专利名称：确定多道加工工序阵列序列的系统和方法
技术领域：
本发明涉及确定多道加工工序阵列序列的系统。确切地说，本发明涉及的系统确定多道加工工序阵列序列，以便阵列序列能够使预定序列约束下的效率最高。
背景技术：
到目前为止，炼钢厂一直在通过热轧工艺生产多种厚度和尺寸的钢板。在热轧工艺中，轧钢机的工作辊组上下夹持的、称为板坯的厚钢板经过延伸就从板坯生产出称为带材卷的薄钢板。如此生产的带材卷的表面品质取决于工作辊的表面状态。此外，使用一定的工作辊组一块接一块地轧制多块厚板使工作辊的表面状态逐渐恶化。因为这种原因，优选情况下要求高品质的钢板轧制用保持轧辊常新的工作辊组完成。
此外，轧制钢板常常可能在工作辊表面上留下宽度如同板材的凹槽。所以，由早先轧制的较窄钢板在工作辊表面上留下的凹槽常常可能在后来轧制的较宽钢板的表面上留下表面缺陷。不仅如此，轧制设备等的规范在一定范围内限制了接连轧制的两块钢板之间可能的厚度差异。更有甚者，较薄的钢板尤其不能大量地接连轧制，以便防止工作辊耐用性退化。从以上情况可见，为了保持钢板的品质和提高生产率，应当满足钢板轧制工序的多种约束。
日本专利申请公开号2000-167610[专利文献2]日本专利申请公开号2004-209495发明内容[本发明要解决的问题]
对于通过计算在一定约束下确定目标序列的问题已经进行了若干研究。此类问题称为调度问题。不过，常规调度问题的构架难以处理热轧工艺中的调度问题，因为问题和施加到工艺上的多种约束比如上述的约束规模大。为了在可行的时间内解决大规模问题，常规的已知方法是首先寻求一种可行解决方案，它虽然不是最佳但是满足这些约束，然后逐步地改进该可行解决方案。然而，在热轧工艺的情况下，就是寻求一种可行解决方案往往也很困难。更准确地说，仅仅寻求即使不是最佳但能满足不同特征的许多约束的解决方案往往也很困难。这些约束包括例如局部约束，比如定义将要接连轧制的钢板之间的关系。这些约束也包括全局约束，比如通过反映工作辊耐用性而对钢板加工工序进行排序。
在这些情况下，本发明的目的是提供能够解决上述问题的系统、方法和程序。通过对权利要求书范围内若干独立权利要求所叙述的特征进行组合而实现这种目的。此外，从属权利要求定义本发明更优选的具体实例。
为了解决以上问题，本发明提供了用于确定多道加工工序的阵列序列的系统，每道加工工序都加工钢板。在所述系统中，在每道加工工序和每道其他加工工序之间定义基于每道加工工序第一属性的第一序列约束和基于每道加工工序第二属性的第二序列约束。所述系统包括分类部件、粗略调度部件、判断部件和详细调度部件。分类部件根据第一属性的属性值将多道加工工序分类成多个群，并且将包括在每个群中的若干加工工序都安排在满足第二序列约束的序列中。粗略调度部件把第一序列约束视为多个群之间的约束，并且把多个群安排在使钢板加工效率最高的序列中。判断部件判断在第一群阵列中的最后一道加工工序和安排在第一群之后的第二群阵列中的第一道加工工序之间是否满足第二序列约束。如果未满足第二序列约束，详细调度部件搜索以第一群阵列中的最后一道加工工序和第二群阵列中的第一道加工工序中的每一道满足第二序列约束的另一道加工工序。然后，详细调度部件把搜索出的加工工序安排在第一群之后和第二群之前。此外，本发明提供了利用所述系统确定阵列序列的方法，以及使信息加工装置用作所述系统的程序。
注意，上述本发明的概况不是包括本发明全部必要特征的列举，这些特征的任何子组合都可以包括在本发明中。
根据本发明能够比过去更有效地确定使钢板加工效率最高的加工工序阵列序列。
图1显示了钢板加工装置10的整体结构；图2显示了属性存储单元150的数据结构实例；图3显示了问题存储单元160的数据结构实例；图4显示了加工工序的序列实例；图5显示了序列确定系统140的功能结构；图6显示了分类部件500的功能结构；图7显示了详细调度部件530的功能结构；图8显示了组成一个回合的多个区块的具体实例；图9是将多个群分配给多个区块的工艺概念图；图10是产生满足群间约束的详细调度表的工艺概念图；图11显示了通过加工工序分类而将它们安排在群中的流程图；图12显示了步骤S1000中的详细过程；图13显示了步骤S1030中的详细过程；图14显示了用作序列确定系统140的信息处理装置400的硬件配置实例；图15显示了使用序列确定系统140提供服务的提供方法的实例。
具体实施例方式
以下将使用实施例介绍本发明，尽管在权利要求书范围内所叙述的本发明不限于所述实施例。而且，实施例中所介绍的所有组合对本发明的解决方法并非都是不可缺少的。
图1显示了钢板加工装置10的整体结构。钢板加工装置10通过响应用户指令顺序地加工多块钢板而生产多片薄钢板。钢板加工装置10包括工作辊110、选择设备130、序列确定系统140、属性存储单元150和问题存储单元160。厚钢板100由工作辊110加工，它从上下夹持厚钢板100并使其轧制穿过以生产薄钢板120。选择设备130根据序列确定系统140确定的序列在多块厚钢板200之中顺序地挑选厚钢板100。如此选出的厚钢板100然后经历工作辊110的轧制加工。
