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加工时间可可控控的炼钢调调度度问题两阶段模型及优化算法
  • ISSN号:1000-8152
  • 期刊名称:《控制理论与应用》
  • 时间:0
  • 分类:C934[经济管理—管理学;社会学]
  • 作者机构:[1]东北大学信息科学与工程学院流程工业综合自动化教育部重点实验室,辽宁沈阳110819, [2]上海宝信软件股份有限公司,上海201900
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(71021061,70771020); 中央高校基本科研业务费资助项目(N100504001)
中文摘要:

炼钢–精炼–连铸是钢铁产品的关键生产工序,其有效的调度对生产过程中减少热能消耗、提高生产效率具有重要意义.根据生产过程中工序加工时间可控性和主要工艺约束提出了分散搜索(scatter search,SS)算法和数学规划相结合的两阶段求解算法.第1阶段应用SS算法基于各阶段正常的加工时间,确定炼钢–精炼生产阶段各设备的加工炉次集和各炉次的加工顺序.第2阶段将SS求得的解转化为时间约束网络图,建立了以炉次等待设备时间和设备等待炉次时间及最大完成时间最小为调度目标,工序加工时间可控的混合整数规划模型,应用CPLEX求解模型确定各炉次的加工时间和开始时间.基于国内某钢铁企业炼钢–精炼–连铸生产过程的实绩生成了14个不同规模的测试案例,对钢厂生产实绩效果与本文两阶段求解算法的优化效果进行了对比,分析了不同等待时间权重对两阶段算法性能的影响,并与采用遗传局域搜索(genetic local search,GLS)算法与数学规划相结合的求解算法的优化效果进行了比较.实验结果表明本文给出的模型和两阶段求解算法对加工时间可控的炼钢–精炼–连铸调度问题的优化效果很好.

英文摘要:

Steelmaking-refining-continuous casting is one of the key manufacturing processes in steel production, for which the optimal scheduling is an effective way for reducing the energy consumption and improving the production efficiency. By considering the required processing time and the technical constrains, we proposed a hybrid two-phase algorithm for the steel production, based on the scatter search (SS) method and the mathematical ]?rogramming. In the first phase, the SS algorithm determines the order of the steelmaking-refining process and the technical sequence for each of them, based on the normal processing time. In the second phase, the solution obtained in the first phase is transformed into a temporal constraint network graph, and a mixed integer programming model with controllable processing time is built. The machine waiting time, the heat waiting time and the maximum completion time are minimized by using CPLEX. Totally, 14 different sets of randomly data collected from a Chinese iron and steel plant are used to test the model and the hybrid algorithm, and the results are compared with the practical results of the plant. Th,e impact of the different weights for the waiting time on the effectiveness and efficiency of the hybrid algorithm is analyzed and compared with that of the combined genetic local search (GLS) algorithm and mathematical programming. Computational results show that the mathematical model and the two-stage algorithm are effective for solving the steelmaking-refining-continuous casting scheduling problem.

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期刊信息
  • 《控制理论与应用》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:华南理工大学 中国科学院数学与系统科学研究院
  • 主编:胡跃明
  • 地址:广州五山路华南理工大学3号楼516室
  • 邮编:510640
  • 邮箱:aukzllyy@scut.edu.cn
  • 电话:020-87111464
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-8152
  • 国内统一刊号:ISSN:44-1240/TP
  • 邮发代号:46-11
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21084