Vol.27 No.2 贺东风等：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 243· 为权重系数，其中当J,,G<0时，取值为0 利用启发式规则生成初始调度 (3)交叉. 利用适应度比例方法选择两条染色体（如A 对初始调度进行编码，生成初始群体 和B)作为双亲，产生一个随机数确定染色体上的 群体中个体适应度的检测评估 两段工位链码X和X(电炉工位除外)进行交叉操 作，没有选中的工位链码遗传给后代不变. 选择 根据简化规则4，一个炉次若在1LF炉工位 处理，将不能再在2LF炉工位处理，电炉和连铸 交叉 工位同理，由此，当染色体A上的工位链码（如1 改良 LF工位链码)与染色体B上的工位链码(1LF工 位链码)进行交叉时，染色体A上的2"LF工位链 变异 码与染色体B上的21F工位链码也要同时进行 改良 交叉 (4)变异 图5混合遗传算法流程图 ①将染色体上的某段工位链码的某个基因 Fig.5 Flow chart of hybrid genetic algorithm 的炉次编码（如1'LF工位链码上的炉次编码1）与 表1实际生产与调度系统模拟数据 对应工位链码的对应炉次编码(2"LF工位链码上 Table I Scheduling system simulation results and real production 的炉次编码1作交换： data ②染色体上的某段工位链码的某个基因的 比较数据 系统模拟结果实际生产数据 炉次编码（如1LF工位链码上的炉次编码1）迁移 调度指令正确率 90% 到对应工位链码的对应位置上(2LF工位链码上 铸机平均连浇炉数/炉 e 6 铸机作业率 85% 70% 的炉次编码1前面). 设备同时在线率 84% 73% (5)改良. 染色体经过交叉和变异后，表示每个工位上 情况对调度计划实时调整和更新，该系统初步解 处理的炉次及处理顺序.利用染色体上的炉次顺 决了两流薄板坯连铸连轧流程的动态调度问题， 序，根据炉次在各个设备等待时间最小的原则及 调度系统通过现场运行，可以进一步优化系统中 工艺要求和设备的实际情况，计算出每个炉次在 的调度规则库和遗传算法的诸多参数，使系统更 每个工位上的开始处理时刻和结束处理时刻，并 适于生产实际. 且在计算过程中，以工艺要求的每炉次处理时间 为最高优先规则.由此，求出每个炉次的处理工 3 结论 位和开始、结束处理时刻，形成完整的炉次调度 根据薄板坯连铸连轧流程和一般工件加工 计划. 遗传算法的总体流程如图5所示 的调度问题的区别，提出了改良的遗传算法，并 在遗传算法中引入调度规则，最终建立了基于混 24系统运行结果 调度系统主要包括三方面功能：生产状况动 合遗传算法的两流薄板坯连铸连轧流程生产调 态监控：根据珠钢总体的生产计划，合理地、最优 度系统.该系统初步解决了珠钢两流薄板坯连铸 地进行分解及合并，形成便于操作的当班作业计 连轧流程的动态调度问题，具有一定的实用价值 划，进而编制出原始调度计划，即实现静态调度； 和推广意义. 根据生产实际对原始调度计划进行实时调整和 参考文献 更新，实现动态调度 [1]Burvenich HP.CSP sequence planning and optimization.Met 本系统在实验室模拟珠钢某一周的生产情 Min More,1999(2):4 况，运行的结果与现场生产比较如表1 [2]李霄峰，徐立云，邵惠鹤，等，柔性炼钢连铸仿真调度系统 模拟结果显示该系统可根据总的生产计划 及其关键技术.系统仿真学报.2002,142)：207 [3]朱旭东.Jcb-shop调度问题的遗传算法研究.现代计算机， 编制出优化的炉次调度计划，并能根据实际生产 2002(153):16从 〕 L2 7 N o . 2 贺 东风 等 : 基 于 混合遗 传算 法 的两 流薄 板坯 连铸 连轧 流程 生 产调度 系统 一 2 4 3 - 为 权 重系 数 , 其 中 当城 , 人 , G< o 时 , 取值 为 0 . ( 3) 交 叉 . 利 用 适 应度 比 例 方法 选 择 两条 染色 体 (如 A 和 B ) 作为双 亲 , 产 生一 个 随机数 确 定染色 体 上 的 两段 工位 链码龙 和龙 ( 电炉工位 除 外 )进行 交 叉操 作 , 没 有选 中的工 位 链 码遗 传 给后 代 不 变 . 根 据 简 化规 则 4 , 一 个 炉 次若 在 1#L F 炉 工位 处 理 , 将 不 能再 在 2气F 炉 工位 处 理 , 电炉 和连 铸 工位 同理 . 