坯,根據(jù)生產(chǎn)工藝要求,確定軋制板坯及軋制順序。板坯庫(kù)備料計(jì)劃是根據(jù)熱軋生產(chǎn)計(jì)劃內(nèi)板坯軋制優(yōu)先級(jí),確定軋制板坯提取順序及軋制板坯在上料區(qū)的空間位置分配。軋制順序影響備料過程中板坯的提取順序及上料區(qū)的空間位置分配。科學(xué)地制訂熱軋生產(chǎn)計(jì)劃和備料計(jì)劃有助于降低熱軋機(jī)組剩余產(chǎn)能、生產(chǎn)過渡費(fèi)用、板坯庫(kù)倒垛次數(shù),提高物流效率。由于生產(chǎn)計(jì)劃和備料計(jì)劃都具有順序-位置的時(shí)空耦合特征,使得問題的建模和求解具有挑戰(zhàn)性。因此,熱軋生產(chǎn)與備料計(jì)劃問題的建模與優(yōu)化方法具有重要的科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用意義。本文以鋼鐵企業(yè)熱軋生產(chǎn)過程和熱軋板坯庫(kù)物流操作為背景,提煉出了基于優(yōu)化倒垛的備料計(jì)劃問題和熱軋備料與生產(chǎn)計(jì)劃集成優(yōu)化問題進(jìn)行研究,提出了時(shí)空網(wǎng)絡(luò)建模方法和改進(jìn)差分進(jìn)化算法用于求解�；趦�(yōu)化倒垛的備料計(jì)劃問題,用于確定在給定無倒垛次數(shù)的板坯提取順序下所需要上料區(qū)垛位的最少個(gè)數(shù)。當(dāng)滿足該數(shù)量時(shí),集成問題就可以轉(zhuǎn)化成單一階段的熱軋生產(chǎn)計(jì)劃問題。圍繞這兩個(gè)問題,本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)從熱軋板坯庫(kù)備料物流過程中,提煉出基于優(yōu)化倒垛的備料計(jì)劃問題。該問題是針對(duì)熱軋計(jì)劃內(nèi)軋制板坯,在滿足板坯堆垛、提取約束的情況下,確定不同垛位間計(jì)劃板坯的提取順序及在上料區(qū)的存放空間位置,使得在同一垛位計(jì)劃板坯按照自上至下順序提取的條件下,所需上料區(qū)空垛位數(shù)最少。針對(duì)該問題板坯移動(dòng)具有的時(shí)空耦合特性,以板坯移動(dòng)階段代表時(shí)間,以存放位置代表空間,建立基于階段的時(shí)空網(wǎng)絡(luò)模型,網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)表示每個(gè)階段結(jié)束時(shí)板坯庫(kù)存儲(chǔ)位置狀態(tài)。針對(duì)時(shí)空模型對(duì)于大規(guī)模問題難以求解的困難,提出了局域搜索算法進(jìn)行求解。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,時(shí)空模型能有效求解中小規(guī)模問題,局域搜索算法求大規(guī)模問題可以在較短時(shí)間內(nèi)獲得近優(yōu)解。(2)熱軋備料與生產(chǎn)計(jì)劃集成優(yōu)化問題,是在滿足熱軋工藝、板坯堆垛、提取等約束下,以最小化熱軋機(jī)組剩余產(chǎn)能、生產(chǎn)過渡費(fèi)用、倒垛次數(shù)以及上料區(qū)空垛位啟用數(shù)為目標(biāo),從板坯庫(kù)候選板坯中選擇軋制板坯并確定其軋制順序、提取順序及其在上料區(qū)的空間位置分配。針對(duì)該問題復(fù)雜的生產(chǎn)工藝要求、堆放空間要求以及軋制和提取順序的時(shí)空耦合特征,以軋制順序、板坯移動(dòng)階段代表二維時(shí)間,以存放位置代表空間,提出一種多維的時(shí)空網(wǎng)絡(luò)模型,網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)代表每個(gè)移動(dòng)階段結(jié)束時(shí)板坯庫(kù)存放空間上對(duì)應(yīng)的軋制板坯順序。通過CPLEX優(yōu)化軟件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提出時(shí)空網(wǎng)絡(luò)模型能有效地求解小規(guī)模集成優(yōu)化問題。與傳統(tǒng)獨(dú)立優(yōu)化模式相比,集成優(yōu)化調(diào)度能有效降低倒垛次數(shù)及總目標(biāo)值。(3)針對(duì)時(shí)空模型求解大規(guī)模集成優(yōu)化問題難以求解的困難,設(shè)計(jì)改進(jìn)的差分進(jìn)化算法對(duì)該問題進(jìn)行求解。為了提高初始種群的質(zhì)量,提出了兩階段的啟發(fā)式算法獲得部分初始解:第一階段確定軋制板坯及其軋制順序;第二階段以第一階段獲得的結(jié)果作為已知確定板坯提取順序及其在上料區(qū)的空間分配,根據(jù)問題規(guī)模,對(duì)于小規(guī)模提出基于時(shí)空模型的求解方法,對(duì)于大規(guī)模提出一種啟發(fā)式方法求解。結(jié)合問題結(jié)構(gòu)特征,設(shè)計(jì)了控制參數(shù)自適應(yīng)的改進(jìn)策略以及基于外部存檔的變異策略。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提出的改進(jìn)差分進(jìn)化算法能夠有效地求解該集成問題。(4)基于提出的時(shí)空模型和改進(jìn)差分進(jìn)化算法,設(shè)計(jì)并開發(fā)了熱軋備料與生產(chǎn)計(jì)劃集成優(yōu)化決策支持系統(tǒng),主要功能包括信息管理、候選板坯收池、計(jì)劃編制、違規(guī)檢查、手動(dòng)修改等功能。實(shí)現(xiàn)了在滿足熱軋生產(chǎn)工藝的情況下,同時(shí)考慮物流成本,完成熱軋計(jì)劃的編制,同時(shí)達(dá)到提高板坯庫(kù)物流效率,降低物流成本的效果。
【圖文】：

板坯放置在了其他計(jì)劃板坯上層，則提取該計(jì)劃板坯時(shí)需要對(duì)該倒垛板坯進(jìn)行再次倒垛，逡逑我們稱這種情況為“二次倒垛”。逡逑假設(shè)某個(gè)乳制單元內(nèi)的軋制板坯所在垛位分布如圖２．１所示，其中，灰色板坯表示逡逑計(jì)劃板坯，陰影板坯表示倒垛板坯，無填充顏色的板坯表示正常區(qū)內(nèi)正常板坯。計(jì)劃板逡逑坯上的標(biāo)號(hào)同時(shí)代表著計(jì)劃板坯的序號(hào)及其乳制優(yōu)先級(jí)，小寫字母｛ａ，邋ｂ，ｃ，．．．．｝是對(duì)正常逡逑區(qū)垛位的編號(hào)，下文中出現(xiàn)的大寫字母｛Ａ，Ｂ，，Ｃ，．．．｝是對(duì)上料區(qū)垛位的編號(hào)。下面討論對(duì)逡逑－９－逡逑

邐ｄ逡逑正常區(qū)逡逑圖２．１計(jì)劃板坯堆放示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｌａｎｎｅｄ邋ｓｌａｂ邋ｓｔａｃｋｉｎｇ逡逑（１）
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：F273;TP18;F426.31

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2692204