CN103996146A

CN103996146A - 一种炼钢-连铸生产的调度系统及方法

Info

Publication number: CN103996146A
Application number: CN201410192893.4A
Authority: CN
Inventors: 俞胜平; 柴天佑
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2014-08-20

Abstract

一种炼钢-连铸生产的调度系统及方法，该系统包括：信息获取单元、工厂单元、炼钢-连铸生产调度单元、扰动设置单元、扰动单元、炼钢-连铸生产调度计划执行单元和炼钢-连铸生产调度计划评价单元；该方法包括：步骤1：获取初始信息；步骤2：编制炼钢-连铸生产调度计划；步骤3：设置扰动状态；步骤4：判断是否产生扰动信息，是，则产生扰动信息，否，则不产生扰动信息；步骤5：执行炼钢-连铸生产调度计划；步骤6评价炼钢-连铸生产调度计划；步骤7：输出炼钢-连铸生产调度计划评价结果；步骤8：进行现场的炼钢-连铸生产调度安排；本发明可以提高调度计划在实际生产过程中的适应性和对实际生产过程指导的有效性。

Description

一种炼钢-连铸生产的调度系统及方法

技术领域

本发明属于炼钢-连铸技术领域，尤其涉及一种炼钢-连铸生产的调度系统及方法。

背景技术

炼钢-连铸生产过程是现代钢铁企业生产流程中的核心环节，包括转炉冶炼、精炼炉精炼和连铸机浇铸三大工艺过程。炼钢-连铸生产调度是以浇次计划为基础，在炉次的生产工艺路径和炉次在连铸工序浇铸的连铸机已知条件下，以浇次在连铸机上准时开浇，浇次内的炉次连续浇铸，同一设备加工的两个相邻炉次不能产生作业冲突为调度目标，确定各浇次中的炉次在哪台转炉、哪台精炼炉上加工，并确定出各炉次在转炉，精炼炉及连铸机上的开工时间和完工时间，形成炼钢-连铸生产作业时间表。由于炼钢-连铸生产过程具有多工序、多设备、多扰动和动态实时性等特征，整个生产过程工艺复杂、物流交错，又具有多目标、强约束等建模特点，使得研究的炼钢-连铸生产调度算法必须经过有效的测试评价才能真正应用于实际生产过程。

目前对炼钢-连铸生产调度算法的测试主要分为三类情况：第一类情况是对炼钢-连铸生产调度算法进行离线测试，这种测试仅是对算法功能的测试，即根据输入数据来验证经过算法处理后能否得到正确的计划调度结果(如单元测试、集成测试、系统测试等)，并没有对算法优劣进行测试分析。第二类情况是在实际生产过程中对炼钢-连铸生产调度算法进行在线测试，将调度算法处理后得到的调度结果形成指令下发到生产过程，验证计划调度结果是否可以正确指导生产，该方法也没有对算法优劣进行测试分析，只是验证调度结果是否适用于实际生产过程，同时过长的在线测试时间也影响了调度算法的实际应用。第三类情况是对炼钢-连铸生产调度算法的仿真测试，该类研究主要是对调度算法优劣程度进行测试验证，但这些方法并没有将调度算法与实际生产过程(或者是接近实际生产过程)相连进行在线测试，使得被研究的算法在实际应用过程中仍然存在着诸多问题，导致算法并不能真正很好的进行实际应用。综上所述可以看出，目前还没有做到将炼钢-连铸生产调度算法在实际生产过程(或者是接近实际生产过程)的环境下进行调度算法优劣的测试，从而使得所研究的炼钢-连铸生产调度算法难以有效指导实际生产过程。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种炼钢-连铸生产的调度系统及方法。

本发明的技术方案：

一种炼钢-连铸生产的调度系统，包括：

信息获取单元：用于获取工厂炼钢-连铸生产设备基础信息和工厂炼钢-连铸生产计划信息；工厂炼钢-连铸生产设备基础信息包括：工厂的设备类型、每种类型设备总数、每台设备处理时间及设备间运输时间；工厂炼钢-连铸生产计划信息包括：浇次计划、炉次计划、每个炉次的精炼重数和精炼类型及每个浇次的开工时间和浇铸的连铸机；

