一种降低钢铁企业热轧板坯库倒垛量的方法及系统的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及钢铁企业库区作业管理信息技术领域，尤其涉及一种降低钢铁企业热 轧板还库倒垛量的方法及系统。
【背景技术】：
[0002] 钢铁工业中炼钢-连铸工序的产成品板坯以垛位的形式堆存在热轧前库，库区中 被编入热轧计划的板坯被提取并移出热轧前库（板坯库），送入加热炉加热，然后进入热轧 产线进行轧制加工。热轧前库作为连接炼钢-连铸、热轧两工序的缓冲环节，既是炼钢-连 铸工序产成品的存放区，也是下道热轧工序原料的堆存区。库区内倒垛量居高不下是影响 两工序协调生广的关键瓶颈。
[0003] 当前热轧前库内板坯倒垛量的产生源自热轧计划内板坯的提取过程。板坯提取过 程以下发的热轧计划为执行单位。当一个编制好的热轧计划下达至库区后，被编入该计划 内的板坯被依次提取并移出库区。当计划内某个板坯位于库区垛位顶层，可直接由物流设 备提取；若计划内某个板坯位于垛位中下层，则需先进行倒垛操作即将上层的其他非计划 内板坯移至其它垛位，直至该计划内板坯位于垛顶后将其提取，由此产生大量的倒垛操作， 增加了热轧计划板坯的提取时间。所以热轧前库板坯倒垛量的数目与热轧计划内板坯的选 取及其在库区内的堆存位置密切相关。
[0004] 目前在实际生产中，热轧计划板坯的选择即热轧排产过程均采用人工方式完成。 热轧计划排产是根据合同订单的需求，从库区中选取规格、出钢记号等物理化学属性符合 订单要求的板坯，按照热轧排产的规程形成的一个板坯轧制序列。热轧排产过程需要分别 考虑被编入板坯的钢级、宽度、长度、重量等属性和与合同的匹配度、合同交货期等因素；计 划内相邻板坯的钢级、硬度、厚度等跳跃范围。按照热轧排产规则进行排产是保障产品质量 的重要途径。繁冗的订单需求和复杂的热轧规程，使得人工排产过程很难同时兼顾所选计 划板坯的实际堆放位置。当热轧计划下达库区后，由于热轧排产没有兼顾目标板坯的空间 存放位置，在热轧备料过程中可能产生由于目标板坯上层堆放的非计划内板坯而导致存取 目标板坯所需的大量的必要倒垛次数。大量的倒垛作业导致热轧备料效率低下，甚至造成 由于热轧备料不及时而产生的加热炉空烧能耗损失和热轧轧机空载导致的产能减损。
【发明内容】
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[0005] 针对现有技术的缺陷，本发明提供一种降低钢铁企业热轧板坯库倒垛量的方法及 系统，保证了上下游工序生产节奏顺畅、提高吊机有效备料效率、降低加热炉空烧能耗、优 化物流、节省能源、降低成本和提高产能。
[0006] 第一方面，本发明提供一种降低钢铁企业热轧板坯库倒垛量的方法，包括：
[0007] S1、获取热轧生产过程原始工艺数据，所述原始工艺数据包括板坯数据、热轧预计 划数据和合同数据；
[0008] S2、根据所述热轧生产过程原始工艺数据，建立热轧预计划板坯与库区内其他候 选板坯的可替换规则；
[0009] S3、建立用来描述热轧预计划板坯选择对备料过程板坯倒垛影响的数学模型；
[0010] S4、采用分散搜索算法制定降低热轧计划备料过程板坯倒垛量的优化方案。
[0011] 可选地，所述步骤Sl中，所述板坯数据包括：板坯号、充当合同号、物理位置标识、 状态、出钢记号、坯厚、坯宽、坯长、坯重、库区、垛位头宽、尾宽、切断时间、回炉标记；
[0012] 所述热轧预计划数据包括：板坯号、乳制顺序号、合同号、合同出钢记号、乳厚、乳 宽、坯厚、坯宽、坯长、坯重、硬度组、垛位、粗轧温度、表面指数、卷曲温度、长度组别、热装标 记。
[0013] 所述合同数据包括：合同号、合同状态、交货期、出钢记号、订货厚度、订货宽度、订 货重量、乳制欠量、乳制在库量、额定单重上限和下限、板坯长度上限和下限、板坯宽度上限 和下限。
[0014] 可选地，所述步骤S2中，所述可替换规则包括出钢记号可替换规则、宽度可替换 规则、重量可替换规则和厚度可替换规则；
[0015] 所述出钢记号可替换规则：所述候选板坯的化学属性与所述热轧预计划板坯的化 学属性相同；
