[发明专利]一种基于板坯聚类的一体化生产炉次计划优化方法

说明书

本发明涉及钢铁热态生产优化技术领域，提供一种基于板坯聚类的一体化生产炉次计划优化方法，包括：步骤1：构建炉次计划优化模型；步骤2：对待计划板坯集合按钢级和厚度进行分类，得到多个初级类，每个初级类中板坯的钢级相同且厚度相同；步骤3：对每个初级类进行聚类，得到多个二级类；步骤4：给每个二级类中的板坯指派中间包，使中间包所浇铸的板坯重量最大化；步骤5：对每个中间包中的板坯，确定板坯宽度；步骤6：对每个中间包中的板坯，划分炉次。本发明能够在大规模组炉情况下快速获得稳定且更优的炉次计划，提高中间包利用率和生产效率，能够同时保证优化质量和优化效率。

技术领域

本发明涉及钢铁热态生产优化技术领域，特别是涉及一种基于板坯聚类的一体化生产炉次计划优化方法。

背景技术

炼钢、连铸和热轧是钢铁热态生产工艺的关键工序。炼钢-连铸-热轧一体化生产工艺流程如图1所示。炼钢炉将铁水冶炼成钢水，再经过精炼炉后由连铸机浇铸形成板坯；板坯被送至板坯库或被直接送至热轧区；连铸机浇铸的不下线高温板坯或库存板坯，首先在选定的加热炉内加热，然后被加热至规定温度后出炉，并通过辊道被送至热轧机经粗轧、精轧和卷曲形成一定长度、宽度、厚度、硬度和表面质量的热轧卷。热轧卷还需要下游产线进行进一步处理，其中有的热轧卷被加工成了冷轧产品、有的热轧卷进行打包处理形成成品，有的热轧卷经热轧精整处理形成高质量的热轧卷/板产品。中间包是连铸机生产时的昂贵消耗品，生产一定量的板坯后需要进行更换。

炉次计划是将由合同产生的大量板坯(生产订单)合成一定的炉次在炼钢炉、精炼炉和连铸机上组织生产，使每个炉次完成尽可能多的板坯生产，高效率生产每个炉次，满足下游的生产需求和产品交货期要求以及产品质量要求。炉次计划优化问题是一类典型的组合优化问题。在实际生产中，对炉次计划优化时，所涉及的板坯数量成百上千，问题目标多，问题约束多、复杂且数量不确定。

现有的炉次计划优化方法中，有代表性的为：在炼钢-连铸生产条件下建立炉次计划的整数规划模型，给出求解模型的遗传算法；在炼钢-连铸生产条件下建立炉次计划的整数规划模型，给出求解模型的基于现场计划编制人员经验规则的多阶段启发式算法；在炼钢-连铸生产条件下建立炉次计划的伪旅行商模型，给出求解模型的粒子群算法；在炼钢-连铸生产条件下建立炉次计划的装箱模型，给出求解模型的迭代局部搜索和变邻域搜索的混合算法；在炼钢-连铸生产条件下建立炉次计划的装箱模型，给出求解模型的进化算法；针对铸造热处理过程建立炉次计划的整数规模模型，给出求解模型的遗传算法；在炼钢-连铸生产条件下建立炉次计划的整数规划模型，给出求解模型的新的免疫遗传算法。

现有的炉次计划优化方法主要考虑炼钢-连铸生产要求，进行炉次计划问题的建模研究，而在针对大规模组炉问题求解时，求解算法所得问题解在优化质量和求解效率上难以同时保证，同时具有随机性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于板坯聚类的一体化生产炉次计划优化方法，能够在大规模组炉情况下快速获得稳定且更优的炉次计划，能够同时保证优化质量和优化效率。

本发明的技术方案为：

一种基于板坯聚类的一体化生产炉次计划优化方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：构建炉次计划优化模型为

s.t.

(sg_i-sg_j)x_ikx_jk＝0,i,j∈I,k＝1,…,m (5)

(ct_i-ct_j)x_ikx_jk′＝0,i,j∈I,k,k′＝1,…,m (6)