由此 , 当染 色体 A 上 的工 位链 码 (如 1 “ 计 工位 链 码 ) 与 染色 体 B 上 的工 位链 码 ( 1 # LF 工 位链 码 ) 进 行 交 叉 时 , 染色 体 A 上 的 2气F 工位 链 码 与染 色体 B 上 的 2飞 F 工位 链 码 也要 同时进 行 交叉 . (4 ) 变 异 . ① 将 染 色 体 上 的某 段 工 位 链 码 的某 个 基 因 的炉 次编 码 ( 如 1 “ LF 工 位链 码 上 的炉次 编 码 1) 与 对应 工位 链 码 的对 应 炉 次编 码 ( 2 浮 L F 工 位链 码 上 的炉 次编 码 1 ’ )作交 换 ; ② 染 色 体 上 的某 段 工 位 链 码 的某 个 基 因 的 炉次 编码 ( 如 1 岸 LF 工 位 链码 上 的炉 次编 码 l) 迁 移 到对 应 工位链 码 的对应 位 置上 (2 岸 L F 工 位链码 上 的炉 次编 码 1 ’ 前 面 ) . ( 5) 改 良 . 染 色 体经 过 交叉 和 变异 后 , 表 示每 个 工位 上 处理 的炉 次及 处 理顺序 . 利用 染色 体 上 的炉 次顺 序 , 根据 炉次 在各 个 设备 等待 时 间最 小 的原则 及 工艺 要求 和设 备 的实 际情 况 , 计 算 出每 个 炉 次在 每 个 工位 上 的开始 处 理时刻 和 结束 处 理 时刻 . 并 且在 计算 过程 中 , 以工艺 要求 的每 炉 次处 理 时 间 为最 高优 先 规 则 . 由此 , 求 出每 个炉 次 的 处理 工 位和 开 始 、 结 束 处理 时 刻 , 形 成 完整 的炉 次调 度 计划 . 遗 传 算 法 的总 体流 程 如 图 5 所 示 . .2 4 系 统运 行 结 果 调 度 系统 主 要包 括 三方 面 功能 : 生产 状 况动 态监 控 ; 根据 珠钢 总体 的生产 计划 , 合 理地 、 最 优 地进 行分解 及 合 并 , 形成 便于 操 作 的当班 作 业计 划 , 进而 编制 出原始 调度 计划 , 即 实现 静态 调度 ; 根据 生产 实 际 对 原 始调 度 计 划 进 行 实 时调 整 和 更新 , 实现 动 态调 度 . 本 系 统 在 实验 室模 拟 珠 钢 某 一 周 的生 产 情 况 , 运 行 的结 果 与现 场 生产 比较 如表 1 . 模拟 结果 显 示 该系 统 可 根据 总 的生 产 计 划 编制 出优 化 的炉 次调 度计 划 , 并能根 据 实 际生产 利用启发式规则生成初始调度 对初始调度进行编码 , 生成初始群体 群体 中个体适应度 的检测评估 选择 交叉 改良 变异 改良 图 5 混合 遗传 算法 流程 图 F ig , 5 lF o w c h a rt o f h y b r id g e n e it e a lg o r i t h m 表 1 实 际生产 与调 度系 统模 拟数据 aT b le 1 S e h e d u li n g s y s t e m s加 u l a ti o n re s u l ts a n d re a l P ro d “ c it o n d a t a 比较 数据 系 统模 拟结 果 实 际 生产 数据 调 度指令 正 确 率 铸 机平均 连 浇炉数 / 炉 铸机 作业率 设 备 同时在线 率 8 5% 84 % 7 0 % 7 3 % 情况对 调度 计划 实时 调整和 更 新 , 该系 统初 步解 决 了两流 薄板 坯连 铸连 轧流 程 的动 态调 度 问题 . 调度 系统 通过现 场 运行 , 可 以进一 步优 化系 统 中 的调度 规 则库 和遗 传算 法 的诸 多参 数 , 使系 统更 适 于 生产 实 际 . 3 结论 根 据 薄 板 坯 连 铸 连 轧 流 程 和 一般 工 件加 工 的调 度 问题 的区 别 , 提 出了改 良的遗 传算 法 , 并 在遗传 算 法 中引入 调度 规 则 , 最 终建立 了基 于混 合遗 传 算 法 的 两流 薄 板 坯 连 铸连 轧 流 程 生 产调 度系 统 . 该系 统初 步 解决 了珠 钢两 流薄 板坯 连铸 连轧 流程 的动 态 调度 问题 , 具 有一 定 的实用 价值 和推 广 意义 . 考 文 献 B i让、 e n i e h H F C S P s e qu e n e e p l an in g an d o P t i m iaz ti o n . M e t M in M o er , 19 9 9 ( 2 ) : 4 李霄 峰 , 徐 立云 , 邵惠 鹤 , 等 . 柔 性炼钢 连铸 仿真调 度系 统 及其 关键 技术 . 系 统仿 真学 报 , 2 0 0 2 , 14 (2 ) : 2 0 7 朱旭 东 . oJ b 一 s h oP 调度 问题 的遗 传算法研究 . 现 代计算 机 , 2 0 0 2 ( 1 5 3 ) : 16 参l123[]