多道加工工序的每一道都对多块厚钢板200之一进行加工，每道加工工序都具有多种属性。这些属性的实例是已经通过轧制加工的成品薄钢板的厚度、宽度和表面品质。每种属性的属性值都可以写入在例如贴在厚钢板200上的属性标签210中。同时，属性存储单元150存储每种属性的属性值，使这些属性值与多道加工工序中对应的一道相关联。此外，在每道加工工序和每道其他加工工序之间也定义序列约束。根据每道相关的加工工序具有的若干属性定义序列约束。问题存储单元160存储序列约束。
不仅如此，问题存储单元160存储计算表明钢板加工效率的指标值的函数。这种函数用作在确定加工工序阵列序列时查找最大化指标的目标函数。序列确定系统140安排多道加工工序到满足问题存储单元160中存储的若干序列约束并且使目标函数值最大化的序列中。序列确定系统140向选择设备130输出加工工序的阵列序列。
图2显示了属性存储单元150的数据结构实例。属性存储单元150存储着每道加工工序上的识别信息(工序ID)和每道加工工序每种属性的属性值，同时工序ID和属性值都与多道加工工序中对应的一道相关联。每道加工工序的属性都包括已经通过轧制加工的(后文简称为“轧制后”)成品薄钢板的属性。这样的属性的实例是轧制后薄钢板的类型、宽度、厚度、长度和张力。薄钢板的厚度是本发明第二属性的实例，在每道对应加工工序中所轧制的薄钢板的轧制后厚度显示为其属性值。薄钢板的宽度是本发明第三属性的实例，并且显示为其属性值的是在每道对应加工工序中所轧制的薄钢板的轧制后宽度。
此外，加工工序的属性可以包括用于检验轧制后薄钢板的检验代码、薄钢板的交货日期以及加工工序必须满足的品质类别。品质类别是本发明第一属性的实例，并且显示为每道对应加工工序属性值的是以下工序的任何一道困难的加工工序(D)、恢复加工工序(R)、优质加工工序(S)和任何其他类型的加工工序(O)。注意，困难的加工工序(D)损害了工作辊110的耐用性。恢复加工工序(R)恢复工作辊110的耐用性。优质加工工序(S)必须生产出优于预定标准品质的薄钢板。注意，在属性存储单元150中不必存储品质类别本身，品质类别可以根据其他属性确定，比如薄钢板的厚度、张力和检验代码。
图3显示了问题存储单元160的数据结构实例。问题存储单元160存储着根据每种属性在每道加工工序和另一道加工工序之间所定义的序列约束。例如，问题存储单元160存储着对宽度转换的约束，作为基于第三属性的第三序列约束。这种对宽度转换的约束如下在序列中安排在后的加工工序中所轧制钢板的宽度应当窄于在序列中安排在先的加工工序中所轧制钢板的宽度。有了这种约束，就有可能防止工作辊110上留下的凹槽在薄钢板的表面上留下表面缺陷。注意，虽然图3为了解释方便而显示了表明约束的名称，但是问题存储单元160也可以存储判断加工工序序列是否满足这种约束的函数等。
问题存储单元160存储着对厚度转换的约束，作为基于第二属性的第二序列约束。这种对厚度转换的约束如下在两道接连加工工序中将要轧制的两块钢板之间的厚度差异值应当在预定范围内。有了这种约束，就有可能减少厚度调节所需的时间，从而允许多道接连加工工序快速执行。此外，问题存储单元160也存储着困难的生产板坯之间的约束、恢复板坯的约束以及优质板坯的约束。困难的生产板坯之间的约束如下禁止大于或等于预定数目或者大于预定数目的困难的加工工序接连执行。另外，恢复板坯的约束如下在两道困难的加工工序之间应当执行恢复加工工序。优质板坯的约束如下优质薄钢板的加工工序应当在预定的区块执行。至于所述区块，后面将参考图4给出说明。
问题存储单元160存储着目标函数。这种目标函数是用于计算表明钢板加工效率指标值的函数。例如，这种目标函数可以根据通过工作辊组110所轧制的薄钢板的长度评估加工效率长度越长意味着效率越高。作为替代，这种目标函数可以根据工作辊组110所执行的恢复加工工序的频率评估加工效率频率越低意味着效率越高。作为进一步替代，这种目标函数可以根据每片薄钢板的实际交货从固定交货日期延迟的频率评估加工效率频率越低意味着效率越高。
图4显示了加工工序的序列实例。图4中显示的每个矩形区示意地表示轧制后的薄钢板。图4中每个矩形区上下方向的长度表示每片轧制后薄钢板的宽度。图4中左右方向表示经历的时间。例如，在刚刚交换工作辊之后的阶段(称为升温阶段)，多块钢板按序列被轧制，以便逐渐地增大轧制后各片薄钢板的宽度(图4中升温段)。以这种方式，有可能逐渐提高工作辊的温度，使工作辊准备好将钢板轧制为优质薄钢板。此外，在交换工作辊之后完成了一定数目的轧制加工工序后的阶段(称为下降阶段)，按序列轧制多块钢板，以便逐渐地减小轧制后各片薄钢板的宽度(图4中下降段)。以这种方式，有可能避免在后来轧制的薄钢板表面上留下表面缺陷。