工厂单元：包括：炼钢-连铸生产设备模块和炼钢-连铸生产流程模块；炼钢-连铸生产设备模块用于根据工厂炼钢-连铸生产设备基础信息构建炼钢-连铸生产设备，包括：转炉设备、精炼设备、连铸机设备、钢包、天车和台车；炼钢-连铸生产流程模块用于连接炼钢-连铸生产设备形成炼钢-连铸车间的生产线布局，并根据炼钢-连铸生产调度计划驱动炼钢-连铸生产设备在生产过程中产生各种炼钢-连铸生产运行动作，并产生炼钢-连铸生产调度计划执行结果，且将该炼钢-连铸生产调度计划执行结果发送至炼钢-连铸生产调度计划评价单元；

炼钢-连铸生产调度单元：用于根据工厂炼钢-连铸生产计划信息编制炼钢-连铸生产调度计划，并将该炼钢-连铸生产调度计划分别发送至扰动单元、炼钢-连铸生产调度计划执行单元和炼钢-连铸生产调度计划评价单元；

扰动设置单元：用于根据炼钢-连铸生产调度计划评价是否需要扰动，设置扰动状态，若是，则设置为有扰动状态，若否，则设置为无扰动状态，并将设置好的扰动状态分别发送至扰动单元；

扰动单元：用于根据扰动设置单元发送来的扰动状态判断是否产生扰动信息，若扰动状态为无扰动状态，则不产生扰动信息；若扰动状态为有扰动状态，则根据炼钢-连铸生产调度单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划产生扰动信息且将该扰动信息发送至炼钢-连铸生产调度计划执行单元，扰动信息包括：发生扰动的炉次计划、扰动类别、扰动强度、扰动发生的工序点、扰动发生的偏差类别和扰动发生的偏差量；

炼钢-连铸生产调度计划执行单元：用于未接收到扰动单元发送来扰动信息时，将炼钢-连铸生产调度单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划发送至工厂单元进行执行；或者用于接收到扰动单元发送来的扰动信息时，将炼钢-连铸生产调度计划执行单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划和扰动单元发送来的扰动信息均发送至工厂单元进行执行；

炼钢-连铸生产调度计划评价单元：用于对炼钢-连铸生产调度单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划和工厂单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划执行结果进行比较，并根据其比较结果评价炼钢-连铸生产调度计划，且产生炼钢-连铸生产调度计划评价结果。

采用所述的炼钢-连铸生产的调度系统进行炼钢-连铸生产调度的方法，包括如下步骤：

步骤1：获取初始信息；

初始信息包括工厂炼钢-连铸生产设备基础信息和工厂炼钢-连铸生产计划信息；工厂炼钢-连铸生产设备基础信息包括：工厂的设备类型、每种类型设备总数、每台设备处理时间及设备间运输时间；工厂炼钢-连铸生产计划信息包括：浇次计划、炉次计划、每个炉次的精炼重数和精炼类型及每个浇次的开工时间和浇铸的连铸机；

步骤2：根据工厂炼钢-连铸生产计划信息，编制炼钢-连铸生产调度计划；

步骤3：设置扰动状态；

根据炼钢-连铸生产调度计划评价是否需要扰动，设置扰动状态，若是，则设置为有扰动状态，若否，则设置为无扰动状态；

步骤4：根据扰动状态是否设置为有扰动状态判断是否产生扰动信息，是，则根据炼钢-连铸生产调度计划产生扰动信息，否，则不产生扰动信息；

步骤5：执行炼钢-连铸生产调度计划，且若有扰动信息产生，则将扰动信息加入到炼钢-连铸生产调度计划执行过程中；

步骤6：根据炼钢-连铸生产调度计划和炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价炼钢-连铸生产调度计划；

步骤6-1：根据炼钢-连铸生产调度计划的评价要求，确定炼钢-连铸生产调度计划的评价指标；

U为由炼钢-连铸生产调度计划的评价指标构成的评价指标集，U＝{U₁,U₂,…,U_l}，U₁、U₂、…、U_l分别为炼钢-连铸生产调度计划的评价指标，Ul为第l个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标；

