炼钢?连铸生产调度的研究进展

针对炼钢?连铸过程的生产调度问题,首先,对生产调度问题的研究方法进行了总结和评述,梳理了各类方法的特点及适用范围;其次,介绍了当前国内外钢厂典型计算机辅助调度系统的一些案例,并讨论分析其特点;最后,在以往研究的基础上,对未来炼钢?连铸过程生产调度问题的研究思路和方法提出了建议,针对静态调度提出了“规则+算法”的研究思路,以国内某特钢厂为例,提出了基于钢厂生产模式优化的调度模型构建方法;针对动态调度提出“多工序协同”的研究思路,提出了基于多智能体的炼钢?连铸过程多工序工艺、质量与调度的协同控制的研究方法。优化高效的建模及求解方法是解决生产调度问题的重要手段之一,旨在改善当前钢厂生产计划编制水平、提高生产计划的可执行性、加强现场实时调控,对实现炼钢?连铸过程稳定化、有序化、连续化运行具有重要意义。      

转炉炼钢生产模式分析及对应调度模型建立

各钢厂转炉炼钢生产流程差别很大。针对几种较简单的模式，生产调度计算机系统可用确定数学模型来解决问题，给出了这些模型的公式：由现有的简单模型解决方法可扩展到较为复杂的情况，给出了几种此类实例。人工智能寻优也可用来解决调度生产问题。同时探讨了确定模型和寻优算法的局限性和几种改进方向。     

Intelligent Optimization-Based Production Planning and Simulation Analysis for Steelmaking and Continuous Casting Process

Aiming at the limitations of the traditional mathematical model for production planning,a novel optimization model is proposed to improve the efficiency and performance for production planning in steelmaking and continuous casting (SCC) process.The optimization model combined with parallel-backward inferring algorithm and genetic algorithm is described.To analyze and evaluate the production plans,a simulation model based on cellular automata is presented.And then,the integrated system including the producti...     

炼钢厂多尺度建模与协同制造

在阐述炼钢厂多尺度建模与协同制造技术架构的基础上,分别从单体工序尺度、车间区段尺度与炼钢厂运行尺度开展了炼钢厂协同制造的研究。从工序/装置过程控制系统（PCS）到炼钢厂制造执行系统（MES）进行了较为系统的建模研发,构建了包括转炉工序、精炼工序与连铸工序在内的工序工艺控制模型以及以生产计划与调度模型为核心的物质流运行优化模型,并通过工序工艺控制和生产计划与调度的动态协同,实现了炼钢厂多工序/装置的高效运行。研发了炼钢?连铸过程工序工艺控制模型、生产计划与调度模型同MES之间的数据接口,实现了MES与生产工艺控制、流程运行控制、生产计划与调度系统的有机融合,形成了以机理模型与数据模型协同驱动的工艺精准控制、多工序协同运行、基于“规则+算法”的生产计划与调度为支撑的炼钢?连铸过程集成制造技术,通过多层级的纵向协同与多工序的横向协同,实现了炼钢厂的协同运行与控制。研究成果是炼钢?连铸过程智能制造的有益探索与实践,对流程工业智能制造企业具有很强的参考价值,对冶金工业绿色化、智能化发展具有示范与借鉴作用。应用后,明显提升了炼钢厂的协同制造水平,取得了显著的经济与社会效益。      

炼钢 连铸作业计划的遗传优化模型

  从提高炼钢 连铸作业计划可执行性的角度,研究了能适应动态生产环境变化的作业计划编制方法。在考虑连铸机的连浇约束、炼钢 连铸生产工艺要求和作业时间不确定性的条件下,建立了以最小化工位作业冲突时间和尽可能早的安排连铸机开浇时间为目标的炼钢-连铸生产作业计划优化模型,并构建了一种分段实数编码和基因分区交叉操作的改良遗传算法,将其与沿生产流程时间并行倒推算法相结合形成优化算法来求解模型。某钢厂8 h的炼钢 连铸作业计划编制案例表明：建立的模型与求解算法能较好地解决炼钢-连铸作业计划的时间不确定性优化问题,可快速生成炉次间作业无冲突的优化生产作业计划。     

210t转炉全自动智能炼钢系统的开发与应用

将炼钢过程的理论计算、专家经验和先进检测手段相结合,济钢开发了210t转炉全自动智能炼钢系统,系统主要包括L1级基础自动化系统,L2级静、动态模型系统,L3级生产计划调度管理系统等,实现了210t转炉备料、投料、冶炼的计算机全程自动控制,提高了系统碳和温度的双命中率(达到92%以上),降低了原材料消耗,缩短了冶炼时间,年创经济效益1000多万元。     

多代理机制在炼钢连铸排程中的应用研究

针对大型冶金企业中多座转炉对多台铸机生产时炼钢连铸的排程难题,提出利用多代理机制的排程方法来解决这一问题.利用某企业的设备和工艺参数建立基于多代理机制的炼钢连铸排程仿真模型,研究了模型的构成、排程算法和排程优化策略,然后用实际的生产计划数据进行测试,排程结果完全满足实际生产需求.优化结果同时可给出生产作业顺序、工艺路线和生产时刻等,测试结果证明了该方法的有效性和适用性.     

