炼钢连铸一体化生产的最优批量计划研究

摘要

我国加入WTO以后,流程型工业所面临的是全球范围的竞争,作为流程型工业的典型领域,钢铁企业面临一系列严峻的挑战,钢铁企业为了提升其核心竞争力和持续发展的后动力,需要解决好降低成本,提高质量和投资决策等问题.因此,采用先进的管理理念,利用信息化、自动化技术改造传统的钢铁企业,实现炼钢连铸热轧一体化生产,是世界钢铁业普遍重视的研究开发项目.根据对炼钢连铸热轧一体化生产过程中存在问题的特征分析,这些问题非常适合用智能优化算法求解.根据智能优化算法易早熟和响应速度慢的特点,本报告对现有的智能优化算法进行改进,并把它们运用到了炼钢连铸热轧一体化调度的炼钢连铸批量计划中,较好地解决了这些NP难问题.本报告在概括了炼钢连铸热轧一体化生产的国内外发展现状的基础上:·根据炼钢连铸热轧一体化生产的要求和炼钢连铸在板坯钢种、宽度、厚度、重量、交货期,优先级等方面对组成炉次计划的约束,提出了基于一体化生产的最优炉次计划模型;·根据炼钢连铸热轧一体化生产的要求和炼钢连铸在每一炉次钢种、宽度、交货期、优先级以及中间包寿命的约束,提出了基于一体化生产的最优浇次计划模型;·根据遗传算法易早熟,响应速度慢的特点,提出了一种基于二元变异的自适应改进遗传算法,大大提高了算法响应速度,显著克服了早熟现象的出现;·根据粒子群算法易早熟的特点,提出了一种基于扰动的改进粒子群算法,较好地克服了粒子群算法早熟现象的出现;·改进遗传算法和粒子群算法被分别用于炼钢连铸热轧一体化生产的最优炉次计划求解和最优浇次计划求解.研究结果表明,所提模型是合理的,所提改进算法是有效的.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1制造执行系统与国内外发展现状

1.1.1 MES关键技术的研究是实施CIMS的关键

1.1.2 MES主要研究内容和技术难点

1.1.3 MES研究主要技术内容的国内外发展现状与趋势

1.2炼钢连铸热轧一体化生产优化问题数学模型的计算方法

1.2.1炼钢连铸热轧一体化生产优化问题数学规划模型

1.2.2经典的最优化方法

1.2.3启发式方法

1.2.4智能计算方法

1.3遗传算法简介

1.3.1遗传算法原理

1.3.2遗传算法的实现技术

1.3.3改进遗传算法性能的主要途径

1.4粒子群优化算法简介

1.4.1粒子群优化算法的原理

1.4.2粒子群算法的改进及其应用

1.5本文主要内容

参考文献

第二章炼钢连铸热轧一体化生产计划编制

2.1炼钢连铸工艺简介

2.1.1碳钢炼钢生产工艺流程

2.1.2不锈钢炼钢生产工艺流程

2.1.3热轧生产工艺流程

2.1.4连铸一连轧生产的连接形式与概论

2.1.5国内外一体化管理的现状

2.2炼钢连铸生产计划的总体结构

2.3炼钢—连铸作业调度计划的基本流程

2.3.1炼钢—连统调度中常用术语定义

2.3.2炼钢—连铸作业调度计划的基本流程

2.4小结

参考文献

第三章基于改进遗传算法的最优炉次计划研究

3.1基本遗传算法

3.1.1编码(encoding)

3.1.2遗传操作

3.1.3适应函数定标

3.1.4 SGA的基本流程

3.2改进遗传算法

3.2.1基本遗传算法的局限性

3.2.2二元变异算子改进遗传算法

3.2.3自适应遗传算法及其改进

3.2.4二元变异自适应遗传算法仿真研究

3.3基于改进遗传算法的最优炉次计划研究

3.3.1炼钢—连铸—热轧—体化生产炉次计划模型

3.3.2炼钢—连铸—热轧一体化生产最优炉次计划求解

3.4结论

参考文献

第四章基于改进粒子群算法的最优浇次计划研究

4.1引言

4.2基本PSO算法及其改进

4.2.1基本PSO算法

4.2.2 PSO的变化和改进

4.3一种基于扰动的改进PSO算法

4.3.1基于扰动的改进PSO算法

4.3.2改进PSO算法的仿真试验与分析

4.4基于改进遗传算法的最优炉次计划研究

4.4.1炼钢—连铸—热轧一体化生产浇次计划模型

4.4.2炼钢—连铸—热轧一体化生产最优浇次计划求解

小结

参考文献

第五章炼钢连铸物流调度模型软件实现

5.1系统概述

5.1.1概要

5.1.2设计依据

5.1.3外部接口

5.2应用功能概述

5.2.1炼钢连铸一体化生产批量计划编制主要功能

5.2.2炼钢连铸物流调度模型主要功能

5.3界面设计

5.3.1系统主界面设计

5.3.2组态仿真子系统界面设计

5.4炼钢连铸物流调度模型软件应用

5.4.1炉次浇次计划生成

5.4.2调度程序运行

5.5小结

第六章结束语

6.1主要研究内容

6.2主要创新之处

致谢

博士后研究工作期间发表的论文