步骤6-2：确定炼钢-连铸生产调度计划的评价指标权重；

针对评价指标集U中每个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标，分别确定其权重，A为评价指标权重集，A＝{a₁,a₂,…,a_l}，a₁、a₂、…、a_l分别为炼钢-连铸生产调度计划的评价指标U₁、U₂、…、U_l的权重；

步骤6-3：确定炼钢-连铸生产调度计划的评价等级；

Q为炼钢-连铸生产调度计划的评级等级的集合，Q＝{q₁,q₂,…,q_n}，q₁、q₂、…、q_n分别为第1等级、第2等级、…、第n等级；

步骤6-4：分别确定与炼钢-连铸生产调度计划的评价等级对应的炼钢-连铸生产调度计划评价指标的取值范围；

H为炼钢-连铸生产调度计划的评价等级对应的炼钢-连铸生产调度计划评价指标的取值范围集合，H＝{H₁,H₂,…,H_l}，H₁，H₂，…，H_l分别为炼钢-连铸生产调度计划的评价等级对应的炼钢-连铸生产调度计划的评价指标的取值范围，H₁＝{[0,h₁₁),[h₁₁,h₁₂),…,[h_1n-1,h_1n]}，H₂＝{[0,h₂₁),[h₂₁,h₂₂),…,[h_2n-1,h_2n]}，…，H_l＝{[0,h_l1),[h_l1,h_l2),…,[h_ln-1,h_ln]}，其中，[0,h_l1)、[h_l1,h_l2)、…、[h_ln-1,h_ln]分别为第l个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标u_l对应炼钢-连铸生产调度计划的评级等级的第1等级的取值区间、第2等级的取值区间、…，第n等级的取值区间；

步骤6-5：建立炼钢-连铸生产调度计划的评价指标的隶属函数；

针对评价指标集U中每个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标，分别建立其隶属函数，C_ij为炼钢-连铸生产调度计划评价指标的隶属函数；

若炼钢-连铸生产调度计划的评价指标U_i(U_i∈U,i＝1,2,…,l)为越小越优型，则其隶属函为：

C_{ij} = \{\begin{matrix} 1 & 0 < v_{i} < d_{j} \\ \frac{e_{j} - v_{i}}{e_{j} - d_{j}} & d_{j} \leq v_{i} \leq e_{j} & j = 1,2, \cdot \cdot \cdot, n \\ 0 & v_{i} > e_{j} \end{matrix} - - - (1)

其中d_j、e_j分别为炼钢-连铸生产调度计划的评价指标U_i对应炼钢-连铸生产调度计划的评级等级的第j等级的取值区间的两端值，j＝1,2,…,n；v_i为根据炼钢-连铸生产调度计划计算得到的指标U_i的数值；

若炼钢-连铸生产调度计划的评价指标U_i为越大越优型指标，则其隶属函数为：

C_{ij} = \{\begin{matrix} 0 & 0 < v_{i} < d_{j} \\ \frac{v_{i} - d_{j}}{e_{j} - d_{j}} & d_{j} \leq v_{i} \leq e_{j} & j = 1,2, \cdot \cdot \cdot, n \\ 1 & v_{i} > e_{j} \end{matrix} - - - (2)

步骤6-6：根据炼钢-连铸生产调度计划的评价指标的隶属函数、炼钢-连铸生产调度计划和炼钢-连铸生产调度计划执行结果分别计算炼钢-连铸生产调度计划的评价矩阵和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价矩阵；

步骤6-6-1：根据步骤6-5建立的炼钢-连铸生产调度计划评价指标的隶属函数计算炼钢-连铸生产调度计划的评价矩阵；

R为炼钢-连铸生产调度计划的评价矩阵，R＝{R₁,R₂,…,R_l}^T，R₁,R₂,…,R_l分别为U₁、U₂、…、U_l的炼钢-连铸生产调度计划的评价矩阵，R₁＝{r₁₁,r₁₂,…,r_1n}、R₂＝{r₂₁,r₂₂,…,r_2n}、…、R_l＝{r_l1,r_l2,…,r_ln}，其中，r_l1,r_l2,…,r_ln分别为炼钢-连铸生产调度计划中第l个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标U_l的第1等级的隶属函数值、第2等级的隶属函数值、…，第n等级的隶属函数值；

