第1期 龙建宇等：基于遗传算法的炼钢一连铸重计划方法 ·121· 达时间大于8min时，将影响炉次在下游工位上的 从图3中可以看出：转炉1、2，LF1、2,RH1,铸机1、2 加工.重计划启动时刻为炉次到达时刻，实验1中 形成一个区域：转炉3，L3,RH2,铸机3形成一个 炉次8延迟20min到达，重计划结果如图4所示. 区域：转炉4、5，LF4、5,RH3,铸机4、5形成一个区 对比图3和图4可知，算法主要是通过降低铸机1 域对比图3和图5可知，转炉1的故障打破了这 的拉速，延长炉次7的浇铸时间来处理该生产扰动 个规律，但新的作业计划仍然满足所有的强制约束， 表3浇次计划 因此是可行的 Table 3 Cast plan 转的1 浇次号浇次内炉数钢种 工艺路径 目标铸机 转炉 与4 6 A BOF-F-CC 1# 转炉5 工立上士中文口 1F1 四口口口口口口 2 5 B BOF-F-CC 1 LF2 h口a口t与o 13 12T口c2aono C g 1F4 BOFJF-RH-CC D BOFLF-CC 3+ RHI RH 的中西中0应西出 5 5机1 BOF-F-CC 3# 之中□工 52 53 十十2工 6 > F BOF-FRH-CC 4 机4 1发 G BOF-F-CC 5* TD60 上午0800上午1000上午1200 上午0200 图5转护故障下的重计划 转炉1 Fig.5 Re-planning under basic oxygen fumnace failure 转的2 转的3 转的4 铸的5 结论 士口t口口中拉口口▣ (1)针对多约束的炼钢一连铸重计划问题，将 4 ”C产上发口 上工 RHI 问题中的约束分成强制约束和柔性约束两类.强制 声当面计与 RH3 机1 约束是保证作业计划可执行的约束条件，而柔性约 3 束是促使作业计划更优化的约束条件.求解算法首 回 机5 边上进4喷白 先利用强制约束得出可行解，然后在可行解中利用 上午0600 上午0800上午10.00下午1200下午0200 柔性约束找出最优解。 图3初始生产作业计划 (2)针对生产计划执行过程中发生的随机扰 Fig.3 Original production plan 动，按扰动的性质对其进行分类处理：针对小型扰 转炉1 动，在保证全局计划满足强制约束的前提下，设计了 转炉2 转炉3引 转护4 计划修复程序进行小范围调整来修改原计划：针对 转5 中 士口a口口口中口 口应和 大型扰动，提出了以时间递推和遗传算法的混合算 12 1F3 t竹的R间em口2 法为核心的重计划求解方法 (3)采用生产实绩数据进行的仿真实验结果表 RHI tH. 明，提出的重计划编制方法能处理炼钢一连铸生产 体机I 机 过程中的典型生产扰动，并有效地制定出可执行的 机3 阵机4 12中效工口 铸机5 时p十中特的四的回 重计划方案，系统具较强的现场适应性 上午0600 上午0800上午10.00 下午1200下午0200 图4炉次延迟到达下的重计划 :考文献 Fig.4 Re-planning under heat delayed arrival [1]Yu G,Tian N Y,Xu A J.Computer-aided simulation of steelmak- 实验2为转炉故障下的重计划.当计划执行到 ing-continuous casting production scheduling.J Univ Sci Technol 10:55时，转炉1出现故障，此时启动重计划，重计 Beijing,2009,31(9):1183 划结果如图5所示.由于生产计划编制中存在铸机 (于港，田乃媛，徐安军.炼钢一连铸区段生产调度与计算机 尽量提前开浇约束（柔性约束①），因此在设备选择 仿真.北京科技大学学报，2009,31(9)：1183) 2] Liu Q,Huang X W,Fu P Y.Production mode optimization of a 时，炉次会选择到达目标铸机运输时间较短的设备 steelmaking workshop system.J Univ Sci Technol Beijing,2005, 进行加工，这就导致计划中出现了区域对应现象. 27(6):736第 1 期 龙建宇等: 基于遗传算法的炼钢--连铸重计划方法 达时间大于 8 min 时，将影响炉次在下游工位上的 加工． 重计划启动时刻为炉次到达时刻，实验 1 中 炉次 8 延迟 20 min 到达，重计划结果如图 4 所示． 对比图 3 和图 4 可知，算法主要是通过降低铸机 1 的拉速，延长炉次 7 的浇铸时间来处理该生产扰动． 表 3 浇次计划 Table 3 Cast plan 浇次号 浇次内炉数 钢种 工艺路径 目标铸机 1 6 A BOF-LF-CC 1# 2 5 B BOF-LF-CC 1# 3 5 C BOF-LF-ＲH-CC 2# 4 5 D BOF-LF-CC 3# 5 4 E BOF-LF-CC 3# 6 7 F BOF-LF-ＲH-CC 4# 7 8 G BOF-LF-CC 5# 图 3 初始生产作业计划 Fig． 3 Original production plan 图 4 炉次延迟到达下的重计划 Fig． 4 Ｒe-planning under heat delayed arrival 实验 2 为转炉故障下的重计划． 当计划执行到 10: 55 时，转炉 1 出现故障，此时启动重计划，重计 划结果如图 5 所示． 由于生产计划编制中存在铸机 尽量提前开浇约束( 柔性约束①) ，因此在设备选择 时，炉次会选择到达目标铸机运输时间较短的设备 进行加工，这就导致计划中出现了区域对应现象． 从图 3 中可以看出: 转炉 1、2，LF1、2，ＲH1，铸机 1、2 形成一个区域; 转炉 3，LF3，ＲH2，铸机 3 形成一个 区域; 转炉 4、5，LF4、5，ＲH3，铸机 4、5 形成一个区 域． 对比图 3 和图 5 可知，转炉 1 的故障打破了这 个规律，但新的作业计划仍然满足所有的强制约束， 因此是可行的． 图 5 转炉故障下的重计划 Fig． 5 Ｒe-planning under basic oxygen furnace failure 4 结论 ( 1) 针对多约束的炼钢--连铸重计划问题，将 问题中的约束分成强制约束和柔性约束两类． 强制 约束是保证作业计划可执行的约束条件，而柔性约 束是促使作业计划更优化的约束条件． 求解算法首 先利用强制约束得出可行解，然后在可行解中利用 柔性约束找出最优解． ( 2) 针对生产计划执行过程中发生的随机扰 动，按扰动的性质对其进行分类处理: 针对小型扰 动，在保证全局计划满足强制约束的前提下，设计了 计划修复程序进行小范围调整来修改原计划; 针对 大型扰动，提出了以时间递推和遗传算法的混合算 法为核心的重计划求解方法． ( 3) 采用生产实绩数据进行的仿真实验结果表 明，提出的重计划编制方法能处理炼钢--连铸生产 过程中的典型生产扰动，并有效地制定出可执行的 重计划方案，系统具较强的现场适应性． 参 考 文 献 ［1］ Yu G，Tian N Y，Xu A J． Computer-aided simulation of steelmak￾ing-continuous casting production scheduling． J Univ Sci Technol Beijing，2009，31( 9) : 1183 ( 于港，田乃媛，徐安军． 炼钢--连铸区段生产调度与计算机 仿真． 北京科技大学学报，2009，31( 9) : 1183) ［2］ Liu Q，Huang X W，Fu P Y． Production mode optimization of a steelmaking workshop system． J Univ Sci Technol Beijing，2005， 27( 6) : 736 ·121·