D0I:10.13374/i.issnl100103x.2010.09.023 第32卷第9期 北京科技大学学报 Vo132N99 2010年9月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing S2010 应用改进遗传算法求解炼钢连铸生产调度问题 汪红兵》徐安军)姚琳) 田乃媛杜曦) 1)北京科技大学倍息工程学院，北京1000832)北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 3)安徽大学计算机科学与技术学院，合肥230601 摘要炼钢连铸制造流程是一个复杂的多阶段、多产品生产过程，其生产调度问题可建模为车间调度问题.提出一个改进 遗传算法求解炼钢连铸生产调度问题.改进包括三个方面：基于排序的适应度分配、基于排序的工件过滤交叉算子和基于指 数关系的变异率曲线.经24个bm©ma的比较测试表明，改进遗传算法比传统遗传算法的寻优能力更强.通过l6个生产 计划和6个处理工序的炼钢连铸生产调度实例计算结果表明，改进遗传算法是有效的. 关键词钢铁企业：炼钢：连铸：车间调度：遗传算法 分类号TF089F273 Appling an mproved genetic a lgoritlm for soving the production scheduling problem of steem aking and con tinuous casting WANGHong-bing).XU An jre)YAO Lin.TIAN Nai-yuar?)DUX 1)Shoolof hpmaton Engneerng Universit of Scence and Techrokgy Beijing Beijng 100083 Chha 2)SchoolofMemlugal ad Ecopgical Engneering Unieri of Scerce and Technopgy Beijng Beijirg 100083 Chna 3)ShoolofCompuerScience and Technokgy AnhuiUniversity Hefei230601 China A BSTRACT The m anufacturing flow of steemaking and contnuous casting is a comp ex multiple-Phase and multp le product poduc tion process The producton schedu lng probkm in hismanufacturng fpw can be seen as a pb shop scheduling problem An mproved genetic aleritm pr soMing this problem was proposed and he i proved aspects wee as pllows rank-based fitness ass grment pb filer order based crossover operapr and muntin rate according p an expanential functon relatpn Twenty pur benclm aks were comparatively investgated and the result shows that the i proved genetic algority has a beter capacity of seeking optium han a tra d itional genetic algorithm The productian schedulng problem of steem akng and con tinuous castng with sixteen plans and six proce dureswas compued usng the mproved genetic algorithm It is shown hat the a goritlm is efective KEY WORDS iron and steel plants steem ak ng contnuous casting pb shop scheduling genetic agoritlms 炼钢连铸制造流程是一个复杂的多阶段、多产 步算法：朱宝琳和于海斌)提出应用拉格朗日松弛 品生产过程.钢水从炼钢经精炼到连铸，不同钢种 法求解炼钢、连铸和热轧一体化生产调度模型；T皿g 的产品需要不同的精炼处理形成了不同的工艺路 等应用数学规划方法求解炼钢连铸调度问题； 径，炼钢连铸作为钢铁企业的核心生产环节，其生 A tighehchian等提出一种改进蚁群算法求解炼钢 产调度问题一直吸引众多学者的关注. 连铸调度问题. 庞新富等基于案例推理和人机交互的方法 近年来，各种进化算法，如禁忌算法、蚁群算法 开发炼钢连铸动态智能调度系统：冯振军等结合 和遗传算法，由于其寻优能力强、可求解问题的规模 启发式方法和线性规划方法提出炼钢连铸调度的两 大等特点在各种生产调度问题中得到了越来越广泛 收稿日期：2009-10-21 基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重大项目“新一代可循环钢铁流程工艺技术”(N92006BA0307)的子课题：新一代钢厂精准设计技 术和流程动态优化研究 作者简介：汪红兵(1978-)，男，讲师，博士，Ema1 wanghon吗n816@16位cm第 32卷 第 9期 2010年 9月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.32 No.9 Sep.2010 应用改进遗传算法求解炼钢连铸生产调度问题 汪红兵 1) 徐安军 2) 姚 琳 1 ) 田乃媛 2) 杜 曦 3 ) 1) 北京科技大学信息工程学院, 北京 100083 2) 北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083 3) 安徽大学计算机科学与技术学院, 合肥 230601 摘 要 炼钢连铸制造流程是一个复杂的多阶段、多产品生产过程, 其生产调度问题可建模为车间调度问题.