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针对固定重量板坯的板坯设计优化算法

北京科技大学学报 2008年第10期30卷 1179-1183页

作者：席阳李铁克北京科技大学经济管理学院

针对板坯重量被事先确定的情况,提出了客户订单重量需求规格和宽度需求规格为区间值的板坯设计问题,建立了最小化板坯数量和总盈余量的多目标板坯设计模型.基于构建的订单-板坯矩阵和板坯相容集合,提出了一种两阶段的板坯设计最优算法,... 详细信息

针对板坯重量被事先确定的情况,提出了客户订单重量需求规格和宽度需求规格为区间值的板坯设计问题,建立了最小化板坯数量和总盈余量的多目标板坯设计模型.基于构建的订单-板坯矩阵和板坯相容集合,提出了一种两阶段的板坯设计最优算法,算法的第一阶段实现板坯数量最小化,第二阶段实现总盈余量的最小化.针对提出的算法,给出了最优性质的理论证明以及基于实际数据的应用算例.

关键词：客户订单板坯设计最优算法区间值

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基于粒子群算法求解区间值板坯设计优化问题

计算机工程与应用 2008年第3期44卷 205-209页

作者：席阳李铁克北京科技大学经济管理学院北京100083

为了适应大规模定制对连铸计划的新要求,提出了在板坯设计阶段固定板坯重量的策略,以减少过度追求生产柔性造成的高成本。建立了考虑工艺限制的区间值板坯设计模型,该模型是以最小化板坯数量和总盈余量为优化目标的多目标整数规划模型... 详细信息

为了适应大规模定制对连铸计划的新要求,提出了在板坯设计阶段固定板坯重量的策略,以减少过度追求生产柔性造成的高成本。建立了考虑工艺限制的区间值板坯设计模型,该模型是以最小化板坯数量和总盈余量为优化目标的多目标整数规划模型。结合问题的特点,采用模糊决策方法对多目标函数进行集成,提出了符合板坯设计的粒子群编码规则,并利用粒子群算法对模型进行了求解,最后通过实例验证了算法的可行性,并与该问题的下界进行比较,表明了算法的有效性和稳定性。

关键词：大规模定制板坯设计粒子群算法区间值

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考虑属性区域值的板坯设计模型与算法

铸造技术 2008年第7期29卷 945-948页

作者：张英杰席阳李铁克北京科技大学管理学院北京100083

针对钢铁企业板材生产中的板坯设计问题,建立了考虑属性区域值的板坯设计模型。区域值板坯设计的宽度和重量属性均为区间数值。根据建立的模型,提出了基于合同-板坯矩阵进行计算的启发式算法,并通过计算实例和数学实验对提出的算法进行... 详细信息

针对钢铁企业板材生产中的板坯设计问题,建立了考虑属性区域值的板坯设计模型。区域值板坯设计的宽度和重量属性均为区间数值。根据建立的模型,提出了基于合同-板坯矩阵进行计算的启发式算法,并通过计算实例和数学实验对提出的算法进行了说明和验证。

关键词：区间值板坯设计启发式算法生产管理

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钢铁企业板坯设计问题的模型与算法研究

钢铁企业板坯设计问题的模型与算法研究

作者：王文瀚上海交通大学

学位级别：硕士

近年来，随着钢铁行业的竞争日益激烈，提高核心竞争力，降低生产成本成为每个钢铁企业追求的目标。钢铁产品需求日趋小批量、多品种，这与钢铁企业大规模生产模式相冲突，解决这一矛盾的主要方法是对生产管理方式进行优化。作为生产管... 详细信息

近年来，随着钢铁行业的竞争日益激烈，提高核心竞争力，降低生产成本成为每个钢铁企业追求的目标。钢铁产品需求日趋小批量、多品种，这与钢铁企业大规模生产模式相冲突，解决这一矛盾的主要方法是对生产管理方式进行优化。作为生产管理中的重要一环，板坯设计问题是指计划人员根据企业接收的合同订单，将特性相同或相似的合同组合在同一块板坯上进行生产，并以最小化余材和最大化加热炉效率为目标。因此，研究板坯设计问题对企业节能降耗、降低生产成本具有重大意义。板坯设计问题可根据板坯来源分为两类：第一类，企业使用自产板坯进行加工生产，板坯长度可调;第二类，企业使用外购板坯生产，外购坯规格有限，只有几种长度可选。本文研究的对象为外购板坯设计问题，该生产模式普遍存在于钢铁行业，是一个多目标组合优化问题，目前尚无有效的算法能在短时间内求解。本文根据现场实际需求，围绕外购板坯设计问题开展了深入研究。针对问题特性，以最小化余材，最大化加热炉效率为目标建立了多目标非线性混合整数规划模型。为便于求解，对目标和约束做了线性化处理，得到了多目标线性混合整数规划模型，该模型以合同订货总长度、单位长度均为区间值，必须完成合同总量等为约束。针对实际问题规模较大，实时性要求高的特点，本文提出了集成混合整数规划与启发式的混合算法进行求解。该混合算法分为三个阶段：第一阶段只考虑最小化余材的目标，利用整数规划得到单个合同和两个合同在板坯上的最佳组合方式;第二阶段以最大化加热炉效率为目标，对第一阶段获得的组合方式按照一定的规则进行调整;第三阶段根据所得调整后的最佳组合方式建立混合整数规划模型，并求得最终的板坯设计方案。该算法利用启发式的灵活性和快速性，把原问题分解成三个更易求解的子问题，并对两个目标分别进行寻优，而后建立混合整数规划模型，利用其精确性保证了最终解的优越性。现场数据的测试表明，该方法能在可接受时间内得到近优解，兼顾了现场应用的实时性与解的优越性。基于混合算法，本文开发了板坯设计优化系统，该系统已在企业内部测试。结果表明系统能够有效地降低余材的产生并提高加热炉的效率，提高设计方案的合理性与科学性，降低了计划员的劳动强度，从而大大降低了生产成本。