从用工作辊开始轧制之时到用新的工作辊交换工作辊之时的阶段，轧制了具有多种宽度的一系列钢板。正如以上介绍，所期望的是由按时间序列安排的钢板宽度变化形成棺材形状。本发明的序列确定系统140致力于使钢板加工的效率最高，同时满足多种约束，包括图4中显示的薄钢板宽度的转换。以下将详细介绍它。
图5显示了序列确定系统140的功能结构。序列确定系统140包括分类部件500、粗略调度部件510、判断部件520、详细调度部件530、局部搜索部件540和输出部件550。为了把多道加工工序分类为多个群，分类部件500顺序地挑选至少一道加工工序作为群。这时，根据第一属性的属性值把若干加工工序分类为若干群。例如，在每个群中的所有加工工序都具有第一属性的共同属性值。而且在每个群中，将群中的加工工序安排在满足第二序列约束和第三序列约束的序列中。例如，在每个群中所有加工工序的品质类别相同，而且将群中的加工工序安排在满足宽度转换约束和厚度转换约束的序列中。
粗略调度部件510将每个第一序列约束和第三序列约束都视为多个群之间的约束，并且将多道加工工序安排在使钢板加工效率最高的序列中。加工工序的排序可以通过解整数规划问题进行。例如，通过使判断加工工序的哪个群将在多个区块的每一个中都执行的问题成为整数规划问题，粗略调度部件510可以解决这种整数规划问题。这里多个区块的组成是对于从通过工作辊组110开始轧制钢板之时，到顺序地轧制多块钢板之后用新工作辊交换工作辊之时的阶段进行划分的若干片段。上述时段称为回合。此外，图8显示了划分回合而形成多个区块的实例。
图8显示了组成一个回合的多个区块的实例。这种回合的下降阶段被分成多个区块，每个区块都表现为图8中的矩形。每个区块都由区块中包括的加工工序种类对应的标识符表示。例如，所述多个区块包括区块SQ、区块D1、区块R1、区块D2、区块R2、区块D3、区块R3和区块D4。在区块SQ中，工作辊110的表面条件好，足以通过其轧制高品质薄钢板。当在区块D1到区块D4中执行困难的加工工序时，必然在区块R1到区块R3中执行恢复加工工序。
不仅如此，图9是将多个群分别分配给多个区块的工艺概念图。图9的左手边显示了由分类部件500分类的多个群。粗略调度部件510在所有的群之中选出能够使加工效率最高的某些群，并且确定在哪个区块中通过使用多组工作辊之中的哪组工作辊执行加工工序的哪个群。不必将每个分类后的群都分配到任何一个区块。尚未分配的这些群将在下一个时机与在下一个时机中将由分类部件500分类的其他群一起分配。正如刚才的介绍，不必分配所有的群，这使得有可能增加序列确定中的自由度。此外，群是向多个回合之中的一个回合分配，而不是仅仅向固定的回合分配。这使得有可能改进自由度，并提高加工的效率。
注意，说明返回到图5。判断部件520判断在第一群阵列中的最后一道加工工序和安排在第一群之后的第二群阵列中的第一道加工工序之间是否满足第二序列约束。如果未满足第二序列约束，详细调度部件530搜索以第一群阵列中的最后一道加工工序和第二群阵列中的第一道加工工序满足第二序列约束的另一道加工工序。然后，详细调度部件530把搜索出的加工工序(必要时称“首先查找到的加工工序”)安排在第一群之后和第二群之前。
如果满足第二序列约束，局部搜索部件540尝试修改加工工序的序列，以便进一步改进加工的效率。例如，在将修改多道加工工序序列的多种手段中的每种应用到由粗略调度部件510和详细调度部件530安排的每道加工工序的情况下，局部搜索部件540判断目标函数值的变化。修改序列的多种手段包括若干操作，比如插入和删除加工工序，以及加工工序彼此交换。换句话说，例如，局部搜索部件540判断序列约束是否满足以及目标函数的值是否增加，即使已经安排的加工工序之一被删除。在序列约束满足并且目标函数的值增加的情况下，局部搜索部件540删除该加工工序。局部搜索部件540对每道加工工序和每种手段重复地执行上述操作。不过，由于这种操作需要的时间按指数规律增加，所以期望当计算时间达到预定上限时，结束该操作。
输出部件550输出在每个群中安排的多道加工工序的阵列序列，以及由详细调度部件530安排的加工工序的阵列序列。这种序列取决于由粗略调度部件510所安排的若干群的序列、由详细调度部件530所安排的加工工序的序列以及由局部搜索部件540所修改的序列。
图6显示了分类部件500的功能结构。分类部件500包括组生成部件600和群生成部件610。组生成部件600从属性存储单元150顺序地读取第一属性的属性值，并且把第一属性的属性值相同的多道加工工序分类成组。换句话说，仅仅把困难的加工工序分类到一定的组，不同类型的加工工序不分类到该组。另一方面，多道困难的加工工序也可以分类到多个组。