步骤6-6-2：根据步骤6-5建立的炼钢-连铸生产调度计划的评价指标的隶属函数计算炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价矩阵；

R′为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价矩阵，R′＝{R′₁,R′₂,…,R′₁}T，R′₁,R′₂,…,R′₁分别为U₁、U₂、…、U_l的炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价矩阵，R′₁＝{r′₁₁,r′₁₂,…,r′_1n}、R′₂＝{r′₂₁,r2_′2,…,r′_2n}、…、R′₁＝{r′₁₁,r′₁₂,…,r′_1n}，其中r′₁₁,r′₁₂,…,r′_1n分别为炼钢-连铸生产调度计划执行结果中第l个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标Ul的第1等级的隶属函数值、第2等级的隶属函数值、…、第n等级的隶属函数值；

步骤6-7：分别计算炼钢-连铸生产调度计划的评价结果和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果；

步骤6-7-1：计算炼钢-连铸生产调度计划的评价结果；

B为炼钢-连铸生产调度计划的评价结果，B＝A·R，B＝(b₁,b₂,…,b_n)，b₁∈Q,b₂∈Q,…,b_n∈Q为炼钢-连铸生产调度计划的评级等级；

步骤6-7-2：计算炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果；

B′为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果，B′＝A·R′，B′＝(b′₁,b′₂,…,b′_n)，b′₁∈Q,b′₂∈Q,…,b′_n∈Q为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评级等级；

步骤6-8：判断炼钢-连铸生产调度计划的评价结果和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果是否相等，是，则执行步骤6-9，否，则执行步骤6-10；

步骤6-9：对炼钢-连铸生产调度计划评价结果和炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价结果分别进行加权综合评价，并分别计算出炼钢-连铸生产调度计划的加权综合评价值和计算出炼钢-连铸生产调度计划执行结果的加权综合评价值；

步骤6-9-1：对炼钢-连铸生产调度计划评价结果进行加权综合评价，计算出炼钢-连铸生产调度计划的加权综合评价值；

根据炼钢-连铸生产调度计划的评价结果B计算加权综合评价的权重集，W为炼钢-连铸生产调度计划的评价结果的加权综合评价权重集，W＝{w₁,w₂,…w_n}，其中w₁,w₂,…w_n分别为炼钢-连铸生产调度计划评价等级的加权综合评价权重值，其中k＝1,2,…,n；计算炼钢-连铸生产调度计划评价结果的加权综合评价值α，α＝W·P，其中P为评价集数量化集，P＝{p₁,p₂,…,p_n}^T，p₁,p₂,…,p_n分别为根据经验确定的炼钢-连铸生产调度计划评价等级的数量化值；

步骤6-9-2：对炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价结果进行加权综合评价，计算出炼钢-连铸生产调度计划执行结果的加权综合评价值；

根据炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果B′计算加权综合评价的权重集，W′为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果的加权综合评价权重集，W′＝{w′₁,w′₂,…,w′_n}，w′₁,w′₂,…,w′_n分别为炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价等级的加权综合评价权重值，其中k＝1,2,…,n；计算炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价结果的加权综合评价值α′，α′＝W′·P，其中P为评价集数量化集，P＝{p₁,p₂,…,p_n}^T，p₁,p₂,…,p_n分别为根据经验确定的炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价等级的数量化值；

步骤6-10：对炼钢-连铸生产调度计划进行评价；

炼钢-连铸生产调度计划的评价结果和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果不相等时，根据炼钢-连铸生产调度计划的评价结果和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果对钢-连铸生产调度计划进行评价；