关键词：板坯设计混合整数规划启发式多目标优化余材

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钢铁企业板坯设计与炉次计划的算法与实现

钢铁企业板坯设计与炉次计划的算法与实现

作者：周啸湘潭大学

学位级别：硕士

生产排程问题是钢铁企业生产管理中最重要的问题之一，而板坯设计和炉次计划是炼钢-连铸阶段的生产排程中最为重要的环节。随着近年来钢铁工业的全球化进程不断加快，钢铁企业面临的客户需求也越来越多样化，呈现出多品种、小批量的特... 详细信息

生产排程问题是钢铁企业生产管理中最重要的问题之一，而板坯设计和炉次计划是炼钢-连铸阶段的生产排程中最为重要的环节。随着近年来钢铁工业的全球化进程不断加快，钢铁企业面临的客户需求也越来越多样化，呈现出多品种、小批量的特点，这与大规模批量生产方式之间出现了无法避免的冲突，合同结构的转变给钢铁企业的生产排程带来了巨大的挑战。为减少这种生产矛盾给企业带来的不利影响，必须进行生产管理方式的优化，以更高效地进行合同板坯匹配和设计来适应柔性制造的需求。本文主要以钢铁企业生产为背景，对钢铁企业生产排程中板坯设计和炉次计划问题开展了深入的研究。钢铁企业板坯设计优化问题，涉及到匹配和装箱两个优化问题。本文利用背包思想分析工程问题，建立了求解组合优化问题的多目标优化模型。模型在满足生产工艺约束和组合布局的规则下，以最小化余材生成量、最大化板坯设计和合同完成量为优化目标，进行合同和板坯匹配设计。采用聚类思想缓解优化模型求解中的组合爆炸问题，以组合优化问题中的背包思想为解决思路，将虚拟板坯看做背包，板坯设计过程看做是背包的装包优化，并详细介绍了算法的求解思路和具体实现的流程和步骤，并分析了系统的实现和应用效果。通过现场实际生产数据分析可知，算法能有效的提高板坯设计的效率和质量，有显著的实际应用价值。炼钢-连铸阶段生产排程中的炉次计划问题，其实质是基于合同板坯和炼钢炉的多背包问题，属于组合优化中的NP完备问题。在炼钢-连铸生产中，以板坯设计的结果为基础，根据合同订单的尺寸规格和钢种要求等组炉约束条件，把多个订单的合同形成的虚拟板坯分类组合通过炉次批量生产，并根据不同断面浇铸出多种类型的板坯，直接影响炼钢和轧钢过程的生产。本文针对某大型钢铁企业炉次计划中碰到的具体问题建模，设计了一种基于启发式规则的改进人工鱼群算法，应用于炼钢组炉问题中，可明显降低组炉计划余材量，具有一定的可行性和优越性。开发了针对工程应用的软件系统，实现智能优化组板和组炉，提升板材生产制造过程数字化管控水平;研究的生产排程动态调整技术，推动了生产排程和生产过程的数字化和信息化，为精益生产提供有力支撑。

关键词：板坯设计启发式规则优化模型炉次计划改进人工鱼群算法

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钢铁企业板坯设计与匹配优化问题研究

钢铁企业板坯设计与匹配优化问题研究

作者：吕超东北大学

学位级别：硕士

近年来,随着钢铁工业全球化进程的不断加快,客户需求越来越多样化,呈现出多品种、小批量、复杂化的特点。另一方面,钢铁企业由于生产工艺和设备的限制,使其必须采用大规模的批量生产方式,这就造成了与客户的小批量合同需求之间的不可避... 详细信息

