一种基于两阶段随机规划的可再生铜配料方法

本发明涉及冶金，具体涉及一种基于两阶段随机规划的可再生铜料方法。

背景技术：

1、随着全球铜工业的不断发展，受市场需求，原料供应等方面的影响，越来越多的行业将目光转向再生铜行业。再生铜，是利用回收的废铜再一次冶炼而形成的产品。在铜及其合金的生产、加工和消费过程中所产生的废品、边角屑末、废仪器设备部件和生活用品等，均为再生铜的生产原材料，即废铜。在再生铜的生产过程中，原料的混合是一道非常重要的工序，对产品质量是否合规具有直接影响。然而，废铜作为原料来源甚广，且种类繁多。每种原料在实际的熔炼过程中都存在不确定性，这种不确定性为再生铜的成功熔炼带来了严峻的挑战。确定合理的配料方案，使产品在满足质量要求的同时，降低生产所需的原材料成本和能耗成本是具有实际意义的。

2、申请号为cn202111435608的中国专利，公开了一种高炉自动配料方法。该发明能够实时获取各个配料仓下料口处的物料成分，并以此动态调整各个料仓下一批物料的下料量，实现对高炉冶炼用的物料成分的精确控制。然而，冶金过程中的下料数量是可以科学量化的，较低的进料量不足以充分应对原料的不确定性，较高的进料量又限制了调整配料方案的可行性。确定一个合理的进料量，能够进一步降低产品质量违规的风险。

技术实现思路

1、鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于两阶段随机规划的可再生铜配料方法，能够确定每一阶段的下料批量，并给出各阶段稳健的配料方案，以应对原料成分的不确定性，减少了原料和能耗成本。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种基于两阶段随机规划的可再生铜配料方法，包括如下步骤：

4、1)获取基础配料数据，确定目标函数；

5、2)确定配料第一阶段约束条件，其包括产量约束和库存约束；

6、3)利用机会约束的方法求解第一阶段的配料方案；

7、4)确定配料第二阶段约束条件，其包括质量约束、产量约束、使用限制约束、库存约束，能够成功求解的概率约束，最终产品合格的概率约束；

8、5)测定第一阶段熔炼后的成分含量，以此为基础利用机会约束的方法求解第二阶段的配料方案；

9、6)重复步骤2)至步骤5)，找到最优的下料批量并确定配料方案。

10、进一步地，1)步骤中的目标函数为：

11、

12、式中，b为第一阶段下料批量，即第一阶段下料量占总下料量的比例；

13、ci为每吨原材料i的成本；x1,i为第一阶段配料过程中原材料i的用量；

14、eξ表示对ξ的数学期望；ξ为第一阶段熔炼后的成分含量；

15、

16、式中，x2,i为第二阶段配料过程中原材料i的用量。

17、进一步地，2)步骤中配料第一阶段中的产量约束为：

18、

19、式中，wi为原材料i的损耗率；q为生产的数量；

20、配料第一阶段中的库存约束为：

21、0≤x1,i≤ri

22、式中，ri为原材料i的库存量。

23、进一步地，4)步骤中配料第二阶段中的质量约束为：

24、

25、式中，ξj为第一阶段熔炼结束后元素j的含量；

26、pij为原材料i中元素j的含量；

27、uj为产品中元素j的含量上限；

28、lj为产品中元素j的含量下限；

29、∈2为第二阶段配料方案的违规概率。

30、进一步地，4)步骤中配料第二阶段中的产量约束为：

31、

32、进一步地，4)步骤中配料第二阶段中的使用限制约束为：

33、xmin,i≤x1,i+x2,i(ξ(θ))≤xmax,i

34、式中，xmin,i为产品中原材料i的使用下限；xmax,i为产品中原材料i的使用上限。

35、进一步地，4)步骤中配料第二阶段中的库存约束为：

36、0≤x2,i(ξ(θ))≤ri-x1,i。

37、进一步地，4)步骤中配料第二阶段中能够成功求解的概率约束为：

38、

39、式中，θ为第一阶段熔炼结束后的元素检测结果的集合；∈1为第二阶段无法配料的概率。

40、进一步地，4)步骤中配料第二阶段中最终产品合格的概率约束为：

41、

42、式中，

43、pt＝pr{θ∈θ|…}

44、

45、∈为配料方案的违规概率。

46、与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：

47、1)采用本发明的技术方案，制定的基于两阶段随机规划的可再生铜配料模型，能够在原材料成分含量不确定的情况下，量化下料批量，给出配料方案；

48、2)本发明结合机会约束和蒙特卡洛模拟的方法，能够给出科学的配料方案，以应对原材料成分含量的不确定性，相比较传统的配料方法，其量化了每一阶段的下料批量，进一步降低了生产所需的原料成本；

49、3)本发明给出的配料方法科学合理，计算快捷，使用方便且通用性强；为用户节约了生产所需的原料成本及能耗成本，具有实际的应用价值；

50、4)通过本发明方法可控制产品合格品率，平衡质量和成本之间的关系；也能够灵活调整配料方案，可以结合实际情况选择原料的种类及下料量。

技术特征：

1.一种基于两阶段随机规划的可再生铜配料方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于两阶段随机规划的可再生铜配料方法，其特征在于1)步骤中的目标函数为：

3.根据权利要求1所述的一种基于两阶段随机规划的可再生铜配料方法，其特征在于2)步骤中配料第一阶段中的产量约束为：

4.根据权利要求1所述的一种基于两阶段随机规划的可再生铜配料方法，其特征在于4)步骤中配料第二阶段中的质量约束为：

5.根据权利要求1所述的一种基于两阶段随机规划的可再生铜配料方法，其特征在于4)步骤中配料第二阶段中的产量约束为：

6.根据权利要求1所述的一种基于两阶段随机规划的可再生铜配料方法，其特征在于4)步骤中配料第二阶段中的使用限制约束为：

7.根据权利要求1所述的一种基于两阶段随机规划的可再生铜配料方法，其特征在于4)步骤中配料第二阶段中的库存约束为：

8.根据权利要求1所述的一种基于两阶段随机规划的可再生铜配料方法，其特征在于4)步骤中配料第二阶段中能够成功求解的概率约束为：

9.根据权利要求1所述的一种基于两阶段随机规划的可再生铜配料方法，其特征在于4)步骤中配料第二阶段中最终产品合格的概率约束为：

技术总结
本发明公开了一种基于两阶段随机规划的可再生铜配料方法，包括如下步骤：1)获取基础配料数据，确定目标函数；2)确定配料第一阶段约束条件，其包括产量约束和库存约束；3)利用机会约束的方法求解第一阶段的配料方案；4)确定配料第二阶段约束条件，其包括质量约束、产量约束、使用限制约束、库存约束，能够成功求解的概率约束，最终产品合格的概率约束；5)测定第一阶段熔炼后的成分含量，以此为基础利用机会约束的方法求解第二阶段的配料方案；6)重复步骤2)至步骤5)，找到最优的下料批量并确定配料方案，本发明结合机会约束和蒙特卡洛模拟的方法，能够给出科学的配料方案，以应对原材料成分含量的不确定性。

技术研发人员：王成,蒋耀阳
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11