D0I:10.13374/i.issm1001-一053x.2005.02.058 第27卷第2期 北京科技大学学报 Vol.27 No.2 2005年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr,2005 基于混合遗传算法的两流薄板还 连铸连轧流程生产调度系统 贺东风田乃媛 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要首先建立了两流薄板坯连铸连轧流程生产调度规则库，然后根据该生产流程的特 点，提出了遗传算法新的编码、交叉、变异操作及改良的概念，并在遗传算法的初始种群建立 和改良过程中引入调度规则.在此基础上，利用调度规则和遗传算法相结合的混合遗传算法 建立了两流薄板坯连铸连轧流程生产调度系统。该调度系统可以较好地解决两流薄板坯连 铸连轧流程的动态调度问题，进一步优化生产组织、 关键词薄板坯：连铸连轧；生产管理：动态调度；混合遗传算法 分类号T℉087：TP319 薄板坯连铸连轧工艺具有物流关联性强、替 制和最大连浇、最短等待时间等调度目标，仅仅 代性差、约束条件多等特点，其生产调度的复杂 解决炉次的处理工位和处理顺序是不够的，需要 性在于，炼钢和轧钢之间没有冷坯库、步进式加 确定每个炉次在每个工位的开始、结束处理时 热炉等长时间缓冲设备，各生产设备不具有缓冲 刻，为此需要开发出新的遗传算法.本调度系统 能力或缓冲能力很小，因此难以调整生产节奏以 采用遗传算法和调度规则相结合的混合遗传算 保证工序间的生产组织最佳四. 法为珠钢解决两流薄板坯连铸连轧流程的生产 两流薄板坯连铸连轧流程的生产调度是一 调度问题 种多工件、多工序、多机和多目标的特殊的Job Shop调度问题.Job-Shop调度问题是NP完全问 1调度模型 题中最困难的问题之一，利用遗传算法解决Job Shop调度问题己成为一个研究热点倒.一般工件 珠钢两流薄板坯连铸连轧流程主要工位及 加工的调度问题只要确定每台机床上加工工件 工艺路径如图1. 的顺序，然后根据尽早加工的原则，就可以确定 根据珠钢两流薄板坯连铸连轧流程的特点， 每一工件每一道工序的加工起始时间.由此，利 首先对流程的生产调度作如下简化： 用遗传算法解决加工工件的顺序就能得到问题 (1)整条生产线简化为如图1所示的8个主要 的解.而薄板坯连铸连轧流程具有钢水温降等限 工位.因为中间的运输时间和辅助工序的操作时 1电炉 1LF炉 1'连铸机 两流棍底式 加热炉 精轧机组 2电炉 2LF炉 2连转机 主要工艺路径 一次要工艺路径 图1珠钢两流薄板坯连铸连轧流程主要工位及工艺路径 Fig.1 Flow chart of the CSP production line in Zhusteel of China 收稿日期：2004-05-23修回日期：2005-01-17 基金项目：国家经贸委资助课题No.01BK-099-01) 作者简介：贺东风(1975-)，男，博士研究生第 2 7 卷 第 2 期 2 0 0 5 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 JO u r n a l o f U n iv e r s i ty o f S e i e n e e a n d Te e h n o l o gy B e ij i n g V b l . 2 7 N o . 2 AP r. 2 0 0 5 基于 之曰 之蕊 I 仁匕 二刁遗传算法 的两流薄板坯 连铸连轧流程生产调度 系统 贺 东风 田 乃 媛 北 京科技 大学 冶金 与生 态工 程学 院 , 北京 10 0 0 83 摘 要 首 先建 立 了两流 薄板 坯连 铸连 轧 流程 生产 调度 规则 库 . 