群生成部件610从属性存储单元150读取分类到一定组内的多道加工工序中的每一道的第二属性和第三属性的属性值。然后，群生成部件610在满足第二序列约束和第三序列约束的序列中重新安排加工工序。确切地说，群生成部件610以轧制后薄钢板的宽度呈递减次序重新安排多块钢板，并且判断如此重新安排的多道加工工序中的每一道是否满足第三序列约束。在不满足第三序列约束的情况下，例如在存在着特别不同厚度钢板的加工工序的情况下，可以将这道加工工序从序列中除去。然后，群生成部件610将如此重新安排的多道加工工序的每个部分选择为群。不满足第三序列约束并被除去的加工工序可以自己形成群，或者与薄钢板厚度类似的另一道加工工序一起形成群。
图7显示了详细调度部件530的功能结构。详细调度部件530包括初始搜索部件700、满足判断部件710和递归搜索部件720。初始搜索部件700搜索以第一群阵列中的最后一道加工工序和安排在第一群之后的第二群阵列中的第一道加工工序中任何一道(称为“第一匹配加工工序”)满足第二序列约束的另一道加工工序。例如，为了找到这样的加工工序，初始搜索部件700可以搜索用户为分别加工多块厚钢板200而指定的加工工序之中未被粗略调度部件510安排的若干群中包括的多道加工工序。此外，所期望的是将被搜索的加工工序以第一匹配加工工序满足全部其他约束。
图10是产生满足群间约束的详细调度表的概念图。存在着两个区块之间的边界上(图10中的阴影区域)安排的两道加工工序不满足第二序列约束的情况。在这种情况下，初始搜索部件700扫描区块之间的每个边界，并在需要时顺序地搜索将要在边界上插入的加工工序，以便在每个边界上安排的第一群和第二群满足第二序列约束。对于每个边界，满足判断部件710和递归搜索部件720执行以下过程。
说明回到图7。满足判断部件710判断在第一次搜索出的加工工序与第一群阵列中的最后一道加工工序和第二群阵列中的第一道加工工序中的另一道(称为“第二匹配加工工序”)之间是否满足第二序列约束。如果未满足第二序列约束，递归搜索部件720进一步搜索以第一次搜索出的加工工序满足第二序列约束的另一道加工工序(将为“第二次搜索出的加工工序”)，并且将第二次搜索出的加工工序给予满足判断部件710。满足判断部件710收到第二次搜索出的加工工序后，判断第二次搜索出的加工工序与第二匹配加工工序之间是否满足第二序列约束。如果未满足第二序列约束，递归搜索部件720进一步搜索以第二次搜索出的加工工序满足第二序列约束的加工工序。
一旦满足判断部件710判定第二序列约束满足，详细调度部件530就将初始搜索部件700和递归搜索部件720顺序搜索出的加工工序的至少其一安排在第一群之后和第二群之前。
图11显示了通过把加工工序分类为若干群的安排加工工序的流程图。分类部件500将多道加工工序分类为多个群(S1000)。在一定群中的全部所述多道加工工序的第一属性都具有共同的属性值。这里假设C表示一组分类后的群；CD表示一组包括困难的加工工序的群；CR表示一组包括恢复加工工序的群；CSQ表示一组包括优质加工工序的群；CO表示组C之中除了CD、CR和CSQ三组之外的群组。
粗略调度部件510将第一序列约束和第三序列约束都视为多个群之间的约束，并且通过解整数规划问题，按钢板加工效率最高的序列安排多道加工工序(S1010)。这种整数规划问题是寻求多个群中的每一个要被分配在哪个回合中哪个区块的问题。这里假设R表示将向其分配所述群的一组回合，S表示一组区块。
这种整数规划问题的变量为每个区块和每个群保持着状态值，它指示群中包括的加工工序是否在所述区块中执行。注意，Xi，j，k表示这个变量。在群k∈C分配给回合i∈R中区块j∈S的情况下，这个变量是1，否则这个变量是零。
这种整数规划问题包括视为群间约束的第一序列约束。例如，第一序列约束以变量的线性不等式表示了群数目范围，所述群包括具有若干第一属性的属性值并为每种属性分配给每个区块的加工工序。公式1显示了困难的制造板坯之间的约束，它是第一序列约束之一。这种约束表明是向每个困难的制造区块(D1到D3)分配包括困难的加工工序的群，还是向其分配其他的群。
Σk∈CD∪COxi,D1,k=Σk∈CD∪COxi,D2,k=Σk∈CD∪COxi,D3,k=Σk∈CD∪COxi,D4,k=1foreachi∈R]]>Σk∈C/(CD∪CO)xi,D1,k=Σk∈C/(CD∪CO)xi,D2,k=Σk∈C/(CD∪CO)xi,D3,k=Σk∈C/(CD∪CO)xi,D4,k=0foreachi∈R]]>...式1此外，困难的制造板坯之间的约束也可以表示为公式2所示的不等式。这种约束禁止向分配了包括第二组困难的加工工序(Gy)的群的区块之前的区块分配包括第一组困难的加工工序(Gx)的群。加工工序的某些一定的特征允许加入这种约束。