炼钢-连铸生产调度计划的评价结果和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果相等时，根据炼钢-连铸生产调度计划的加权综合评价值和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的加权综合评价值对炼钢-连铸生产调度计划进行评价；根据炼钢-连铸生产调度计划的加权综合评价值α与炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价结果的加权综合评价值α′之间的差值是否小于阀值η判定炼钢-连铸生产调度计划的优劣，是，则判定炼钢-连铸生产调度计划为好，否，则判定炼钢-连铸生产调度计划为差；

步骤7：输出炼钢-连铸生产调度计划评价结果；

步骤8：如果炼钢-连铸生产调度计划评价结果为好，则根据炼钢-连铸生产调度计划进行现场的炼钢-连铸生产调度安排；如果炼钢-连铸生产调度计划评价结果为差，则根据评价结果中的信息对炼钢-连铸生产调度计划进行调整，然后再根据调整后的炼钢-连铸生产调度计划进行现场的炼钢-连铸生产调度安排。

有益效果：采用本发明的技术方案，可以使炼钢-连铸生产调度计划能够在模拟实际炼钢-连铸生产过程的环境下进行调度计划的优劣程度评价，提高调度计划在实际生产过程中的适应性和对实际生产过程指导的有效性。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的炼钢-连铸生产的调度系统的结构图；

图2为本发明一种实施方式的炼钢-连铸生产的调度方法的流程图；

图3为本发明一种实施方式的的炼钢-连铸生产调度计划示意图；

图4为本发明一种实施方式的扰动信息生成流程图；

图5为本发明一种实施方式的炼钢-连铸生产调度计划执行过程图；

图6为本发明一种实施方式的炼钢-连铸生产调度计划执行结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作详细说明，本实施方式以某钢铁企业的生产实际调度问题为例，生产线包括：3座转炉(1LD、2LD、3LD)、精炼设备(1RH、2RH、3RH、1CAS、2CAS、KIP、LF)、3条连铸(1CC、2CC、3CC)。

如图1所示，本实施方式的炼钢-连铸生产的调度系统，包括：

本实施方式的炼钢-连铸生产设备模块通过3DS MAX建立炼钢-连铸生产设备，模型大多使用patch面来制作，所有设备均按实际尺寸建模，以保证对象模型的形态、比例符合真实形态。建立的模型导入到Flexsim模型库中。建立的炼钢-连铸生产设备包括转炉、精练炉、连铸机架、回转台、结晶器、中间包、钢包、轨道、台车、天车。在使用3DS MAX完成设备的物理模型后,将设备模型导入Flexsim中进行设备属性模型的建立。炼钢-连铸生产设备分为固定设备和移动设备两种，根据炼钢设备的特点选择模版导入。主体设备以处理器作为模版，具有模版的处理时间属性，直接进行参数设置即可完成时间的设置，模型运行时就会根据设置的加工时间进行加工。

本实施方式的炼钢-连铸生产流程模块通过Flexsim建立炼钢-连铸生产流程，首先根据炼钢生产工艺流程，从炼钢设备模型库中拖出相应的生产设备放到模型视图(View)中相应位置，进行工厂的布局安排。完成工厂布局之后，需要将工厂的所有生产设备模型进行连接，以满足生产过程中的物流衔接。Flexsim模型中的对象之间是通过输入端口(input ports)、输出端口(output ports)、中心端口(center ports)三种连接类型的端口完成连接的。其中输入和输出端口用于FixedResource之间的连接，中心端口用于TaskExecuter和FixedResource之间的连接。根据端口的不同分两种连接类型“s”和“a”连接.“s”接用于中心端口之间的连接，“a”连接用于除中心端口之外的其他连接。

本实施方式采用所述的炼钢-连铸生产的调度系统进行炼钢-连铸生产调度的方法，包括如下步骤：

步骤1：获取初始信息；

本实施方式编制好的炼钢-连铸生产调度计划如图3所示；

步骤3：设置扰动状态；

扰动信息包括发生扰动的炉次计划、扰动类别、扰动强度、扰动发生的工序点、扰动发生的偏差类别、扰动发生的偏差量。按照实际生产过程中经常发生的扰动种类及频率，主要有时间偏差扰动、温度偏差扰动、钢水成分不合格扰动。其中时间偏差扰动发生的工序点在兑铁水开始、兑铁水结束、出钢开始、出钢结束、精炼工序开始、精炼工序结束、浇铸开始和浇铸结束。温度偏差扰动发生在兑铁水结束、出钢结束、精炼工序开始、精炼工序结束和浇铸开始。钢水成分不合格扰动发生在出钢结束、精炼工序结束。