然后 根据 该 生产 流程 的特 点 , 提 出了 遗传 算法 新 的编码 、 交叉 、 变异操 作及 改 良的概 念 , 并在 遗传 算法 的初 始种 群 建立 和 改 良过 程 中引入 调度 规则 . 在此 基础 上 , 利用 调度规 则和 遗 传算 法相 结合 的混合 遗传 算法 建立 了两 流 薄板坯 连铸 连 轧流程 生产 调度 系 统 . 该调 度 系统可 以较 好 地解 决 两流 薄板坯 连 铸连 轧流 程 的动态 调度 问题 , 进 一步 优化 生产 组织 . 关键 词 薄 板坯 ; 连铸 连 轧 ; 生产 管 理 ; 动 态调 度 ; 混 合遗 传 算法 分类 号 T F 0 8 7 : T P 3 19 薄板 坯连 铸 连 轧工 艺具 有 物流 关联 性 强 、 替 代 性差 、 约束 条 件 多等 特 点 . 其 生产 调 度 的 复杂 性在 于 , 炼钢 和 轧钢 之 间 没有 冷坯 库 、 步进 式 加 热炉 等 长时 间缓 冲 设备 , 各 生产 设备 不具 有 缓冲 能 力或缓 冲 能力 很 小 , 因此 难 以调整 生产 节奏 以 保 证工 序 间 的生 产组 织 最佳 `日 . 两流 薄板 坯 连 铸 连 轧 流 程 的生 产 调 度 是 一 种 多工 件 、 多工 序 、 多机 和 多 目标 的特 殊 的 Job 一 hS op 调度 问题 `ZI . oJ 卜 Sh叩 调度 问题是 N’I, 完 全 问 题 中最 困难 的 问题 之一 , 利用遗传 算法解 决 J o b 一 hS op 调 度 问题 已 成 为 一个 研 究热 点`33一般 工 件 加 工 的调 度 问题 只 要 确 定 每 台机 床 上 加 工 工 件 的顺 序 , 然 后 根据 尽 早 加 工 的原 则 , 就 可 以 确 定 每 一 工件每 一 道工 序 的加 工起始 时 间“ , . 由此 , 利 用 遗传 算 法 解 决加 工 工 件 的顺序 就 能得 到 问题 的解 . 而 薄板 坯连 铸连 轧 流程 具有 钢水 温降等 限 制 和最 大 连浇 、 最 短 等待 时 间等调 度 目标〔5, , 仅仅 解 决 炉次 的处 理 工位 和处 理顺 序 是 不够 的 , 需要 确 定每 个 炉 次 在 每个 工 位 的开 始 、 结 束 处 理 时 刻 , 为 此 需要 开 发 出新 的 遗传 算 法 . 本调 度 系 统 采 用 遗 传 算 法 和 调度 规 则相 结 合 的混 合 遗 传 算 法 为珠 钢 解 决 两 流 薄板 坯 连 铸 连 轧 流 程 的 生 产 调 度 问题 . 1 调 度 模型 珠 钢 两 流 薄 板 坯 连 铸 连 轧 流 程 主 要 工 位 及 工 艺 路径 如 图 1 . 根据 珠 钢 两流 薄 板坯 连铸 连 轧 流程 的特 点 , 首 先 对流 程 的 生产 调 度 作如 下 简化 : ( l) 整 条 生产 线 简化为如 图 1所 示 的 8 个 主要 工 位 . 因为 中 间的运输时 间和 辅助 工 序 的操 作 时 1 “ 电炉 犷L F 炉 : 巨函口 2 洲电炉 2 #连 铸机 - 一 一 一 次要工 艺路径 图 1 珠钢 两流 薄板 坯连 铸连 轧流 程主要 工位 及工 艺路 径 F ig . 1 lF o w e h a rt o f th e C S P P or d u c ti o n li n e i n Z h u s et e l o f C h i n a 收稿 日期 : 2 0 0 4刁5一3 修 回 日期 : 2 0 0 5刁 1 一 1 7 基 金项 目 : 国家经 贸委 资助课题伽以01 B K 一 09 9 一 0 1) 作 者简 介 ; 贺 东风 ( 197 5一) , 男 , 博士 研究生 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2005. 02. 058