Σk∈Gxxi,D1,k+Σk∈Gyxi,D2,k≤1foreachi∈R]]>Σk∈Gxxi,D2,k+Σk∈Gyxi,D3,k≤1foreachi∈R]]>Σk∈Gxxi,D3,k+Σk∈Gyxi,D4,k≤1foreachi∈R]]>...式2况且，困难的制造板坯之间的约束可以表示为公式3所示的不等式。这种约束禁止向包括第二组困难的加工工序(Gy)的群的同一回合分配包括第一组困难的加工工序(Gx)的群。加工工序的某些特征也允许加入这种约束。
Σj∈S,k∈Gxxi,j,k≤L·z1]]>Σj∈S,k∈Gyxi,j,k≤L·z2]]>z1+z2≤1for each i∈R...式3注意，在公式3中，L是足够大的正常数，z1和z2的每一个都是取值1或0的二值变量。
不仅如此，公式4显示了对优质板坯的约束，它是第一序列约束之一。这种约束表明，要求达到预定标准品质的优质薄钢板的优质加工工序应当在区块SQ中执行。
Σk∈CSQ∪COxi,SQ,k=1foreachi∈R]]>Σk∈C/(CSQ∪CO)xi,SQ,k=0foreachi∈R]]>...式4公式5和公式6显示了对恢复板坯的约束，它是第一序列约束之一。这种约束表明，恢复加工工序应当在两个包括困难的加工工序的群之间执行。
Σk∈CR∪COxi.R1,k=Σk∈CR∪COxi,R2,k=Σk∈CR∪COxi,R3,k=1foreachi∈R]]>Σk∈C/(CR∪CO)xi,R1,k=Σk∈C/(CR∪CO)xi,R2,k=Σk∈C/(CR∪CO)xi,R3,k=0foreachi∈R]]>...式5[公式6]Σk∈GXxi,D1,kΣk∈Gyxi,D2,k≤Σk∈CRxi,R1,k+1foreachi∈R]]>Σk∈GXxi,D2,k+Σk∈Gyxi,D3,k≤Σk∈CRxi,R2,k+1foreachi∈R]]>Σk∈GXxi,D3,k+Σk∈Gyxi,D4,k≤Σk∈CRxi,R3,k+1foreachi∈R]]>...式6另外，这种整数规划问题具有一种约束，表明向每个区块分配的群不多于一个。例如，这种约束表示为公式7。
Σi∈Ri,j∈Sxi,j,k≤1foreachk∈C]]>...式7这种整数规划问题也包括被视为群间约束的第三序列约束。例如，粗略调度部件510把第三序列约束视为以下约束，它表明来自安排在先的群阵列中最后一道加工工序的轧制后薄钢板宽于来自安排在后的群阵列中第一道加工工序的轧制后薄钢板。遵从这种约束，粗略调度部件510安排了多个群。被视为群间约束的第三序列约束表示为以下所示的公式8。
Σk∈CWidthL(k)·xi,D1,k-Σk∈CWidthF(k)·xi,R1,k≥0foreachi∈R]]>...式8注意，WidthF(k)表示群阵列k中安排的第一道加工工序所轧制的轧制后薄钢板的宽度，WidthL(k)表示群阵列k中的最后一道加工工序所轧制的轧制后薄钢板的宽度。
通过求解上述整数规划问题而安排多个群。此后，判断部件520判断在第一群阵列中的最后一道加工工序与安排在第一群之后的第二群阵列中的第一道加工工序之间，是否满足第二序列约束(S1020)。如果未满足第二序列约束(S1020NO)，详细调度部件530搜索每种都以第一群阵列中的最后一道加工工序和第二群阵列中的第一道加工工序中的每一种满足第二序列约束的其他加工工序中至少其一(S1030)。然后，详细调度部件530把查找到的加工工序安排在第一群之后和第二群之前。不仅如此，详细调度部件530还可以在粗略调度部件510没有安排的若干群中搜索将要在图10所示的升温段和尾部中安排的若干加工工序。
如果粗略调度部件510和/或详细调度部件530满足第二序列约束，局部搜索部件540就试图修改加工工序的次序，以便进一步提高加工效率(S1040)。例如，对于粗略调度部件510和详细调度部件530安排的多道加工工序中的每一道，局部搜索部件540都判断在删除所述加工工序情况下以及在与另一道加工工序交换加工工序的情况下目标函数值的变化。在目标函数值增加同时仍然满足若干序列约束的情况下，局部搜索部件540通过删除所述加工工序或通过将其与另一道加工工序交换而提高加工效率。
图12显示了步骤S1000中的详细过程。组生成部件600从属性存储单元150顺序地读取第一属性的属性值，并且把第一属性的属性值相同的多道加工工序分类成组(S1100)。换句话说，仅仅把困难的加工工序分类到一定的组，其他类型的加工工序不分类到该组。同时，多道困难的加工工序也可以分类到多个组。