近年来,随着钢铁工业全球化进程的不断加快,客户需求越来越多样化,呈现出多品种、小批量、复杂化的特点。另一方面,钢铁企业由于生产工艺和设备的限制,使其必须采用大规模的批量生产方式,这就造成了与客户的小批量合同需求之间的不可避免的矛盾。为了削弱这种矛盾带来了影响,钢铁企业的计划人员必须更加合理地对板坯进行设计和匹配,本文就围绕这两个问题分别进行了研究,具体研究内容如下：（1）板坯设计问题是将特征相同或相近的合同（包括物理和化学特征）映射到一块大板坯上。以完成合同数最大化、生产板坯数最小化为目标,并尽量减少余材。基于聚类思想和背包思想设计两种启发式算法进行求解,使用该钢铁企业的实际生产数据对算法进行了测试,计算结果表明基于背包思想的启发式能够产生较好的解。（2）板坯匹配问题是使用库存板坯匹配给合同订单以减少生产成本。以往文献中的板坯匹配问题都是研究单产线的板坯匹配,问题的对象是没有合同的无委托板坯。而本文研究的板坯匹配问题与以往不同,是多产线板坯与重点合同匹配问题。其主要特点是多条产线的板坯和合同数据规模非常大,并且产线之间存在耦合现象,问题的对象是重点合同（计划人员提出的需要优先重点匹配的合同）,面对的板坯包括无委托板坯和已经建立了合同关系的全委托板坯。本文针对多产线板坯与重点合同匹配问题建立了多目标0-1整数规划模型,模型以提高板坯与合同的匹配质量、提高板坯利用率为目标,同时考虑了板坯优先级、合同优先级、合同完整性等方面。（3）针对问题规模大、条件复杂等特点,本文采用新兴的分散搜索算法与嵌入迭代局部搜索算法的分散搜索算法对问题进行求解。首先通过设计不同的启发式算法构造初始种群（包括根据板坯匹配工艺Know-how构造的初始解）,选择质量较好的和分散性较好的解作为参考集,从参考集中选择二元子集组合新解,设计了迭代局部搜索算法对新解进行改进,搜索邻域采用基于交换邻域和插入邻域的混合邻域,采用静态更新策略更新参考集。为验证改进后的算法的有效性,采用该钢铁企业的实际生产数据对算法进行了测试,并对Know-how启发式算法、分散搜索算法、及嵌入迭代局部搜索算法的分散搜索算法的结果进行了比较,计算结果表明混合算法要好于其他两种算法。（4）以嵌入的模型与混合算法为核心,本文设计开发了板坯匹配决策支持系统,该系统目前已在国内某钢铁企业试运行。系统能够有效地提高板坯与合同的匹配质量,提高板坯利用率,减少板坯的余材及切割量,并为企业带来较好的经济效益和社会效益。

关键词：板坯设计板坯匹配分散搜索算法迭代局部搜索算法决策支持系统

板坯设计的列生成与网络最大流两阶段优化算法

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冶金自动化 2019年第6期43卷 13-18页

作者：贾树晋杜斌宝山钢铁股份有限公司中央研究院

针对板坯重量可变的自产板坯设计问题,设计了一种基于列生成与网络最大流的两阶段优化算法。第1阶段,以减少板坯数量为目标,将板坯重量、合同订货量设为固定值,使用列生成算法进行精确求解,获得初始方案;第2阶段,利用板坯重量和合同订... 详细信息

针对板坯重量可变的自产板坯设计问题,设计了一种基于列生成与网络最大流的两阶段优化算法。第1阶段,以减少板坯数量为目标,将板坯重量、合同订货量设为固定值,使用列生成算法进行精确求解,获得初始方案;第2阶段,利用板坯重量和合同订货量的可伸缩性,以降低余材为目标,建立网络最大流模型进行优化求解,得到最终的板坯设计方案。现场数据测试表明该算法具有良好的优化性能和实用性。

关键词：板坯设计列生成网络最大流生产计划优化算法

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外购板坯设计问题的优化模型及算法

冶金自动化 2015年第2期 22-27+40页

作者：贾树晋杜斌黄可为李维刚宝山钢铁股份有限公司研究院

针对外购板坯规格已知、合同质量需求为区间值、考虑工艺路线约束的板坯设计问题,建立了最小化总余材量的线性混合整数规划(MILP)模型,并提出了一种基于MILP的启发式算法,将大规模板坯设计问题分解成多个小规模MILP问题,使之易于优化求... 详细信息

针对外购板坯规格已知、合同质量需求为区间值、考虑工艺路线约束的板坯设计问题,建立了最小化总余材量的线性混合整数规划(MILP)模型,并提出了一种基于MILP的启发式算法,将大规模板坯设计问题分解成多个小规模MILP问题,使之易于优化求解。算法兼顾了启发式算法的快速性及MILP的最优性,能在较短的时间内得到近优解。现场数据测试表明该模型和算法具有良好的优化性能和实用性。

关键词：板坯设计线性混合整数规划启发式算法生产管理

集成MILP与启发式的混合算法求解板坯设计问题

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集成MILP与启发式的混合算法求解板坯设计问题