钢铁企业三层结构CIMS中的生产计划方法研究

摘要

该文面向典型的钢铁生产工艺,综合考虑实际业务过程,针对三层结构CIMS中合同计划管理问题展开了研究,具体内容包括如下方面:结合钢铁企业库存管理的实际,研究了合同对余材优化匹配问题.建立了以实现余材利用量最大化和匹配附加成本最小化的多目标优化模型.结合问题特点,采用模糊决策方法对两个目标进行集成,并设计了一种基于信息熵、具有自适应学习因子和变异率的改进PBIL算法进行求解.分析了合同计划编制的业务流程,研究了混装和热送热装两种工艺形式下的合同计划问题.对于混装工艺形式,建立了以最小化提前/拖期费用、相邻工序等待时间惩罚费用、未排产合同惩罚费用总和为目标的0-1规划模型,并设计了启发式方法和拉格朗日松弛法用于对不同条件问题的求解;对于热送热装工艺建立了以实现最小化提前/拖期费用、批量惩罚、未排产合同惩罚费用总和为目标的数学模型,采用单纯形和分支定界混合方法求解.分析了钢铁企业中剩余材料对生产组织过程中所起的协调作用,研究了合同匹配与合同计划联合优化问题.面向混装和热送热装两种不同工艺形式,分别建立了综合考虑合同计划和合同匹配两项业务过程的联合优化模型,达到合理安排合同生产时间段,有效利用半成品/成品余材,优化生产组织过程的目的.针对模型特点,构造了基于分段自然数编码和启发式修复策略的改进遗传算法.针对许多钢铁企业生产流程中存在并行机组功能交叉的情况,研究了多机组条件下的合同计划问题.参加了国家863课题:冶金工业MES架构和关键技术研究与示范应用.分析了国内外钢铁企业CIMS的实施和产品化现状.以宝钢一钢公司不锈钢生产为背景,提出了合同计划决策支持系统的总体设计目标、设计思想和总体设计方案,为将来系统开发工作,以及理论研究应用到实际生产管理打下基础.

目录

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第一章绪论

1.1钢铁企业管理模式的变革

1.1.1传统管理组织模式和存在问题

1.1.2扁平化管理模式及特点

1.2 CIMS体系结构的发展

1.2.1一般的CIMS体系结构

1.2.2 ERP/MES/PCS三层体系结构

1.3钢铁企业CIMS中的生产计划管理

1.3.1生产计划的层次结构

1.3.2三层结构CIMS中生产计划管理的特点和要求

1.4本文的主要工作

1.5参加的科研项目

第二章钢铁企业合同计划管理问题研究

2.1钢铁生产工艺特点分析

2.2合同计划管理业务流程分析

2.2.1客户合同预处理

2.2.2合同匹配

2.2.3生产合同预处理

2.2.4生产能力核定和预报

2.2.5合同计划编制、评价及调整

2.3合同计划管理中的优化问题和研究情况

2.3.1合同优化匹配问题

2.3.2合同计划编制问题

2.3.3合同匹配与合同计划联合优化问题

2.3.4多机组均衡条件下合同计划编制问题

2.3.5生产计划问题求解的基本方法

2.4合同计划管理问题采用的求解方法

2.4.1遗传算法(Genetic Algorithm)

2.4.2基于种群增量的学习(PBIL)算法

2.4.3拉格朗日(Lagrangian)松弛算法

2.5本章小结

第三章解决余材库存问题的合同优化匹配方法研究

3.1钢铁企业库存余材管理

3.1.1钢铁生产中余材形成的原因

3.1.2控制库存余材的管理方法

3.2合同匹配工作的任务和处理模式

3.3合同优化匹配问题描述和建模

3.3.1问题描述

3.3.2合同匹配多目标0-1规划模型建立

3.4多目标0-1规划模型求解

3.4.1多目标的模糊集成

3.4.2基于信息熵的自适应PBIL算法的设计

3.4.3遗传算法的设计与求解

3.5仿真结果比较和分析

3.6本章小结

第四章混装工艺及热送热装工艺下的合同计划方法研究

4.1引言

4.2面向混装工艺的合同计划问题

4.2.1问题描述

4.2.2面向混装工艺的钢铁企业合同计划模型

4.2.3合同计划模型求解

4.2.4实验仿真和结果分析

4.3面向热送热装工艺的合同计划问题研究

4.3.1问题描述

4.3.2数学模型

4.3.3模型求解

4.3.4实验仿真和结果分析

4.4本章小结

第五章合同匹配与合同计划联合优化方法研究

5.1引言

5.2混装工艺下半成品匹配与合同计划联合优化研究

5.2.1问题描述

5.2.2数学模型建立

5.2.3算法设计

5.2.4实验仿真和结果分析

5.3热送热装工艺下成品匹配与合同计划联合优化研究

5.3.1问题描述

5.3.2数学模型建立

5.3.3模型求解

5.3.4仿真实例

5.4本章小结

第六章多机组生产条件下的合同计划多目标方法研究

6.1引言

6.2问题描述

6.3多机组生产条件下合同计划多目标优化模型

6.4多目标合同计划模型的求解

6.4.1染色体实数编码和解码策略

6.4.2初始染色体产生和遗传算子

6.4.3基于自适应移动线技术的选择策略

6.5实验仿真和结果分析

6.6本章小结

第七章三层结构CIMS中合同计划决策支持系统总体设计

7.1国内外钢铁企业CIMS实施应用状况

7.2项目背景和目标

7.3合同计划决策支持系统总体目标和设计思想

7.3.1总体目标

7.3.2设计思想

7.4系统总体设计方案

7.4.1系统功能模块设定

7.4.2数据库设计

7.5系统实现方案

7.5.1系统采用的网络结构

7.5.2系统开发平台

7.6本章小结

第八章结束语

参考文献

攻读博士期间发表的论文

致谢

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