一种基于准时制的炼钢生产计划时间并行顺推编制方法

摘要

本发明公开了一种基于准时制的炼钢生产计划时间并行顺推编制方法。在建立以工位、工序、运输线为基本元素的炼钢生产工艺流程网络底层对象模型和考虑各钢种作业时间和运输时间正态分布规律基础上，将“连浇”约束计算的各炉次开始浇注时间视为交货期，基于工序倒推所得各炉次在各工序上的开始作业时间作为计划编制的参考目标时间点，当时间并行顺推计算出各炉次的开始与结束作业时间后，由工位选择规则为各炉次分配合适的加工工位，再参照参考目标时间由炉次作业时间调整策略来调整和确定各炉次在各工序相应工位上的开始和结束作业时间。此方法能快速编制出可执的且实现连浇生产的作业计划与调度方案，对炼钢生产作业计划与调度优化具有较强的通用性和广泛的适用性。

主权项

1.一种基于准时制的炼钢生产计划时间并行顺推编制方法，其特征在于：根据炼钢连铸生产工艺流程与生产组织模式，建立以工位、工序、运输线为基本元素来表征实际生产中工位、工序和产品加工工艺路线的炼钢连铸生产工艺流程网络底层对象模型，在考虑各钢种作业时间和运输时间正态分布规律基础上，将由“连浇”约束计算所得各炉次的开始浇注时间视为交货期，各炉次的开始浇注时间基于工序倒推所得各炉次在各工序上的开始作业时间作为计划编制的参考目标时间点，由时间并行顺推计算出各炉次的开始与结束作业时间后，由工位选择规则为各炉次分配合适的加工工位，再参照参考目标时间来调整和确定各炉次在各工序相应工位上的开始和结束作业时间，以保证各炉次能按时浇注即准时交货，快速编制出可执的且实现连浇生产的作业计划与调度方案，具体包括以下步骤：步骤1：读取生产工艺流程网络底层对象模型，接收炼钢连铸生产批量计划，即炼钢生产的浇次计划和炉次计划，读取烧次计划中所涉及的加工钢种在各工序上的加工时间和在各工序间运输时间的正态分布参数；步骤2：进行开浇时间搜索：由各搜索算法搜索或由人工设置各连铸机的开浇时间；步骤3：进行连浇计算，由各连铸机的开浇时间，以“连浇原则”，由炉次i在连铸工序k#连铸机上的开始作业时间x_i，M，k、平均浇注时间t_i，M，k以及与后一炉次i′开始浇注的时间间隔σ_i，M，k，通过式(1)来计算炉次i′的开始浇注时间x_i′，M，k，依此方法计算出各炉次在连铸机上的开始和结束浇注时间，此时间视为交货期；x_i′，M，k＝x_i，M，k+t_i，M，k+σ_i，M，k(1)步骤4：基于工序时间倒推计算，根据各炉次在连铸机上的开始浇注时间，基于工序时间倒推，由式(2)～式(4)分别计算各炉次在各工序上的目标开始作业时间最早开始作业时间最晚开始作业时间以指导时间并行顺推中各炉次在工序上加工时间和工序间运输时间的选择，式中x′_i，j为炉次i在工序j上的目标开始作业时间；分别为炉次i在工序上的作业时间、最短作业时间、最长作业时间；分别为炉次在工序j与紧前工序的运输时间、最短运输时间、最长运输时间，$x_{i,\bar{j}}^{\prime }=x_{i,j}^{\prime }-d(j,\bar{j})-t_{i,\bar{j}}---\left(2\right)$$x_{i,\bar{j}}^E=x_{i,j}^{\prime }-d{(j,\bar{j})}_{\mathrm{Max}}-t_{i,\bar{j}}^{\mathrm{Max}}---\left(3\right)$$x_{i,\bar{j}}^L=x_{i,j}^{\prime }-d{(j,\bar{j})}_{\mathrm{Min}}-t_{i,\bar{j}}^{\mathrm{Min}}---\left(4\right)$步骤5：沿生产工艺流程时间顺推，以式(2)计算所得各炉次在炼钢工序上的目标开始作业时间为计划制订时钢水进入炼钢工序的节奏，并沿生产流程，以式(5)进行各炉次的时间顺推，式中x_i，j、x_i，j分别表示炉次i在工序j和紧后加工工序j的开始作业时间；t_i，j为炉次i在工序j上的平均作业时间；d(j，j)为炉次i在工序j与工序j之间的运输时间；μ_i，j为炉次i在工序j作业前的允许等待时间，x_i，j＝x_i，j+t_i，j+d(j，j)+μ_i，j(5)在上述的相邻工序间炉次时间并行顺推方法中，在相邻工序间，根据式(5)从当前作业工序j顺推计算各炉次在紧后工序j上的开始作业时间后，并不立即给炉次选择加工工位，而只依据表征生产流程中工序与工位间相互逻辑关系的底层对象模型，由炉次当前作业工位的后继工位与炉次生产工艺路径匹配，确定出在紧后工序j上的可用工位集合，并存储到工序的预分配加工任务集合中。当作业工序j(j＜M)上所有炉次都完成上述操作后，才为当前工序j的后一工序(j+1)上的所有炉次分配合适的加工工位。步骤6：合适加工工位分配，将工序(j+1)上所有炉次按开始作业时间从早到晚排序，再采用工位选择规则选择合适加工工位。进行工位分配时，应满足的约束主要有：(1)每一炉次最多被分配到各工序中的一个工位上加工；(2)同一工位上，相邻炉次只有等前一炉次加工完成后才能加工后一炉次；(3)各炉次在工序作业前的等待时间在最大允许等待时间范围内等工艺约束条件。步骤7：起止作业时间调整与确定，经上一步选择合适的作业工位后，根据目标时间，由时间调整规则确定各炉次的开始与结束作业时间，工位上炉次开始作业时间调整策略为：当炉次i的开始作业时间早于该工位上紧前炉次i的作业结束时间(即工位的最早可用时间)，采用规则1调整炉次i′的开始作业时间；当炉次作业时间冲突消解后，将炉次i′开始作业时间x_i′，j，k与参考目标开始作业时间x′_i′，j比较，如果x_i′，j，k-x′_i′，j＜0，说明炉次i′在其目标开始作业时间之前就到达作业工序，则采用规则2修正x_i′，j，k；如果x_i′，j，k-x′_i′，j＞0，说明炉次i′在其目标开始作业时间之后才能到达目标工位，需采用规则3修正；步骤8：当所有炉次在各加工工序上选择了合适的作业工位，并确定了开始与结束作业时间，输出炼钢-连铸生产作业计划方案。