[0016] 所述宽度可替换规则为：所述候选板坯的宽度与所述热轧预计划板坯的宽度相 等；
[0017] 所述重量可替换规则为：所述候选板坯的重量与所述热轧预计划板坯的重量之差 的绝对值小于第一预设阈值；
[0018] 所述厚度可替换规则为：所述候选板坯的厚度与所述热轧预计划板坯的厚度相 等。
[0019] 可选地，所述步骤S3,包括：
[0020] 将生产数据和工艺参数映射为数学模型参数；
[0021] 选取所述数学模型的决策变量&_，若板坯j被热轧预计划轧制项i所选择，则所 述&为1，否则为0;
[0022] 将最小化热轧备料过程倒垛量与各吊机倒垛工作量的差异性之和设定为目标函 数；
[0023] 确定降低热轧前库倒垛量过程的工艺和操作约束。
[0024] 可选地，所述数学模型参数包括：
[0025] 热轧预计划中的目标板坯集合Ω，Ω = {1，2, . . .，i，. . . M}，M为所述热轧预计划 中板还的个数；
[0026] 板坯库中所有板坯的集合Φ，Φ = {1，2, . . .，j，. . . N}，N为所述板坯库中板坯的 个数；
[0027] 板坯i的候选板坯集合Ci;
[0028] 初始状态时板坯j的上层板坯个数Dj;
[0029] 初始状态时板坯j所在的垛位％ ;
[0030] 整个库区被划分为K个子区库，子库区k内所有板还的集合Rk，k = 1，2,…，K。
[0031] 可选地，所述目标函数通过下式计算，
【主权项】
1. ー种降低钢铁企业热轧板坯库倒垛量的方法，其特征在于，包括： 51、 获取热轧生产过程原始エ艺数据，所述原始エ艺数据包括板坯数据、热轧预计划数 据和合同数据； 52、 根据所述热轧生产过程原始エ艺数据，建立热轧预计划板坯与库区内其他候选板 坯的可替换规则； 53、 建立用来描述热轧预计划板坯选择对备料过程板坯倒垛影响的数学模型； 54、 采用分散捜索算法制定降低热轧计划备料过程板坯倒垛量的优化方案。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤Sl中，所述板坯数据包括：板坯 号、充当合同号、物理位置标识、状态、出钢记号、坯厚、坯宽、坯长、坯重、库区、垛位头宽、尾 宽、切断时间、回炉标记； 所述热轧预计划数据包括：板坯号、乳制顺序号、合同号、合同出钢记号、乳厚、乳宽、坯 厚、坯宽、坯长、坯重、硬度组、垛位、粗轧温度、表面指数、巻曲温度、长度组别、热装标记。 所述合同数据包括：合同号、合同状态、交货期、出钢记号、订货厚度、订货宽度、订货重 量、乳制欠量、乳制在库量、额定单重上限和下限、板坯长度上限和下限、板坯宽度上限和下 限。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述可替换规则包括出钢 记号可替换规则、宽度可替换规则、重量可替换规则和厚度可替换规则； 所述出钢记号可替换规则：所述候选板坯的化学属性与所述热轧预计划板坯的化学属 性相同； 所述宽度可替换规则为：所述候选板坯的宽度与所述热轧预计划板坯的宽度相等； 所述重量可替换规则为：所述候选板坯的重量与所述热轧预计划板坯的重量之差的绝 对值小于第一预设阈值； 所述厚度可替换规则为：所述候选板坯的厚度与所述热轧预计划板坯的厚度相等。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3,包括： 将生产数据和エ艺參数映射为数学模型參数； 选取所述数学模型的决策变量&_，若板坯j被热轧预计划轧制项i所选择，则所述Xij 为1，否则为〇; 将最小化热轧备料过程倒垛量与各吊机倒垛工作量的差异性之和设定为目标函数； 确定降低热轧前库倒垛量过程的エ艺和操作約束。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数学模型參数包括： 热轧预计划中的目标板还集合DD= {1，2, ...，i,...M}，M为所述热轧预计划中板 还的个数； 板还库中所有板还的集合①，①={1，2,. . .，j,. . .N}，N为所述板还库中板还的个 数； 板