基于“炉?机对应”的炼钢?连铸生产调度问题遗传优化模型

针对炼钢?连铸过程因车间布局复杂造成工序间钢水交叉供应频繁、等待时间过长以及天车调度困难等问题,本文建立以计划内所有炉次总等待时间最小为优化目标的炼钢?连铸过程生产调度模型,并采用改进的遗传算法求解该模型。在遗传操作过程中,引入“炉?机对应”调控策略以改善初始种群质量,并根据转炉（精炼）与连铸作业周期的比较,来确定是否对个体进行交叉、变异操作。以国内某中大型炼钢厂主要生产模式下的实际生产计划为仿真算例进行实验,结果表明:本文提出的基于“炉?机对应”的改进遗传算法的性能显著优于基本遗传算法及启发式算法,针对炼钢厂产量占比超过80%的主要生产模式4BOF?3CCM下的算例1,优化了生产过程等待时间,工序间最长等待时间由77 min减小到54 min;炉?机匹配程度也明显提高,3号精炼炉去往3号连铸机的钢水比例由25%提升到67%,减少了个别炉次由于设备随机指派造成的工序设备间对应关系不明确及由于生产路径不合理造成等待时间过长的现象,为研究炼钢厂复杂生产调度问题提供了一种高效的解决方案。      

宝钢炼钢连铸调度系统的动态调整集成技术

炼钢连铸生产计划调度系统是钢铁企业制造执行系统的重要组成部分,在企业的生产管理中起着承上启下的作用.介绍了宝钢炼钢连铸调度计划系统的基本功能,着重阐述了宝钢炼钢连铸调度的动态编辑器和动态调度的集成功能.实践表明,该系统可以极大地提高计划编制和计划调整的效率.     

冶铸轧一体化生产调度方法的探讨

提出了综合采用启发式搜索方法和离散事件仿真方法来解决冶铸轧一体化生产调度问题。启发式搜索方法可以根据工艺约束将用户合同编制成生产计划,而离散事件仿真方法可以评价编制出的生产计划,从而选择较优的调度方案。     

炼钢-连铸区段天车调度的多目标建模与求解

针对炼钢-连铸区段天车调度问题多机多任务的特点,以天车行驶路程最短、天车间负载时间差异最小、所有吊运任务的总运输时间最短为目标函数,以天车执行任务时受到的时空约束为约束条件,建立了多目标天车调度模型。设计了分区、择车、冲突消解等调度规则以表达天车运行特征。基于调度规则的思想,提出了一种启发式算法对模型进行求解。最后,采用某钢厂钢水接收跨的生产数据进行检验,对比分析模型求解得到的3组调度方案,说明了模型的有效性和可行性,对实际生产过程中的天车调度具有一定的指导意义。     

基于“炉机对应”原则的炼钢—连铸调度模型

针对某特殊钢厂炼钢-连铸生产调度问题,首先,构建以炉机匹配度、连浇炉数以及过程等待时间等为主要评价指标的多目标优化调度数学模型.进而,对工艺流程结构以及炼钢、精炼和连铸三个工序的运行时间进行解析,分析合理的产品结构范围及不同产品结构下的生产组织模式.根据炼钢厂运行的"炉机对应"原则,运用柔性工序缓冲调节策略,协调优化炼钢、连铸工序间的生产节奏,求解不同生产模式下的调度方案.最后,通过仿真计算与实际生产状况的综合分析,验证了调度模型和求解策略的有效性和优越性.      

