.1076 北京科技大学学报 2006年第11期 初始条件下无解，结束 知：在实验数据范围内，随着计划时段的延长以及 4 数据实验 在制品种类的增加（计划时段240h,5种在制 品)，使用规则1和规则2在某些时段的安排中出 数据实验包括以下内容：检验三种规则求解 现违反库容限制的情况，其中使用规则1的安排 不同实例的情况，包括在制品种类的变化（涉及到 中，平均8.8%的时段会出现高于库容上限的情 不同的加工速率)、计划时段以及最小切换时长的 况，平均超出量为3.6%，最大超出幅度为 变化：算法运行效果则主要体现在总切换次数上， 7.85%;使用规则2的安排中，平均19.6%的时 本文用CPU运行时间表明算法的效率（以当前标 段会出现低于库容下限的情况，平均低出量为 准配置的台式机执行算法)·系统的参数如机组 6.76%,最大低出的幅度为21.65%.而使用规则 生产速率、库存范围等数据以及初始库存量等来 3(参见图2)始终能求得符合各约束条件的解，与 源于生产实际，见表1. 人工方法相比，机组切换次数平均减少13.3%. 表1实例的参数 影响计算时间的因素是计划时段和最小切换 Table 1 Parameters of the real case 时长的选取.随着计划时段的增加，算法的CPU 库名 库容上限h库容下限/外部需求速率/(th 时间在2~5s之间：最小切换时长的选取在一定 退火前库 5000 2500 程度上可以改变局部搜索的能力，但是过小的切 镀锌前库 4000 1000 40 换时长在搜索结果并不明显改进，反而会增加计 电工钢前库4000 500 33 算时间（表现较好的最小切换时长是选取B=1h, 这也极大改进了生产线计划时间的精度)，虽然 注：生产速率V0=160~200th-(生产1~5种在制品)，20 算例（初始库存不同） 算法应用启发式规则只是获得近优解，但因其具 有较高的计算效率而适用于指导实际生产计划的 通过数据计算对该算法的效果和效率分析可 制定 退火前库 镀锌前库 电上钢前库 7296 120 144 168192 216 240 计划时段h ()规则3得到的酸洗冷轧机组生产切换安排 6000 生社 4000 退火前库 镀锌前库 电工钢前库 2000 0 0 28 112 140 168 196 224 计划时段h (b)规则3得到的中间库存变化情况 图2算法对实例的求解情况（规则3） Fig.2 Solution of a real case (Rule 3) 在生产线的批量计划研究中，初始库存量对 计另外可行的生产路线，或设置流出交叉物流用 于算法的影响很大[)，而本算法可求解任意给 的下游库；对上游机组生产能力过低的情况，可以 定库存量的初始条件，只在各种物料存量都接近 采用从其他生产线流入的在制品交叉物流来确保 库容限制时机组切换较为频繁，这与实际生产情 生产设备的连续运行，使用交叉物流可以增加生 况类似， 产线上设备利用率、降低库存费用、增加生产柔 通过进一步的数据实验，还发现生产能力匹 性，但生产计划与调度的难度也加大， 配存在明显差异，并且库容取值范围小的情况下， 封闭生产系统将无法维持较长时间的连续运转， 5结论 在实际生老过程中柔取添加交物流和增抑店eco心酸洗龄轧联合机组气续机组回生产协调w 容的方法来解决能力不匹配的问题、比如对上游 中的切换问题，是进行冷轧生产计划与调度管理 机组生产能力过高的情况，可以考虑为在制品设 的关键.本文在分析冷轧生产管理特征的基础初始条件下无解‚结束． 4 数据实验 数据实验包括以下内容：检验三种规则求解 不同实例的情况‚包括在制品种类的变化（涉及到 不同的加工速率）、计划时段以及最小切换时长的 变化；算法运行效果则主要体现在总切换次数上． 本文用 CPU 运行时间表明算法的效率（以当前标 准配置的台式机执行算法）．系统的参数如机组 生产速率、库存范围等数据以及初始库存量等来 源于生产实际‚见表1． 表1 实例的参数 Table1 Parameters of the real case 库名 库容上限／t 库容下限／t 外部需求速率／（t·h －1） 退火前库 5000 2500 84 镀锌前库 4000 1000 40 电工钢前库 4000 500 33 注：生产速率 V0＝160～200t·h －1（生产1～5种在制品）‚20 算例（初始库存不同）． 通过数据计算对该算法的效果和效率分析可 知：在实验数据范围内‚随着计划时段的延长以及 在制品种类的增加（计划时段240h‚5种在制 品）‚使用规则1和规则2在某些时段的安排中出 现违反库容限制的情况．其中使用规则1的安排 中‚平均8∙8％的时段会出现高于库容上限的情 况‚平 均 超 出 量 为 3∙6％‚最 大 超 出 幅 度 为 7∙85％；使用规则2的安排中‚平均19∙6％的时 段会出现低于库容下限的情况‚平均低出量为 6∙76％‚最大低出的幅度为21∙65％．而使用规则 3（参见图2）始终能求得符合各约束条件的解‚与 人工方法相比‚机组切换次数平均减少13∙3％． 影响计算时间的因素是计划时段和最小切换 时长的选取．随着计划时段的增加‚算法的 CPU 时间在2～5s 之间；最小切换时长的选取在一定 程度上可以改变局部搜索的能力‚但是过小的切 换时长在搜索结果并不明显改进‚反而会增加计 算时间（表现较好的最小切换时长是选取B＝1h‚ 这也极大改进了生产线计划时间的精度）．虽然 算法应用启发式规则只是获得近优解‚但因其具 有较高的计算效率而适用于指导实际生产计划的 制定． 图2 算法对实例的求解情况（规则3） Fig．2 Solution of a real case （Rule3） 在生产线的批量计划研究中‚初始库存量对 于算法的影响很大［6－7］‚而本算法可求解任意给 定库存量的初始条件‚只在各种物料存量都接近 库容限制时机组切换较为频繁‚这与实际生产情 况类似． 通过进一步的数据实验‚还发现生产能力匹 配存在明显差异‚并且库容取值范围小的情况下‚ 封闭生产系统将无法维持较长时间的连续运转． 在实际生产过程中‚采取添加交叉物流和增加库 容的方法来解决能力不匹配的问题．比如对上游 机组生产能力过高的情况‚可以考虑为在制品设 计另外可行的生产路线‚或设置流出交叉物流用 的下游库；对上游机组生产能力过低的情况‚可以 采用从其他生产线流入的在制品交叉物流来确保 生产设备的连续运行．使用交叉物流可以增加生 产线上设备利用率、降低库存费用、增加生产柔 性‚但生产计划与调度的难度也加大． 5 结论 酸洗－冷轧联合机组与后续机组间生产协调 中的切换问题‚是进行冷轧生产计划与调度管理 的关键．本文在分析冷轧生产管理特征的基础 ·1076· 北 京 科 技 大 学 学 报 2006年第11期