板坯空间位置分配优化问题研究

摘要

板坯库存放着由连铸工艺生产出来的半成品板坯，为后续的热轧工艺供给原料，是保障连铸和热轧工序连续生产的中转站。本文以板坯库物流操作为背景，提炼出一个新型的板坯空间位置分配优化问题，该问题是针对板坯入库、倒垛、出库及垛位整理物流操作过程，集成考虑各物流操作过程特点，在满足各种物流作业工艺约束下，确定不同类型物流操作的执行顺序以及移动板坯的空间位置分配，以提高垛位规整程度和物流设备利用率，降低板坯库总的板坯倒垛量。因此，研究板坯空间位置分配优化问题具有重要的实际应用价值。 围绕板坯空间位置分配优化问题的建模和优化方法的研究，本文主要做了以下几个方面的工作: (1)针对该问题，考虑板坯堆放、提取和垛位规整等约束条件，以最小化板坯移动次数和吊机移动距离为目标，建立了时空网络模型，模型中以板坯移动阶段为时间轴，板坯存储位置为空间轴，建立网络流平衡约束线性刻画了问题的时空关系。对该模型小规模问题采用CPLEX标准优化软件进行求解，验证了模型的有效性。 (2)由于问题结构和模型的复杂程度，CPLEX优化软件只能求解小规模问题。针对实际生产大规模情况，设计了差分进化算法进行求解，构造了根据库区实时状态交替执行不同类型物流操作的启发式算法产生初始种群。不同于一般差分进化算法，根据问题结构特点，提出基于实数的分离式编码机制，并设计了基于种群间相互学习的多种群变异策略对算法进行改进，数据试验结果表明了提出算法的有效性。 (3)基于上述建立的数学模型和提出的差分进化算法，设计开发了板坯空间位置分配优化决策支持系统，系统中提供了集成优化方法用于指导板坯库各物流作业过程中移动板坯移动顺序以及空间位置分配，有效减少了板坯库整个物流操作过程中总的板坯移动次数，提高了板坯库物流运作效率，降低了物流成本。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1问题研究背景及意义

1．1．1研究背景

1．1．2研究意义

1．2问题研究现状

1．3本文研究路线及主要内容

1．3．1研究路线

1．3．2主要内容

第2章板坯库物流操作现状分析

2．1板坯库物流操作介绍

2．2板坯库物流操作规程

2．3板坯库业务流程

2．4板坯库物流操作存在问题分析

2．5本章小结

第3章板坯空间位置分配优化问题数学建模

3．1问题描述

3．2时空网络建模

3．2．1参数与变量定义

3．2．2数学模型

3．3模型CPLEX测试

3．4本章小结

第4章板坯空间位置分配优化问题差分进化算法求解

4．1差分进化算法研究现状

4．2差分进化算法求解

4．2．1编码及解码方式

4．2．2初始种群的产生

4．2．3变异交叉操作

4．2．4选择操作

4．2．5终止条件

4．3实验结果分析

4．4本章小结

第5章板坯空间位置分配优化决策支持系统

5．1系统需求及业务流程

5．2系统模块功能实现

5．2．1用户登录模块

5．2．2数据下载及库区显示模块

5．2．3选择优化及自动优化模块

5．2．4结果显示模块

5．2．5结果评价及结果上传模块

5．2．6参数维护模块

5．3本章小结

第6章结束语

参考文献

致谢