随后，群生成部件610将每个组中包括的若干加工工序都分类到多个群内(S1100)。在每个群中，序列满足第二序列约束和第三序列约束。更准确地说，群生成部件610首先从属性存储单元150读取分类到一定组内的多道加工工序中的每一道的各自第二和第三属性的属性值。然后，群生成部件610在满足第二序列约束和第三序列约束的序列中重新安排加工工序。换句话说，例如群生成部件610以轧制后薄钢板的宽度呈递减次序重新安排多块钢板，并且判断如此重新安排的多道加工工序中的每一道是否满足第三序列约束。在未满足第三序列约束的情况下，例如在存在着钢板厚度特别不同的加工工序的情况下，可以将这道加工工序从重新安排的序列中除去。然后，群生成部件610将如此重新安排的多道加工工序的每个部分选择为群。不满足第三序列约束从而被除去的加工工序可以自己形成另一个群，或者与生产类似厚度薄钢板的另一道加工工序一起形成群。
图13显示了步骤S1030中的详细过程。初始搜索部件700搜索以第一群阵列中的最后一道加工工序和安排在第一群之后的第二群阵列中的第一道加工工序中任何一道(第一匹配加工工序)满足第二序列约束的另一道加工工序(S1200)。例如，为了查找这样的加工工序，初始搜索部件700可以搜索用户为加工厚钢板200而单独指定的多道加工工序之中未被粗略调度部件510安排的若干群中包括的加工工序。
满足判断部件710判断如此搜索出的加工工序是否以第一群阵列中的最后一道加工工序和第二群阵列中的第一道加工工序中的另一道(第二匹配加工工序)满足第二序列约束(S1210)。如果未满足第二序列约束(S1210NO)，递归搜索部件720进一步搜索以这道搜索出的加工工序满足第二序列约束的另一道加工工序(S1220)，并且使过程回到步骤S1210。
一旦满足判断部件710判定第二序列约束满足，详细调度部件530就结束图13所示的过程。然后，详细调度部件530就将初始搜索部件700和递归搜索部件720顺序搜索出的加工工序的至少其一安排在第一群之后和第二群之前。
图14显示了用作序列确定系统140的信息处理装置400的硬件配置实例。信息处理装置400包括CPU外围单元、输入/输出单元和传统输入/输出单元。CPU外围单元包括CPU1000、RAM1020和图形控制器1075，它们全部通过主机控制器1082彼此相连。输入/输出单元包括通讯接口1030、硬盘驱动器1040和CD-ROM驱动器1060，它们全部通过输入/输出控制器1084连接到主机控制器1082。传统输入/输出单元包括BIOS1010、软盘驱动器1050和输入/输出芯片1070，它们全部连接到输入/输出控制器1084。
主机控制器1082将RAM1020连接到CPU1000和图形控制器1075，它们两个都以高传输速率访问RAM1020。CPU1000根据BIOS1010和RAM1020中存储的程序执行并控制每个组件。图形控制器1075从RAM1020中提供的帧缓冲器中获得由CPU1000等产生的图像数据，并且在显示设备1080上显示所获得的图像数据。作为替代，图形控制器1075也可以在内部包括用于存储由CPU1000等产生的图像数据帧缓冲器。
输入/输出控制器1084把主机控制器1082连接到通讯接口1030、硬盘驱动器1040和CD-ROM驱动器1060，它们全都是速度较高的输入/输出设备。通讯接口1030通过网络与外部设备通讯。硬盘驱动器1040存储着将要由信息处理装置400使用的程序和数据。CD-ROM驱动器1060从CD-ROM1095读取程序或数据，并且向RAM1020或硬盘1040提供读出的程序和数据。
此外，输入/输出控制器1084连接到BIOS1010和速度较低的输入/输出设备，比如软盘驱动器1050和输入/输出芯片1070。BIOS1010存储着若干程序，比如在信息处理装置400启动时由CPU1000所执行的引导程序以及依赖于信息处理装置400硬件的程序。软盘驱动器1050从软盘1090读取程序或数据，并且通过输入/输出芯片1070向RAM1020或硬盘驱动器1040提供读出的程序或数据。输入/输出芯片1070以例如并行端口、串行端口、键盘端口、鼠标端口等连接到软盘驱动器1050和各种类型的输入/输出设备。
将向信息处理装置400提供的程序由用户以记录介质中存储的程序提供，比如软盘1090、CD-ROM1095和IC卡。通过输入/输出芯片1070和/或输入/输出控制器1084从记录介质读取程序，并且被安装在信息处理装置400上。然后执行该程序。由于该程序使信息处理装置400执行的操作无异于参考图1至图13所介绍的序列确定系统140的操作，所以这里省略了关于它的介绍。
以上介绍的程序可以存储在外部存储介质中。除了软盘1090和CD-ROM1095之外，将要使用的存储介质实例是光记录介质比如DVD和PD、磁光记录介质比如MD、磁带介质以及半导体存储器比如IC卡。作为替代，可以使用存储设备比如在连接到私有通讯网络或因特网的服务器系统中所提供的硬盘和RAM作为记录介质，通过网络向信息处理装置400提供程序。