对于产生扰动信息，如图4所示，首先对标志FLAG进行判断，如果FLAG＝0，那么表示用户没有对扰动进行设定，这时将启动一级设备随机数发生器，产生设备信息，然后启动一级强度随机数发生器，产生强度信息。一级设备随机数发生器能够从所有可选设备中进行随机选择，而不管设备是何种类型的。一级强度随机数发生器能够从全区间进行强度值的随机产生而不考虑强度是何种类型的。如果FLAG等于1，那么表示用户对设备类型和强度类型进行了给定，这时将启动二级设备随机数发生器，产生设备信息，然后启动二级强度随机数发生器，产生强度信息。二级设备随机数发生器能够在特定类型的设备中进行随机选择。二级强度随机数发生器能够在特定强度类型的区间内随机产生强度值。如果FLAG等于2，那么表示用户已经给定了具体设备和强度值。

步骤5：执行炼钢-连铸生产调度计划，且若有扰动信息产生，则将扰动信息加入到炼钢-连铸生产调度计划执行过程中，工厂单元根据扰动信息和炼钢-连铸生产调度计划执行生产，如图5所示，得到炼钢-连铸生产调度计划执行结果，如图6所示。

U为由炼钢-连铸生产调度计划的评价指标构成的评价指标集，U＝{U₁,U₂,U₃}，U₁、U₂、U₃分别表示工位等待时间、设备负荷率和工位等待队列数，指标体系如表1所示。

表1指标体系

步骤6-2：确定炼钢-连铸生产调度计划的评价指标权重；

针对评价指标集U中每个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标，采用层次分析法确定指标权重，A＝{a₁,a₂,a₃}，a₁,a₂,a₃分别表示工位等待时间权重、设备负荷率权重、工位等待队列数权重；子因素层的各子因素的指标权重记为：A₁＝{a₁₁,a₁₂}，A₂＝{a₂₁,a₂₂}，A₃＝{a₃₁,a₃₂}，A₁₁＝{a₁₁₁,a₁₁₂,a₁₁₃,a₁₁₄,a₁₁₅,a₁₁₆,a₁₁₇}，A₁₂＝{a₁₂₁,a₁₂₂,a₁₂₃}，A₂₁＝{a₂₁₁,a₂₁₂,a₂₁₃}，A₂₂＝{a₂₂₁,a₂₂₂,a₂₂₃,a₂₂₄,a₂₂₅,a₂₂₆,a₂₂₇}，A₃₁＝{a₃₁₁,a₃₁₂,a₃₁₃,a₃₁₄,a₃₁₅,a₃₁₆,a₃₁₇}，A₃₂＝{a₃₂₁,a₃₂₂,a₃₂₃}。

步骤6-3：确定炼钢-连铸生产调度计划的评价等级。Q为炼钢-连铸生产调度计划的评级等级的集合，Q＝{q₁,q₂,q₃,q₄,q₅}，q₁,q₂,q₃,q₄,q₅分别为评价等级为好、较好、一般、较差和差；

