D01:10.133741.is9m1001053x.2009.08.23 第31卷第8期 北京科技大学学报 Vol.31 No.8 2009年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2009 基于遗传算法的可重入钢管生产优化调度 陈晓慧12) 张启忠2易树平段鹰 赖志柱引 1)重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆4000302)重庆大学工业工程研究所，重庆4000303)贵州省毕节学院数学系，毕节551700 摘要在可重入冷拔无缝钢管生产的计划和调度中，根据四个条件对工件进行组批，通过规则假设把组批后的批钢管看作 单个加工工件，建立以最后完工时间、交货期满意度和机器总负荷为目标的多目标组批排序优化模型，设定其约束条件，采用 基于Pareto的混合遗传算法对模型进行优化求解.通过算例证明该模型的有效性和合理性. 关键词钢管；可重入生产：混合遗传算法：优化调度 分类号TP273.1 Optimal scheduling of steel tube re-entrant lines based on a genetic algorithm CHEN Xiao-hui2.ZHANG Qi-zhong2.YI Shurping2.DUAN Y ing?).LAIZhi-zhu 1)State Key Lab of Mechanical Transmission.Chongqing University.Chongjing 400030.China 2)Institute of Indust rial Engineering.Chongqing University.Chongqing 400030.China 3)Department of Mathematics,Bijie University.Bijie 551700.China ABSTRACI In order to make planning and scheduling for colddrawn seamless steel tube re-entrant lines,workpieces were grouped together according to four conditions.then the grouped steel tubes wee taken as one workpiece through the assumption of conditions The model of multi-objective order-grouping scheduling optimization w as studied.where the final completion time.the delivery satis- faction and the total load of machine were concerned.In addition,the constraint conditions wee put forward.The Paretobased hy- brid genetic algorithm was used to make the optimal solution of the model.The effectiveness and rationality of the optimization mode w as prov ed by an example. KEY WORDS steel tube:re-entrant lines;hybiid genetic algonithm:optimization scheduling 随着市场需求的不断变化，无缝钢管生产逐渐 文献6一刃把钢管调度问题看作作业车间调度、流 呈现出多品种、小批量面向订单制造的趋势.无缝 水车间调度来进行优化求解. 钢管的生产过程复杂，要经过管坯连铸、加热、穿孔、 以上研究中，钢管生产流程大多只涉及一道次 减径、矫直和表面处理等多道工序，流经多个车间. 流程，也就是作业车间调度(job shop)和流水车间调 钢管按照壁厚、外径、交货长度、孔型和钢级等工艺 度(flow shop)模型，但在实际的钢管加工企业中，由 参数分为不同的规格，其工艺方法和生产路线多样. 于产品规格范围大、机器设备数量及性能有限致使 面对复杂的钢管生产计划调度的难题，现有研究主 某些工序存在多道次加工，呈现出可重入生产(re 要集中在组批计划和轧批排序计划！.组批计划将 entrant lines))方式的特点，即工件在加工工艺路线 用户合同转换为轧制批计划，如文献2]提出了合同 的不同阶段多次访问同一加工站.由于有别于传统 组批优化问题的启发式算法：轧批排序计划将组成 离散制造业Job Shop与Flow Shop两种生产制造系 的多个轧制批进行生产顺序排定，文献[)建立了轧 统的特性，Kumar等将其归类为第三种生产制造方 批排序模型并采用遗传算法求解，文献[4把钢管生 式7.作为一类典型的离散事件动态系统，可重入 产中批量计划抽象为多阶段批量计划与调度问题， 生产方式不仅存在于冷拔无缝钢管生产中，在机械 收稿日期：200904-04 基金项目：国家自然科学基金资助项目(No.70871127):重庆市科技攻关计划资助项目(Na CSTC2008AB3032):重庆大学211"工程三期创新 人才培养计划资助项目(No.S一09107 作者简介：陈晓慧(1969-)，女，博土，副教授，E-mail:chenxiaohui@cqu.adu.cm基于遗传算法的可重入钢管生产优化调度 陈晓慧 1, 2) 张启忠 2) 易树平 2) 段 鹰 2) 赖志柱 3) 1) 重庆大学机械传动国家重点实验室, 重庆 400030 2) 重庆大学工业工程研究所, 重庆 400030 3) 贵州省毕节学院数学系, 毕节 551700 摘 要 在可重入冷拔无缝钢管生产的计划和调度中, 根据四个条件对工件进行组批, 通过规则假设把组批后的批钢管看作 单个加工工件, 建立以最后完工时间、交货期满意度和机器总负荷为目标的多目标组批排序优化模型, 设定其约束条件, 采用 基于 Pareto 的混合遗传算法对模型进行优化求解.