图15显示了使用序列确定系统140提供服务的提供方法的实例。序列确定系统140使得有可能提供提高钢板加工效率的服务。例如，工程师在炼钢厂里实施序列确定系统140(S1500)。如以上介绍，序列确定系统140包括分类部件500、粗略调度部件510、判断部件520、详细调度部件530、局部搜索部件540和输出部件550。然后，工程师响应炼钢厂管理者的请求，改变多种序列约束或目标函数，以确定加工工序的阵列序列。通过改变问题存储单元160中存储的内容，可以进行这种改变。
在上述方式中，通过响应炼钢厂管理者的请求而调整序列约束等，能够根据多种客户的需求而定制序列确定系统140，从而提高加工效率。
在上文已经通过使用实施例介绍了本发明。不过，本发明的技术范围不限于以上介绍的实施例。显然本领域的技术人员可以对实施例进行多种修改和改进。此外，同样显而易见，根据本发明权利要求书的范围，如此修改和改进的实施例包括在本发明的技术范围内。
权利要求
1.一种用于确定多道加工工序的阵列序列的系统，其中每道加工工序都加工钢板，在每道加工工序和每道其他加工工序之间定义基于每道加工工序第一属性的第一序列约束和基于每道加工工序第二属性的第二序列约束，所述系统包括分类部件，根据所述第一属性的属性值将所述多道加工工序分类为多个群，并且将每个所述群中包括的所述加工工序都安排在满足所述第二序列约束的序列中；粗略调度部件，将所述第一序列约束视为所述多个群之间的序列约束，并且将所述多个群安排在使钢板加工效率最高的序列中；判断部件，判断在第一群阵列中的最后一道加工工序和安排在所述第一群之后的第二群阵列中的第一道加工工序之间是否满足所述第二序列约束；以及详细调度部件，用于在未满足所述第二序列约束的条件下，搜索以所述第一群阵列中的最后一道加工工序和所述第二群阵列中的第一道加工工序中的每一道加工工序满足所述第二序列约束的另一道加工工序，并将所述搜索出的加工工序安排在所述第一群之后和所述第二群之前。
2.根据权利要求1的系统，其中，分类部件将具有所述第一属性的共同属性值的所述加工工序的至少其一选择为群，并安排在满足所述第二序列约束的序列中，以便将所述多道加工工序分类为所述多个群。
3.根据权利要求2的系统，进一步包括属性存储单元，它存储所述多道加工工序中的每一道的所述第一属性的属性值和所述第二属性的属性值，同时使得所述属性值对应于所述加工工序的每一道；其中，所述分类部件包括组生成部件，顺序地从所述属性存储单元读取所述第一属性的属性值，并将具有所述第一属性的共同属性值的所述多道加工正序分类为组，以及群生成部件，读取分类在一定组中的所述多道加工工序的每一道的所述第二属性的属性值，将所述多道加工工序重新安排在满足所述第二序列约束的序列中，并将如此重新安排的所述多道加工工序的每个部分选择为群。
4.根据权利要求1的系统，进一步包括输出部件，分别根据由所述粗略调度部件安排的所述若干群的序列和由所述详细调度部件安排的所述加工工序的序列，输出在每个所述群中安排的所述多道加工工序，以及由所述详细调度部件安排的所述加工工序。
5.根据权利要求1的系统，其中所述加工工序是通过工作辊轧制钢板的工艺；所述粗略调度部件通过求解整数规划问题而确定哪个群的加工工序将在多个区块的每一个中执行，通过将从开始通过所述工作辊轧制钢板之时到顺序地轧制多块钢板之后用新工作辊交换所述工作辊之时的阶段进行划分而获得所述若干区块；以及所述整数规划问题包括变量，为每个区块和每个群保存状态值，所述状态值表明是否执行所述若干群的每一个中包括的若干加工工序，第一序列约束，在所述第一序列约束中群数目范围被表达为所述变量的线性不等式，每个群都包括具有第一属性的属性值并将根据属性值分配给每个区块的若干加工工序，以及目标函数，用于使用所述变量的值计算表明钢板加工效率的指标值。
6.根据权利要求5的系统，其中，所述粗略调度部件在预定多组工作辊之中确定加工工序的哪个群将在哪组工作辊的哪个区块中执行。
7.根据权利要求6的系统，其中所述第一属性的属性值表明加工工序对应于以下加工工序的哪一道加工工序损害所述工作辊耐用性的困难的加工工序，恢复所述工作辊耐用性的恢复加工工序，生产优于预定标准品质的薄钢板所需要的优质加工工序，以及任何其他类型的加工工序；所述第二属性的属性值表明在所述对应的一个加工工序中所轧制薄钢板的轧制后宽度；所述第一序列约束是如下约束禁止接连执行预定数目或大于该数目的困难的加工工序，指定在两个困难的加工工序之间应当执行恢复加工工序，并且指定应当在预定的区块中执行优质加工工序；所述第二序列约束是如下约束指定在两个接连加工工序中所轧制的钢板之间厚度差异值应当在预定的范围内；每道加工工序都具有第三属性，它采用在所述加工工序中所轧制的薄钢板的轧制后厚度作为属性值；在每道加工工序和每道其他加工工序之间进一步定义第三序列约束，所述第三序列约束指定在安排在后的加工工序中所轧制薄钢板的宽度应当窄于在安排在先的加工工序中所轧制薄钢板的宽度；所述分类部件进一步将满足所述第三序列约束的多道加工工序选择为群；以及所述粗略调度部件将所述第三序列约束视为这样的约束，即在安排在先的群的最后一道加工工序中所轧制的薄钢板的轧制后宽度宽于在安排在后的群的第一道加工工序中所轧制的薄钢板的轧制后宽度，并且所述粗略调度部件安排了所述多个群。