提出一个改进 遗传算法求解炼钢连铸生产调度问题.改进包括三个方面:基于排序的适应度分配、基于排序的工件过滤交叉算子和基于指 数关系的变异率曲线 .经 24个 benchmark的比较测试表明, 改进遗传算法比传统遗传算法的寻优能力更强.通过 16 个生产 计划和 6个处理工序的炼钢连铸生产调度实例计算结果表明, 改进遗传算法是有效的. 关键词 钢铁企业;炼钢;连铸;车间调度;遗传算法 分类号 TF089;F273 Applinganimprovedgeneticalgorithm forsolvingtheproductionscheduling problemofsteelmakingandcontinuouscasting WANGHong-bing1) , XUAn-jun2) , YAOLin1) , TIANNai-yuan2) , DUXi3) 1) SchoolofInformationEngineering, UniversityofScienceandTechnologyBeijing, Beijing100083, China 2) SchoolofMetallurgicalandEcologicalEngineering, UniversityofScienceandTechnologyBeijing, Beijing100083, China 3) SchoolofComputerScienceandTechnology, AnhuiUniversity, Hefei230601, China ABSTRACT Themanufacturingflowofsteelmakingandcontinuouscastingisacomplexmultiple-phaseandmultiple-productproduc￾tionprocess.Theproductionschedulingprobleminthismanufacturingflowcanbeseenasajobshopschedulingproblem.Animproved geneticalgorithmforsolvingthisproblemwasproposedandtheimprovedaspectswereasfollows:rank-basedfitnessassignment, job filterorder-basedcrossoveroperator, andmutationrateaccordingtoanexponentialfunctionrelation.Twenty-fourbenchmarkswere comparativelyinvestigatedandtheresultshowsthattheimprovedgeneticalgorithmhasabettercapacityofseekingoptimumthanatra￾ditionalgeneticalgorithm.Theproductionschedulingproblemofsteelmakingandcontinuouscastingwithsixteenplansandsixproce￾dureswascomputedusingtheimprovedgeneticalgorithm.Itisshownthatthealgorithmiseffective. KEYWORDS ironandsteelplants;steelmaking;continuouscasting;jobshopscheduling;geneticalgorithms 收稿日期:2009--10--21 基金项目:“十一五”国家科技支撑计划重大项目“新一代可循环钢铁流程工艺技术” ( No.2006BAE03A07)的子课题:新一代钢厂精准设计技 术和流程动态优化研究 作者简介:汪红兵 ( 1978— ), 男, 讲师, 博士, E-mail:wanghongbing0816@163.com 炼钢连铸制造流程是一个复杂的多阶段 、多产 品生产过程 .钢水从炼钢经精炼到连铸, 不同钢种 的产品需要不同的精炼处理形成了不同的工艺路 径 .炼钢连铸作为钢铁企业的核心生产环节, 其生 产调度问题一直吸引众多学者的关注 . 庞新富等 [ 1] 基于案例推理和人机交互的方法 开发炼钢连铸动态智能调度系统;冯振军等 [ 2] 结合 启发式方法和线性规划方法提出炼钢连铸调度的两 步算法;朱宝琳和于海斌 [ 3] 提出应用拉格朗日松弛 法求解炼钢、连铸和热轧一体化生产调度模型 ;Tang 等 [ 4]应用数学规划方法求解炼钢连铸调度问题; Atighehchian等 [ 5]提出一种改进蚁群算法求解炼钢 连铸调度问题 . 近年来, 各种进化算法, 如禁忌算法、蚁群算法 和遗传算法, 由于其寻优能力强、可求解问题的规模 大等特点在各种生产调度问题中得到了越来越广泛 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2010.09.023