煉钢连铸系统的动态调度模型和启发式调度算法(.docVIP

炼钢连铸系统的动态调度模型和启发式调度算法* 李霄峰1 徐立云1 邵惠鹤1 任德祥2 摘要:　本文针对炼钢连铸系统进行分析研究，对单元设备建立了动态调度模型，并提出基于该模型的赋时同步有色Petri网来对整个系统建立动态调度模型。针对该模型，提出一种启发式调度算法解决动态调度问题,并基于此实现炼钢连铸的仿真调度系统,结果表明,该理论能够较好地解决多级多机FIFO系统的动态调度问题。 中图分类号：TP 278 The Dynamic Model of Steel-making and Continuous Casting System and a Hierarchic Algorithm of Dynamic Scheduling Li Xiaofeng1, Xu Liyun1, Shao Huihe1, Ren Dexiang2 Department of Automation, Shanghai JiaoTong University, Shanghai 200030, China Institute of Automation , Shanghai Baosteel Group Corporation., Shanghai 201900, China) Abstract: This paper analyzes the steel-making and continuous casting System and set up the dynamics model of the processing device. A new modeling method that is called Extended Timed Synchronized Colored PN(ETSCPN) is presented to set up the dynamic model of whole system. In addition, a hierarchic algorithm is proposed to solve the dynamic scheduling of the model. The simulation result demonstrates that the algorithm is efficient and fit for the dynamic scheduling of a class of multiple stages and multiple machines and FIFO system. Keywords: dynamic scheduling; scheduling; Petri; Hierarchic algorithm; routing 众所周知，Jobshop调度是一个多输入参数的复杂决策过程。即使决策输入参数和约束是静态和确定的，要找到有效的调度的也不容易。已经证明，Jobshop的调度是一个NP难题。炼钢连铸系统是一种特殊的多级多机Jobshop系统。其中被加工对象是高温的铁水（钢水）。由于高温的钢水在运输过程中会有连续温降，调度不合理，会使钢水温降过低，不仅需要重新升温，而且可能造成连铸机的断流，带来更大的损失。故此，在炼钢连铸物流系统中，设备作业采用的FIFO的调度规则。而设备调度的关键集中在对同类设备的选择上（路由选择）。调度的目的是为了尽可能地减小计划的等待时间，缩短整批计划的通过时间(makespan)，降低WIP，最终使得产品成本降低． 在实际生产过程中，静态调度计划是假定生产平稳、无故障的情况下制定的，因而不能很好地适应多变的动态生产环境。现场发生异常时，主要依靠经验和启发式调度算法对异常事件进行处理[1]。而下达的静态调度计划仅仅作为生产的参考。可见，动态调度对于生产现场来说，比静态调度更为重要。 为解决上述问题，本文对系统中的单个设备建立了动态调度模型，在此基础上，提出赋时同步有色Petri网建立了整个系统的动态调度模型．并提出一种启发式算法解决动态调度问题，最后给出仿真实例． 1、炼钢连铸的工艺简介 炼钢连铸系统中，被加工对象是由炼铁厂生产的高温铁水，首先转炉进行吹炼，吹炼完的钢水通过台车将钢水运到吊车跨，吊车再将钢水吊到相应精炼设备进行二次精练，处理结束后，吊车再将钢水包吊到连铸设备处进行连铸，或者吊到模铸跨进行浇铸。目前，国内的许多大钢厂对炼钢连铸系统的调度是基于经验的。由于高温的钢水不允许停留时间过长，现场对调度时间要求也很苛刻；如果生产出现异常，调度人员更难以在短时间内作出合理的调度。很可能产生队列现象，使得钢水因等待而带来一系列后果。本文称以包为单位的铁(钢)水为一个计划，每个计划有确定的钢种类型，每种钢种对应不同的工艺路径。以某大型