一种冷轧电镀锌机组钢卷排序方法及系统

摘要

一种冷轧电镀锌机组钢卷排序方法及系统，属于金属材料加工信息技术领域，本发明方法除了考虑相邻钢卷的后处理方式、宽度、厚度等物理参数的跳跃最小化以外，还考虑了钢卷选择对整个生产计划中的后处理方式、宽度、厚度变化对生产系统稳定性所产生的影响，从而使得生产设备的调整也将变少，从而使得钢卷的生产能够平稳顺利的进行，使生产过程更加合理；将本发明方法利用冷轧电镀锌机组钢卷排序系统控制钢卷的生产顺序，与人工确定的生产顺序结果相比，平均降低切换次数31.51％，有效减少了生产设备的频繁调整，从而提高了产品的质量，提高企业效益。

主权项

一种冷轧电镀锌机组钢卷排序方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：描述工艺工程，确定工艺过程的约束条件；步骤2：根据电镀锌机组当前状态对钢卷进行选取，方法为：根据当前机组状态以及库存和前道机组生产情况，选取电镀锌机组待加工钢卷：首先，判断机组当前采用哪种后处理液k′，并计算该后处理液累计加工钢卷量根据系统设置的后处理液额定加工能力范围确定该后处理液当前可加工钢卷量Q等于如果则钢卷选取步骤如下：步骤2.1：判断机组当前加工情况，确定当前制定生产顺序的前一生产顺序中最后一个钢卷的宽度，即当前加工辊可用宽度上限W^A；步骤2.2：根据电镀锌机组在库钢卷量及前道供料产线的加工情况，确定当前生产期内，可利用钢卷量，并就其要求的后处理方式对钢卷进行分类，计算要求采用后处理方式k进行加工，宽度不大于W^A的可利用钢卷的累计吨数W_k，并进行如下判定：如果W_k≤Q，则将所有要求采用后处理方式k进行加工，宽度不大于W^A的钢卷进行收池，记录所有相关钢卷号；如果W_k>Q，则从要求采用后处理方式k进行加工，宽度不大于W^A的钢卷进行挑选，挑选方法为：步骤2.2.1：若该钢卷集合中不存在宽度大于等于W^A+L^W的钢卷，则从最窄钢卷开始收池，直到新加入钢卷将导致当前计划累计收池钢卷量超过步骤2.2.2：若该钢卷集合中存在宽度大于等于W^A+L^W的钢卷，计算宽度不小于W^A+L^W的钢卷累计吨数W′；如果从宽度不小于W^A+Lw的最宽钢卷开始进行收池，直到新加入钢卷将导致当前计划累计收池钢卷量超过否则，将宽度不小于W^A+L^W的钢卷全部收池，并从宽度小于W^A+L^W的最窄钢卷进行收池，直到当前计划累计收池钢卷量超过步骤2.2.3：若已选钢卷总重不满足钢卷加工计划最小排产量，选择其他后处理方式的钢卷，按照后处理代码递增的顺序，从后处理方式g=k+1的钢卷进行收池，收池量上限$U^{\prime }=U-(U_{k^{\prime }}^P-W_{k^{\prime }}^P):$(1)若后处理方式g的可利用钢卷总量W_g≥U′，从后处理方式g的钢卷集合中最窄的钢卷进行收池，直到累计收池钢卷量超过U停止；(2)若后处理方式g的可利用钢卷总量W_g<U′，则将后处理方式g的所有钢卷进行收池，更新k=k+1，U′=U′‑W_g，跳到步骤2.2.3；其中，步骤2.2.3(2)所述的当前收池后处理方式k若为最大后处理代码，则更新k为最小后处理代码；当前收池后处理方式g为当前机组收池钢卷的后处理代码；如果则钢卷选取步骤如下：步骤2‑1：判断机组当前加工情况，确定当前制定计划的前计划最后一个钢卷的宽度，即当前加工辊可用宽度上限W^A；步骤2‑2：根据电镀锌机组在库钢卷量及前道供料产线的加工情况，确定当前计划期内，可利用钢卷量，并就其要求的后处理方式对钢卷进行分类，计算要求采用后处理方式k进行加工，宽度不大于W^A的可利用钢卷的累计吨数W_k，并进行如下判定：如果W_k≤U，则将所