通过算例证明该模型的有效性和合理性. 关键词 钢管;可重入生产;混合遗传算法;优化调度 分类号 TP273.1 Optimal scheduling of steel tube re-entrant lines based on a genetic algorithm CHEN Xiao-hui 1, 2) , ZHANG Qi-zhong 2) , Y I Shu-ping 2) , DU AN Y ing 2) , LAI Zhi-zhu 3) 1) St at e Key Lab of Mechanical Transmission, Chongqing University, Chongqing 400030, China 2) Institut e of Industrial Engineering, Chongqing University, Chongqing 400030, China 3) Department of Mathematics, Bijie University, Bijie 551700, China ABSTRACT In o rder to make planning and scheduling for cold-drawn seamless steel tube re-entrant lines, workpieces were g rouped tog ether acco rding to four conditions, then the grouped steel tubes w ere taken as one workpiece throug h the assumption of conditions. The model of multi-objective order-g rouping scheduling optimization w asstudied, where the final completion time, the deliv ery satis￾faction and the to tal load of machine were concerned .I n addition, the constraint conditions w ere put fo rward.The Pareto-based hy￾brid g enetic alg orithm was used to make the o ptimal solution of the model.The effectiveness and rationality of the optimization model w as prov ed by an example. KEY WORDS steel tube;re-entrant lines ;hybrid genetic algo rithm ;optimization scheduling 收稿日期:2009-04-04 基金项目:国家自然科学基金资助项目( No .70871127) ;重庆市科技攻关计划资助项目( No.CS TC2008AB3032) ;重庆大学“ 211”工程三期创新 人才培养计划资助项目( No .S-09107) 作者简介:陈晓慧( 1969—) , 女, 博士, 副教授, E-mail:chenxiaohui@cqu.edu.cn 随着市场需求的不断变化, 无缝钢管生产逐渐 呈现出多品种、小批量面向订单制造的趋势.无缝 钢管的生产过程复杂, 要经过管坯连铸 、加热 、穿孔 、 减径、矫直和表面处理等多道工序, 流经多个车间 . 钢管按照壁厚、外径、交货长度 、孔型和钢级等工艺 参数分为不同的规格, 其工艺方法和生产路线多样 . 面对复杂的钢管生产计划调度的难题, 现有研究主 要集中在组批计划和轧批排序计划 [ 1] .组批计划将 用户合同转换为轧制批计划, 如文献[ 2] 提出了合同 组批优化问题的启发式算法;轧批排序计划将组成 的多个轧制批进行生产顺序排定, 文献[ 3] 建立了轧 批排序模型并采用遗传算法求解, 文献[ 4] 把钢管生 产中批量计划抽象为多阶段批量计划与调度问题, 文献[ 6-7] 把钢管调度问题看作作业车间调度、流 水车间调度来进行优化求解 . 以上研究中, 钢管生产流程大多只涉及一道次 流程, 也就是作业车间调度( job shop) 和流水车间调 度( flow shop) 模型, 但在实际的钢管加工企业中, 由 于产品规格范围大、机器设备数量及性能有限致使 某些工序存在多道次加工, 呈现出可重入生产( re￾entrant lines) 方式的特点, 即工件在加工工艺路线 的不同阶段多次访问同一加工站.由于有别于传统 离散制造业 Job Shop 与 Flow Shop 两种生产制造系 统的特性, Kumar 等将其归类为第三种生产制造方 式[ 7] .作为一类典型的离散事件动态系统, 可重入 生产方式不仅存在于冷拔无缝钢管生产中, 在机械 第 31 卷 第 8 期 2009 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.8 Aug.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.08.023