鋼鐵企業(yè)板坯設(shè)計(jì)問題的模型與算法研究.pdf

1、近年來,隨著鋼鐵行業(yè)的競爭日益激烈,提高核心競爭力,降低生產(chǎn)成本成為每個(gè)鋼鐵企業(yè)追求的目標(biāo)。鋼鐵產(chǎn)品需求日趨小批量、多品種,這與鋼鐵企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)模式相沖突,解決這一矛盾的主要方法是對(duì)生產(chǎn)管理方式進(jìn)行優(yōu)化。作為生產(chǎn)管理中的重要一環(huán),板坯設(shè)計(jì)問題是指計(jì)劃人員根據(jù)企業(yè)接收的合同訂單,將特性相同或相似的合同組合在同一塊板坯上進(jìn)行生產(chǎn),并以最小化余材和最大化加熱爐效率為目標(biāo)。因此,研究板坯設(shè)計(jì)問題對(duì)企業(yè)節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本具有重大意義。

2、>　　板坯設(shè)計(jì)問題可根據(jù)板坯來源分為兩類:第一類,企業(yè)使用自產(chǎn)板坯進(jìn)行加工生產(chǎn),板坯長度可調(diào);第二類,企業(yè)使用外購板坯生產(chǎn),外購坯規(guī)格有限,只有幾種長度可選。本文研究的對(duì)象為外購板坯設(shè)計(jì)問題,該生產(chǎn)模式普遍存在于鋼鐵行業(yè),是一個(gè)多目標(biāo)組合優(yōu)化問題,目前尚無有效的算法能在短時(shí)間內(nèi)求解。本文根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需求,圍繞外購板坯設(shè)計(jì)問題開展了深入研究。
　　針對(duì)問題特性,以最小化余材,最大化加熱爐效率為目標(biāo)建立了多目標(biāo)非線性混合整數(shù)規(guī)劃模型。

3、為便于求解,對(duì)目標(biāo)和約束做了線性化處理,得到了多目標(biāo)線性混合整數(shù)規(guī)劃模型,該模型以合同訂貨總長度、單位長度均為區(qū)間值,必須完成合同總量等為約束。
　　針對(duì)實(shí)際問題規(guī)模較大,實(shí)時(shí)性要求高的特點(diǎn),本文提出了集成混合整數(shù)規(guī)劃與啟發(fā)式的混合算法進(jìn)行求解。該混合算法分為三個(gè)階段:第一階段只考慮最小化余材的目標(biāo),利用整數(shù)規(guī)劃得到單個(gè)合同和兩個(gè)合同在板坯上的最佳組合方式;第二階段以最大化加熱爐效率為目標(biāo),對(duì)第一階段獲得的組合方式按照一定的規(guī)則進(jìn)

4、行調(diào)整;第三階段根據(jù)所得調(diào)整后的最佳組合方式建立混合整數(shù)規(guī)劃模型,并求得最終的板坯設(shè)計(jì)方案。該算法利用啟發(fā)式的靈活性和快速性,把原問題分解成三個(gè)更易求解的子問題,并對(duì)兩個(gè)目標(biāo)分別進(jìn)行尋優(yōu),而后建立混合整數(shù)規(guī)劃模型,利用其精確性保證了最終解的優(yōu)越性。現(xiàn)場數(shù)據(jù)的測試表明,該方法能在可接受時(shí)間內(nèi)得到近優(yōu)解,兼顧了現(xiàn)場應(yīng)用的實(shí)時(shí)性與解的優(yōu)越性。
　　基于混合算法,本文開發(fā)了板坯設(shè)計(jì)優(yōu)化系統(tǒng),該系統(tǒng)已在企業(yè)內(nèi)部測試。結(jié)果表明系統(tǒng)能夠有效地降