有要求采用后处理方式k进行加工，宽度不大于W^A的钢卷进行收池，记录所有相关钢卷号；如果W_k>U，则从要求采用后处理方式k进行加工，宽度不大于W^A的钢卷进行挑选：步骤2‑2‑1：若该钢卷集合中不存在宽度大于等于W^A+L^W的钢卷，则从最窄钢卷开始收池，直到新加入钢卷将导致当前计划累计收池钢卷量超过U；步骤2‑2‑2：若该钢卷集合中存在宽度大于等于W^A+L^W的钢卷，计算宽度不小于W^A+L^W的钢卷累计吨数W’；如果W′≥U，从宽度不小于W^A+L^W的最宽钢卷开始进行收池，直到新加入钢卷将导致当前计划累计收池钢卷量超过U；否则，将宽度不小于W^A+L^W的钢卷全部收池，并从宽度小于W^A+L^W的最窄钢卷进行收池，直到当前计划累计收池钢卷量超过U，停止；步骤2‑2‑3：若已选钢卷总重不满足钢卷加工计划最小排产量，选择其他后处理方式的钢卷，按照后处理代码递增的顺序，从后处理方式g=k+1的钢卷进行收池，收池量上限U′=U‑W_k：(1)若后处理方式g的可利用钢卷总量W_g≥U′，从后处理方式g的钢卷集合中最窄的钢卷进行收池，直到累计收池钢卷量超过U停止；(2)若后处理方式g的可利用钢卷总量W_g<U′，则将后处理方式g的所有钢卷进行收池，更新k=k+1，U′=U′‑W_g，跳到步骤2‑2‑3；步骤3：设置电镀锌机组初始钢卷加工顺序：对收池钢卷进行分类，同后处理方式的钢卷构成一个簇，对于任一钢卷簇，钢卷从厚到薄或从薄到厚进行排序所获得的簇内钢卷排序的总切换费用最小；对于两个连续的簇，如果前一个簇内的钢卷从薄到厚或从厚到薄进行排序，那么后一个簇内的钢卷从厚到薄或从薄到厚进行排序，如此一来，后一个簇中最厚或薄的钢卷将在前一个簇中最厚或薄的钢卷紧后进行加工，方法如下：步骤3.1：初始化当前后处理方式k为收池钢卷中最小的后处理代码；步骤3.2：若所有后处理方式钢卷均已排序，则已获得初始钢卷加工顺序，并输出结果；否则，跳到步骤3.3；步骤3.3：将后处理方式k钢卷从宽到窄进行排序，并将后处理方式钢卷按照宽度进行分类，形成g个钢卷集合Ω_k1，Ω_k2，...，Ω_kg；步骤3.4：对钢卷集合Ω_k1，Ω_k2，...，Ω_kg中钢卷分别进行排序，形成两个钢卷排序序列，其中，第一序列获得方法：对于标号为奇数的钢卷从厚到薄进行排序，对于标号为偶数的钢卷从薄到厚进行排序；第二序列获得方法：对于标号为奇数的钢卷从薄到厚进行排序，对于标号为偶数的钢卷从厚到薄进行排序，对上述两种序列进行比较，将总体稳定性缺损最小的钢卷加工顺序设定为电镀锌机组初始钢卷加工顺序S^I；步骤4：对电镀锌机组钢卷加工顺序进行实时修正，方法为；步骤4.1：初始化系统稳定性修正方法的参数，将当前的电镀锌机组钢卷加工顺序S^B设定为S^I；获取当前选取钢卷集合CS以及当前可利用钢卷集合CA，其中，CS是所有已列入当前电镀锌机组钢卷加工顺序的钢卷集合，CA是所有在库或者基于前道机组加工情况已确定可及时送达、但没有列入当前电镀锌机组钢卷加工顺序的钢卷集合，|CS|为当前选取钢卷集合CS中钢卷的数目，|CA|为当前可利用钢卷集合CA中钢卷的数目；获取当前电镀锌机组钢卷加工顺序S^B对应的钢卷加工顺序m₁，m₂，...