Optimization technology of scheduling for hot-rolling mill

To establish the rolling plan of cold-rolling flattening set is very complicated,it is restrained by several constraints of rolling schedule.Operator’s subjective and other human factors also affect the rationality of plan arrangement seriously.Its result causes many abuses such as overusing transition strip,high-frequent roller switching,no-fully utilization of rollers,low arrangement rate of the plan.Therefore,we have initially developed a practical optimization model of rolling plan and schedule,which could be established and optimized by computer automatically,and a dynamic alignment module which have friendly UI according to the experience of operators.They have greatly enhanced the system usability.This system takes full advantage of relationship between the roller roughness and the rolling weight,reasonably arranges rolling based on different roughness demand,effectively enhances the use factor of roller and the smooth quality of steel string coil. A practical and effective scheduling optimization algorithm and rolling scheduling optimization applications system was developed based on the study of mixed hot rolling scheduling optimization model of carbon steel,stainless steel,stainless steel and carbon steel cross-rolling.The online application indicates that the model and algorithm is designed reasonable,practical and effective.This model system can significantly improve the scheduling efficiency and quality and it’s also very positive in reducing heating energy consumption,enhancing the volume of units rolling plan,and optimizing the production of hot-rolled unit organization and planning and scheduling.     

多工序一体化柔性生产计划与管控系统

济钢东区炼钢、轧钢生产线实施多工序一体化柔性生产计划与管控系统,系统平台包括物料设计优化、炼钢组炉优化、炼钢连铸优化、凉料计划作业管理和管控、轧钢辊期优化、快速补产、有限产能均衡排产模型等,模块间数据共享和相互联动,实现了整个炼钢—轧钢一体化计划的柔性编制和执行管控。系统运行稳定可靠,投运率达到100%,满足了日益增长的个性化订单生产和交付的要求。     

炼钢—连铸生产调度专家系统

结合济南钢铁厂的生产实际，采用专家系统技术，建立了在线炼钢连铸计算机生产调度系统，大大提高了调度作业计划编制的效率，缩短了钢水等待时间，并提高了设备利用率。     

特殊钢厂炼钢-连铸调度模型

针对特殊钢厂的炼钢-连铸调度问题,建立了多目标调度模型.在模型求解过程中,对静态调度策略和动态调度策略进行了探讨.在静态调度部分,结合炼钢厂运行原则,并根据炼钢炉和连铸机作业周期的不同对应关系,对生产模式进行了分类,给出了相应的求解方法.在动态调度部分,给出了基于规则的动态调度策略以及具体的时间调整方法.最后,根据某转炉特殊钢厂的实际生产状况,在三台连铸机同时生产的情形下,对三个浇次的调度计划进行了仿真计算.通过与实际生产数据的比较,表明所采用方法的有效性.      

GA-BP的铁钢界面铁水温度预测

铁钢界面铁水温度对炼钢生产的控制与优化具有重要意义.因此,为了更加准确地获取铁钢界面铁水温度,本文采用较大样本构建了基于遗传算法(GA)优化的BP神经网络铁水温度预测模型.对影响铁钢界面铁水温度的因素分析,选取了出铁时间、预处理时间、重罐时间、空罐时间、出铁铁水温度、预处理后铁水温度、铁水质量7个关键因素作为模型的输入...     

基于深度强化学习的炼钢车间天车调度方法

针对炼钢车间天车任务产生的动态不确定性,提出了基于深度强化学习算法的炼钢车间天车调度方法。首先,基于强化学习将天车调度问题转化为对天车操作动作序列的求解,采用DQN(Deep Q-network)算法构建动作价值网络模型进行求解;然后,以某钢厂出钢跨天车调度为研究对象,以任务完成总时间最短为目标,介绍了基于深度强化学习的天车调度方法的具体设计;最后,采用实际数据对天车动作价值网络模型进行训练,与目前现场广泛使用的基于固定分区的天车调度方案进行仿真试验对比。结果表明,基于深度强化学习的天车调度方法在任务完成总时间上减少了11.52%,提高了天车任务的完成效率,说明了方法的可行性和优化性,为天车调度研究提供了新的思路。     

炼钢连铸动态调度子系统及其应用研究

炼钢连铸生产调度是钢铁企业MES的重要组成部分。在生产调度的过程中存在许多突变和不确定性因素，怎样及时有效进行动态调度，是炼钢连铸调度成败的关键。本文提出了人机协调、多种方法组合、四维一体综合集成的动态调度方案，并在开发炼钢连铸调度系统中得到了具体的应用。     

炼钢-连铸区段多工序运行协同控制

 针对炼钢厂车间平面布置不合理、生产订单多样化导致多工序运行协同性不佳的问题,阐述了炼钢厂多工序运行协同控制的技术架构,通过开展物质流运行规律的解析,生产调度规则库、基于炉-机对应原则的生产调度模型、多工序运行仿真模型的构建,以及多工序协同运行水平量化评价方法的研发,形成了一种具有较高普适性的多工序运行协同控制技术。该技术应用于莱芜银山型钢厂后,取得了显著的经济效益与社会效益,推动了炼钢厂智能化的发展。