存在时间冲突，尤其是在瓶颈工序上，单个设备上加工的任务较多，冲突相对严重， 需要在最大缓冲时间内进行冲突消解；连铸工序前可进行缓冲，各个炉次在连铸工序前的 最大等待时间为WTP，冲突消解过程步骤如下： 2.4. 1)计算连铸工序前的各个工序上的所有设备上任务间时间冲突（包括炉次计划 和检修计划）之和，视和最大者为瓶颈工序pne5d5; 2. 4. 2)将瓶颈工序上pnedt的设备1分配到的炉次计划和指定的检修计划添加到设备 1的任务集合T，并按任务开始时刻升序排列。对排序后的集合T，从尾向前一次计算相邻 任务1^与t^间的时间冲突tcin，若冲突tCiH〉0,则判断th是否是炉次计划，若是， 则该炉次计划的开始时刻提前min(WTptCi^)，该炉次在其它工序上的开始时刻提前时间 min(WTp,tCi^)； 2. 4. 3)重复步骤2. 4. 2)，直至瓶颈工序pneck上的所有设备Dp(p=pneJ遍历完毕。
4. 根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述步骤3)中遗传算法求解具体步 骤如下： 3. 1)设置遗传算法求解模型的各个参数，包括种群大小、最大迭代代数、交叉率、变异 概率，目标函数中的权重系数；根据算法参数设置中的种群大小N，随机产生N组初始解 (X,Y) = (x1；x2, ???,xm；y1；yj, ???,yn)； 3. 2)利用上述启发规则，计算每组解对应的时序调度结果，根据提出的目标函数：
计算各组解（X，Y)对应的适应值； 3.3)采用如下保优规则：若当前种群为初始解，则将适应值最大的一组解作为最优解 (x'r);若当前为迭代后的解，则判断最大适应值是否大于最优解（x#，r)对应的适应值， 若是，则将最大适应值对应的解作为最优解（X#，Y#);若否，则使用当前的最优解（X#，Y#)替 换N组解中适应度最小的一组解； 3.4)判断迭代次数是否到达预设的最大迭代代数，若是，则结束，输出最优解（X#，Y#); 若否，则转到3.5); 3. 5)迭代次数加1，根据"轮盘赌"从N组解中选取存活的N组解； 3.6)将选择的N组解，根据算法参数设置中预设的交叉率进行单点交叉操作； 3. 7)将交叉操作后的N组解，根据算法参数设置中预设的变异概率，对每组解中的变 量依次进行变异操作，转到3. 2)。
5. -种炼钢车间生产与检修计划一体化时序控制方法，包括以下步骤： 1) 设置系统信息：依次设置车间配置、钢种信息、处理时间、运输时间、缓冲时间和调 整时间；车间配置包括炼钢车间中的生产工序名称、工序的编码，以及各个工序中配置的处 理设备数量；钢种信息为当前炼钢车间生产的钢种大类以及各个大类下的具体钢种信息； 钢种大类信息包括钢种大类序号、钢种大类编码和钢种大类描述；具体钢种信息包括钢种 序号、钢种牌号、所属大类号；处理时间为各个钢种大类的钢种在每个工序上的处理时间， 数据格式包括工序编号，钢种大类序号，处理时间；运输时间为车间当前工序到达下一工序 所需花费的时间；缓冲时间为各个工序前允许等待的最大时间；调整时间为连铸机断浇后 到重新可用需要花费的时间； 2) 设置优化周期；优化周期为生产计划和检修计划时序所在的时间区间，如对于以班 次为调度周期的情况，则调度周期为8小时，即480分钟； 3) 设置生产计划：添加需要进行时序控制的生产任务，即需要生产的浇次集合，浇次 信息包括：浇次序号、连铸机序号、钢种牌号和炉数； 4) 设置检修计划：添加检修计划，检修计划信息包括：检修计划序号、检修设备编号、 设备所在工序、预计检修时长； 5) 以炼钢车间的生产任务中的各个浇次的开始时刻和各个检修计划的开始时刻作为 决策变量，建立如下的目标函数：
其中X=(Xpx2,. . .xm)为各个烧次的开始时刻组成向量，Y= (y^y2,. . .，yn)为各 个检修计划的开始时刻组成的向量；P为炼钢车间的工序集合，Dp(pGP)为工序上的加 工设备的集合，H为炉次的集合，J为检修计划的集合;Wl，w2,w3表示权重系数，公式右侧的
表示各个炉次在每一个工序前的等待时间之和，
表示检修计划的开始时刻 与其所在设备上安排的前一个炉次的结束时刻（若无，则为所在设备的可用时刻）之差的 和，
