基于MES的热轧型钢生产计划与调度系统的研究与开发

摘要

随着国家经济的高速发展,城乡高层、道路桥梁、船舶机械等大型工程项目的建设都离不开轻便坚固的型钢,型钢的市场需求越来越大。型钢的规格复杂、品种繁多,特别是力学性能更优、承载能力更大的热轧型钢,相较于板材、管材、线材,其轧制工艺复杂,生产约束条件众多且彼此相互关联,生产计划与调度方案难以寻求最优解,经常出现订单交货期延误等问题。合理的生产计划与高效的生产调度,为企业的长期生产经营战略的实施,以及资源产能被充分利用奠定了基石。
　　本文以唐山某钢铁公司热轧型钢生产线制造执行系统(MES)的开发研究为背景,结合热轧型钢的生产特点和MES信息集成的优势,设计实现了热轧型钢生产计划与调度系统。在研究了热轧型钢生产计划与调度问题的基础上,本文针对热轧型钢生产的约束繁多、非生产时间耗费量大等特性,为了克服热轧型钢生产计划与调度的最优解难寻求、交货期易延误等问题,在分析了目前冶金行业热轧板材、线材等建模策略后,依据热轧型钢的实际生产特点引入了柔性订单的拆分属性,并选用批决策与批调度策略建立数学模型。为了求解这种基于订单拆分的热轧型钢生产计划与调度模型,本文对常用于解决冶金行业生产计划与调度问题的模拟退火混合遗传算法进行了改进,提出了一种基于基因拆分的混合遗传算法。
　　在本文设计实现的热轧型钢生产计划与调度系统中,通过不同的订单数据以及不同的计划编制方法进行模拟计算和结果比较,验证了该改进型混合遗传算法求得的解可降低设备调度、节省生产时间、减少交货延误,以此来指导热轧型钢的生产可切实提高企业生产效率。

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第一章 绪 论

§1-1 课题研究背景及意义

§1-2 冶金行业MES 分析

§1-3 本文主要研究内容

第二章 热轧型钢生产计划与调度问题

§2-1 热轧型钢生产流程与特点

§2-2 热轧型钢生产计划与调度问题

§2-3 生产计划与调度问题的研究方法

§2-4 本章小结

第三章 热轧型钢生产计划与调度模型分析与建立

§3-1 冶金行业常用的建模方法分析

§3-2 基于订单拆分的生产计划与调度问题描述

§3-3 热轧型钢生产计划与调度数学模型的建立

§3-4 本章小结

第四章 热轧型钢生产计划与调度中混合遗传算法的改进

§4-1 遗传算法理论

§4-2 混合遗传算法

§4-3 混合遗传算法的改进

§4-4 本章小结

第五章 混合遗传算法在热轧型钢MES中的应用

§5-1 混合遗传算法设计

§5-2 基因拆分操作的详细设计

§5-3 算例仿真与分析

§5-4 本章小结

第六章 热轧型钢生产计划与调度系统研究与实现

§6-1 系统需求分析

§6-2 系统设计

§6-3 系统实现与应用

§6-4 本章小结

第七章 工作总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果