8.根据权利要求7的系统，其中，所述目标函数是将以下至少任何其一评估为加工工序效率更高的函数将要以工作辊组轧制的钢板总长度更大，将要以所述工作辊组执行的困难的加工工序的数目更大，以及将要以所述工作辊组执行的恢复加工工序的数目更小。
9.根据权利要求1的系统，进一步包括局部搜索部件，搜索多种手段，修改由所述粗略调度部件和所述详细调度部件所安排的多道加工工序中每一道的位置，以便找出提高钢板加工效率的手段，并且仍然满足所述第一序列约束和所述第二序列约束。
10.根据权利要求1的系统，其中，所述详细调度部件包括初始搜索部件，搜索以所述第一群阵列中的最后一道加工工序和所述第二群阵列中的第一道加工工序中任何一道满足所述第二序列约束的另一道加工工序；满足判断部件，判断所述搜索出的加工工序与所述第一群阵列中的最后一道加工工序和所述第二群阵列中的第一道加工工序中的另一道加工工序之间是否满足第二序列约束；以及递归搜索部件，用于在未满足所述第二序列约束的条件下，进一步搜索以所述搜索出的加工工序满足第二序列约束的另一道加工工序，并且将其给予所述满足判断部件，并且其中，在满足所述第二序列约束的条件下，所述详细调度部件将所述初始搜索部件和所述递归搜索部件搜索出的加工工序的至少其一安排在所述第一群之后和所述第二群之前。
11.一种用于确定多道加工工序的阵列序列的方法，每道加工工序都加工钢板，其中在每道加工工序和每道其他加工工序之间定义基于每道加工工序第一属性的第一序列约束和基于每道加工工序第二属性的第二序列约束，所述方法包括以下步骤根据所述第一属性的属性值将所述多道加工工序分类为多个群，然后将每个所述群中包括的加工工序安排在所述群内满足第二序列约束的序列中；通过将所述第一序列约束视为所述多个群之间的约束，将所述多个群安排在使钢板加工效率最高的序列中；判断在第一群阵列中的最后一道加工工序和安排在所述第一群之后的第二群阵列中的第一道加工工序之间是否满足所述第二序列约束；以及在未满足所述第二序列约束的条件下，搜索分别以所述第一群的最后一道加工工序和所述第二群的第一道加工工序满足所述第二序列约束的另一道加工工序，然后将所述搜索出的加工工序安排在所述第一群之后和所述第二群之前。
12.一种程序，使得信息处理装置用作确定多道加工工序的阵列序列的系统，每道加工工序都加工钢板，其中在每道加工工序和每道其他加工工序之间定义基于每道加工工序第一属性的第一序列约束和基于每道加工工序第二属性的第二序列约束，所述程序使得所述信息处理装置用作分类部件，根据所述第一属性的属性值将所述多道加工工序分类为多个群，并且将每个群中包括的加工工序安排在每个群内满足第二序列约束的序列中；粗略调度部件，将所述第一序列约束视为所述多个群之间的约束，并且将所述多个群安排在使钢板加工效率最高的序列中；判断部件，判断在第一群阵列中的最后一道加工工序和安排在所述第一群之后的第二群阵列中的第一道加工工序之间是否满足所述第二序列约束；以及详细调度部件，用于在未满足所述第二序列约束的条件下，搜索以所述第一群阵列中的最后一道加工工序和所述第二群阵列中的第一道加工工序中的每一道满足所述第二序列约束的另一道加工工序，并将所述搜索出的加工工序安排在所述第一群之后和所述第二群之前。
全文摘要
公开了确定多道加工工序阵列序列的系统和方法。在两道加工工序之间定义基于每道加工工序第一属性的第一序列约束和基于每道加工工序第二属性的第二序列约束。本发明的系统将具有第一属性的共同属性值的加工工序中至少一道选择为群，并且安排在满足第二序列约束的序列中。然后，所述系统将第一序列约束视为多个群之间的约束，并且将所述多个群安排在使加工效率最高的序列中。此后，所述系统判断在第一群阵列中的最后一道加工工序和安排在所述第一群之后的第二群阵列中的第一道加工工序之间是否满足所述第二序列约束。在不满足第二序列约束的情况下，所述系统搜索以所述第一群阵列中的最后一道加工工序和所述第二群阵列中的第一道加工工序中的每一道满足所述第二序列约束的另一道加工工序。然后，所述系统将搜索出的加工工序安排在所述第一群之后和所述第二群之前。本发明能确定若干加工工序的阵列序列，该序列使钢板加工的效率最高。
文档编号B21B37/00GK101025617SQ20071007891
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月16日 优先权日2006年2月23日
发明者吉住贵辛, 滨利行, 刚野裕之 申请人:国际商业机器公司