表示各个工序上的各个设备上分配的所有炉次和安排的检修计划的时间 冲突之和； 6) 采用车间调度中广泛使用的启发规则，确定各个炉次在各个工序上开始时刻，以及 各个炉次在各个工序上的加工设备；建立决策向量X，Y与各个炉次在各个工序上的开始时 刻和使用的设备之间的关系； 7)使用遗传算法求解决策向量X，Y使目标函数f(X，Y)取最大值。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤6)中具体为： 6. 1)以浇次的开始时刻向量X= (Xl，x2,...xm)，根据连铸生产工艺中浇次内的各个炉 次连续浇铸的特点，通过开浇时刻^计算该浇次1内的各个炉次在连铸机上的开始浇铸时 亥IJ，然后依次计算浇次2内的各个炉次在连铸机上的开始浇铸时刻，直至完成所有浇次内 的炉次开始时刻计算； 6. 2)根据公式sthj-pthn-ttj^p，依次计算各个炉次在连铸工序前的各个工 序上的开始时刻，其中^_表示炉次h在工序p上的开始时刻，pt表示炉次h在工序 P-1上的处理时间，〖、^表示工序p-1到下一工序p所需的运输时间； 6. 3)对各个工序上的所有炉次计划按照开始时刻升序排列，然后依次按照最早可用设 备规则、设备使用率均衡规则和最小设备序号规则确定各个炉次的使用的加工设备；计算 设备最早可用时刻的过程为：将设备上已经分配的炉次计划和指定的检修计划添加设备任 务集合，按照开始时刻升序排列，然后通过依次计算设备任务集合中的任务前后的间隔，若 该间隔大于所需分配的炉次的处理时间，则对于所遇分配的炉次，该设备的最早可用时刻 为上述间隔的开始时刻； 6. 4)通过步骤6. 1)6. 2)6. 3)处理后，各设备上分配到炉次计划和设定的检修计划，之 间可能存在时间冲突，尤其是在瓶颈工序上，单个设备上加工的任务较多，冲突相对严重， 需要在最大缓冲时间内进行冲突消解；连铸工序前可进行缓冲，各个炉次在连铸工序前的 最大等待时间为WTP，本发明中的冲突消解过程步骤如下： 6.4. 1)计算连铸工序前的各个工序上的所有设备上任务间时间冲突之和，视和最大者 为瓶颈工序PnK；k; 6. 4. 2)将瓶颈工序上pneek的设备1分配到的炉次计划和指定的检修计划添加到设备 1的任务集合T，并按任务开始时刻升序排列。对排序后的集合T，从尾向前一次计算相邻 任务1^与t^间的时间冲突tcin，若冲突tCiH〉0,则判断th是否是炉次计划，若是， 则该炉次计划的开始时刻提前min(WTptCi^)，该炉次在其它工序上的开始时刻提前时间 min(WTp,tCi^)； 6. 4. 3)重复步骤6. 4. 2)，直至瓶颈工序pnedt上的所有设备Dp(p=pneJ遍历完毕。
7. 根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤7)遗传算法求解具体步骤 如下： 7. 1)设置遗传算法求解模型的各个参数，包括种群大小、最大迭代代数、交叉率、变异 概率，目标函数中的权重系数；根据算法参数设置中的种群大小N，随机产生N组初始解 (X,Y) = (x1；x2, ???,xm；y1；yj, ???,yn)； 7. 2)利用上述启发规则，计算每组解对应的时序调度结果，根据提出的目标函数：
计算各组解（X，Y)对应的适应值； 7.3)采用如下保优规则：若当前种群为初始解，则将适应值最大的一组解作为最优解 (x'r);若当前为迭代后的解，则判断最大适应值是否大于最优解（x#，r)对应的适应值， 若是，则将最大适应值对应的解作为最优解（X#，Y#);若否，则使用当前的最优解（X#，Y#)替 换N组解中适应度最小的一组解； 7.4)判断迭代次数是否到达预设的最大迭代代数，若是，则结束，输出最优解（X#，Y#); 若否，则转到7.5); 7. 5)迭代次数加1，根据"轮盘赌"从N组解中选取存活的N组解； 7.6)将选择的N组解，根据算法参数设置中预设的交叉率进行单点交叉操作； 7. 7)将交叉操作后的N组解，根据算法参数设置中预设的变异概率，对每组解中的变 量依次进行变异操作，转到7. 2)。
【专利摘要】本发明公开了一种炼钢车间生产与检修计划一体化时序控制系统与方法，该系统包括：系统设置模块，用于各种工艺相关的参数设置；优化设置模块，用于优化周期设置和算法参数设置；时序计划模块，包括生产计划设置子模块、检修计划设置子模块和时序计划编制子模块；其中生产计划设置子模块，用于设置系统需要进行时序控制的生产任务；检修计划设置子模块，用于设置检修计划；时序计划编制子模块，用于使用遗传算法求解时序控制结果。本发明解决了目前炼钢车间调度中通过人为指定检修计划开始时刻的时序控制方式存在的不合理性、缺乏全局优化性等问题，提高了炼钢车间作业计划时序控制的科学性和实用性。
【IPC分类】G06Q10-06
【公开号】CN104573955
【申请号】CN201410854623
【发明人】梁小兵
【申请人】中冶南方工程技术有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日