，m_|CS|，其中，m_i为当前电镀锌机组钢卷加工顺序中第i个进行加工的钢卷，设定稳定性评价指标值f(S)，公式为：${f\left(S\right)\lambda }_1\times \underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}(c_{\mathrm{ij}}^P+c_{\mathrm{ij}}^W+c_{\mathrm{ij}}^T)x_{\mathrm{ij}}+{\lambda }_2\times \underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{p}_i{y}_i---\left(15\right)$式中，稳定性评价指标值f(S)为钢卷加工顺序S的系统稳定性惩罚值，惩罚值越小钢卷排序方案越稳定可行；步骤4.2：计算当前电镀锌机组钢卷加工顺序S^B的稳定性评价指标值f(S^B)；步骤4.3：确定当前电镀锌机组钢卷加工顺序S^B的候选修正集合P，获取钢卷加工顺序的修正方法为：(1)插入钢卷：在不违反机组的生产能力限制约束及后处理集批量约束的前提下，通过在当前钢卷加工顺序中插入新的钢卷h，获得候选修正钢卷加工顺序，新加入钢卷h在钢卷加工顺序中所处位置应满足系统设定工艺约束(2)‑(11)；(2)删除钢卷：在不违反机组的生产能力限制约束及后处理集批量约束的前提下，通过在当前钢卷加工顺序中删除钢卷m_i，且i＝1，2，...，|CS|，要求保证删除钢卷m_i后，钢卷m_i‑1和钢卷m_i+1的宽度、厚度切换幅度不违反约束(10)、(11)，稳定性评价指标值较低候选修正钢卷加工顺序；(3)调整钢卷选择方案：在不违反机组的生产能力限制约束、后处理集批量约束及系统设定工艺约束(2)‑(11)的前提下，通过交换当前钢卷加工顺序中钢卷CS中钢卷与当前可利用钢卷集CA中钢卷，获得稳定性评价指标值较低候选修正钢卷加工顺序；(4)调整钢卷加工顺序：在不违反机组的生产能力限制约束及后处理集批量约束的前提下，通过当前钢卷加工顺序的交换邻域、2‑opt邻域，调整当前钢卷加工顺序中钢卷的位置，获得稳定性评价指标值较低候选修正钢卷加工顺序；其中，所述的当前钢卷加工顺序的交换邻域是指：保证不违反系统设定工艺约束(2)‑(11)的前提下，交换电镀锌机组钢卷加工顺序中的任意两个钢卷的位置所获得的所有可行钢卷排序方案的集合；2‑opt邻域是指：保证不违反系统设定工艺约束(2)‑(11)的前提下，通过变换电镀锌机组钢卷加工顺序中的任意两个钢卷切换方式所获得的所有可行钢卷排序方案的集合；步骤4.4：建立钢卷加工顺序修正方案参考集，把当前候选修正集合P中稳定性评价指标值较好的前b₁个候选修正方案加入参考集，即RefSet={x¹，...，x^b1}，并将这b₁个候选修正方案从候选修正集合P中移除，对当前候选修正集合P中的每一个候选修正方案，计算它与参考集中当前钢卷排序方案的最小距离；把与参考集最小距离最大的钢卷加工顺序候选修正方案加入到参考集RefSet，并把它从候选修正集合P中移除，重复这一过程b₂次，这样，当前的参考集RefSet={x¹，...，x^b}，b=b₂+b₂；步骤4.5：利用钢卷排序方案的组合方法，基于参考集RefSet中任意一对钢卷加工顺序，生成b(b‑1)个新钢卷修正方案，对于新生成的修正方案进行改进，利用步骤4.3(1)‑(4)获得稳定性更好的候选钢卷排序修正方案；所述的钢卷排序方案的组合方法，过程为：首先，对比两个钢卷加工顺序的钢卷选择情况，获取共有选择钢卷集合；其次，确定共有选择钢卷的加工位置，若其具有相邻关系的钢卷为共有选择钢卷，采用系统稳定性较好的钢卷加工顺序中的邻接关系，若其具有相邻关系的钢卷为非共有选择钢卷，则从非公有钢卷中试探插入原位置，获得总体评价较好的钢卷加工顺序；步骤4.6：更新候选修正集合P，用新生成的稳定性较好的候选钢卷排序修正方案替换候选修正集合P中稳定性较差的解；步骤4.7：若候选修正集合P中的最好的候选修正方案连续不更新次数达到无改进迭代次数上限，则停止，将候选修正集合P中评价值最好的候选修正方案选为当前修正方案；否则，跳到步骤4.4。