基于模型热轧轧制计划排程系统设计与实现.pdfVIP

第八届中国青年运筹信息管理学者大会论文集 桂林，2006年8月18—22日，第763—770页 基于模型的热轧轧制计划排程系统的设计与实现 黄可为1·2杜斌1刘青1牛长胜1汪定伟2 1． 上海宝山钢铁股份有限公司自动化所，上海201900 2． 东北大学自动化系，沈阳200030 摘要热轧轧制计划排程是热轧生产管理的核心内容和关键技术。热SLSL审,J计划排程质量的好 坏，将直接响热轧前后工序物流的畅通、轧线产能的提高，轧辊的工作寿命。本文描述了基于 模型的热轧计划排程系统的建立和开发实现技术，通过该系统的在线仿真使用表明，结合使用 轧制计划优化模型来解决热轧计划排程中的多约束问题，能取得较好的成效，为企业带来较好 的经济效益。 关键词热轧调度，生产计划，模型，系统设计 1前言 作为制铁企业制造执行系统(^IEs，ManufactureExecuting System)的重要组成部 分，热轧计划排程调度系统一直是钢铁企业与学术界的热门研究课题[1-6]。按热轧计划 排程调度系统的功能定位，热轧生产计划调度系统的发展经历了三个阶段：单独的生产计 划调度系统、一体化生产计划调度系统、全局的生产计划调度系统。从整个钢铁企业的生 产计划层次来看，热轧计划排程调度系统处于生产作业计划这一层次，属于制造执行系统 在热轧区域的部分，负责安排热轧厂的生产物流。它接收上一级的生产合同计划与物料计 划，计算热轧区域的生产作业计划，并下发到下一级形成生产指令，对整个生产管理和控 制起到承上启下的作用。目前在热轧调度计划的编制上，一般采用基于计算机辅助操作的 前提下手工编制。随着用户需求的多样化、快速化，手工作业方式已不能适应计划调度的 需要。因此，设计开发基于模型的热轧计划排程调度系统，提高计划编制的效率，保证计 划的规范性，是企业急迫的需要。 2轧制计划的编制方法 在热轧轧制过程中，由于轧制工艺及板型等特殊需要，对轧制的板坯规格属一陛及其轧 制顺序肓着严格的要求。在轧制序列中，相邻的板坯必需满足一系列的轧制规范，对轧制 顺中前后板坯的宽度变化范围、厚度变化范围、硬度变化范围等，都有着严格的规定。此 外，还存在所谓的“乌龟壳”型状约束：组成一个轧制单元的轧制顺中，板坯宽度变化的 要求须满足：窄÷宽÷窄。其中，“窄÷宽”倒梯形部分数量相对较少，称之为“烫棍材” 部分。“宽÷窄”梯形部分是轧制计划序列的主体，在热轧工艺上称为“主体材”。轧制计 划编制的好坏，将直接响前后工序物流的畅通、轧线产能的提高，轧辊的工作寿命。面对 黄可为杜斌刘青牛长胜汪定伟 小批量、多规格的合同订单，如何在保证产品质量的前提下，尽可能地提高轧辊的单位轧 制量，减少因换辊造成的生产停顿，以及磨辊造成的损失，提高企业的综合经济效益，增 强市场竞争力，是钢铁企业必需面对且急需解决的难题。本文正是为解决上述问题而进行 的有效而实用的轧制计划排程系统的设计与实现，为用户提供最佳的技术解决方案，以期 到达提高热轧计划的编排效率，提高轧线产能，降低轧辊维护成本，为企业创造更多的经 济效益的目的。 热轧轧制计划排程系统的设计目标是：在满足热轧轧制规范约束条件下，依照用户订 单的交货期等生产工艺的需求，编制出板坯的轧制序列，使相邻的板坯之间满足工艺需求 的若干约束条件；同时，确保轧制计划单元的总轧制公里数尽可能地大，以满足轧机的实 际生产的需要。轧制计划排程与优化的难点在于：对轧制批计划序列中，每一轧制单元中 的板坯约束条件的满足上。常规的轧制规范约束条件包括： · 相邻板坯宽度约束：相邻宽度跳跃不大于工艺约束值； · 相邻厚度约束：相邻厚度跳跃不大于工艺约束值： · 相硬厚度约束：相邻硬度跳跃不大于工艺约束值； 通常，一个轧制计划由若干满足上述轧制规范约束条件的板坯序列组成。评价一个轧 制计划的优劣标准有多种方法，不同的方法侧重点不同。一般地，可归结到一个总体评价 指标上；相邻板坯满足约束条件的程度上，即相邻板坯宽度、厚度、硬度等跳跃值的总和 作为惩罚值。 在手工模式下，计划调度人员依次从N用户订单中选择足量的板坯组成M个轧制计划 单元。在工业生产应用中，大