H为炼钢-连铸生产调度计划的评价等级对应的炼钢-连铸生产调度计划评价指标的取值范围集合，H＝{H₁,H₂,H₃}，H₁,H₂,H₃分别为工位等待时间、设备负荷率、工位等待队列数的取值范围，H₁＝{[0,h₁₁),[h₁₁,h₁₂),[h₁₂,h₁₃),[h₁₃,h₁₄),[h₁₄,h₁₅)}，H₂＝{[0,h₂₁),[h₂₁,h₂₂),[h₂₂,h₂₃),[h₂₃,h₂₄),[h₂₄,h₂₅)}，H₃＝{[0,h₃₁),[h₃₁,h₃₂),[h₃₂,h₃₃),[h₃₃,h₃₄),[h₃₄,h₃₅)}；其中[0,h₁₁),[h₁₁,h₁₂),[h₁₂,h₁₃),[h₁₃,h₁₄),[h₁₄,h₁₅)分别表示工位等待时间对应评价等级的好、较好、一般、较差、差的取值区间；[0,h₂₁),[h₂₁,h₂₂),[h₂₂,h₂₃),[h₂₃,h₂₄),[h₂₄,h₂₅)分别表示设备负荷率对应评价等级的差、较差、一般、较好、好的取值区间；[0,h₃₁),[h₃₁,h₃₂),[h₃₂,h₃₃),[h₃₃,h₃₄),[h₃₄,h₃₅)分别表示工位等待队列数对应评价等级的好、较好、一般、较差、差的取值区间；本实施方式中：h₁₁＝0，h₁₂＝4,h₁₃＝7，h₁₄＝10，h₁₅＝15，h₂₁＝0，h₂₂＝0.2，h₂₃＝0.5，h₂₄＝0.8，h₂₅＝0.9，h₃₁＝0，h₃₂＝2，h₃₃＝5，h₃₄＝8，h₃₅＝11；

步骤6-5：建立炼钢-连铸生产调度计划的评价指标的隶属函数。针对评价指标集U中每个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标，分别建立隶属函数；

(1)工位等待时间为越小越优型指标，其隶属函数为：

C_{1 j} = \{\begin{matrix} 1 & 0 < v_{1} < d_{j} \\ \frac{e_{j} - v_{1}}{e_{j} - d_{j}} & d_{j} \leq v_{1} \leq e_{j} & j = 1,2, 3,4,5 \\ 0 & v_{1} > e_{j} \end{matrix}

其中d_j、e_j分别为工位等待时间指标评价等级j的取值区间：当j＝1时，d₁＝0,e₁＝h₁₁；当j＝2时，d₂＝h₁₁,e₂＝h₁₂；当j＝3时，d₃＝h₁₂,e₃＝h₁₃；当j＝4时，d₄＝h₁₃,e₄＝h₁₄；当j＝5时，d₅＝h₁₄,e₅＝h₁₅；v₁为调度计划在工位设备上的总等待时间：

v_{1} = Σ_{j = 1}^{m} (X_{i, j} - Y_{i - 1, j} - T_{i - 1, i})

其中X_i,j为第j个计划在第i个工位设备上的开工时间，Y_i-1,j为第j个计划在第i-1个工位设备上的完工时间，T_i-1,i为第i-1个工位设备到第i个工位设备上的运输时间。

(2)设备负荷率为越大越优型指标，其隶属函数为：

C_{2 j} = \{\begin{matrix} 0 & 0 < v_{2} < d_{j} \\ \frac{v_{2} - d_{j}}{e_{j} - d_{j}} & d_{j} \leq v_{2} \leq e_{j} & j = 1,2, 3,4,5 \\ 0 & v_{2} > e_{j} \end{matrix}

其中d_j、e_j分别为设备负荷率指标评价等级j的取值区间：当j＝1时，d₁＝0,e₁＝h₂₁；当j＝2时，d₂＝h₂₁,e₂＝h₂₂；当j＝3时，d₃＝h₂₂,e₃＝h₂₃；当j＝4时，d₄＝h₂₃,e₄＝h₂₄；当j＝5时，d₅＝h₂₄,e₅＝h₂₅；v₂为调度计划在工位设备负荷率：

v₂＝N_i*T_i/(T_max-T_min)

其中N_i为第i个工位设备加工的炉次总数；T_i为第i个工位设备的处理时间；T_min为调度计划中炉次在转炉工序的最早开工时间；T_max为调度计划中炉次在连铸工序的最晚完工时间。

(3)工位等待队列数为越小越优型指标，其隶属函数为：

C_{3 j} = \{\begin{matrix} 1 & 0 < v_{3} < d_{j} \\ \frac{e_{j} - v_{3}}{e_{j} - d_{j}} & d_{j} \leq v_{3} \leq e_{j} & j = 1,2, 3,4,5 \\ 0 & v_{3} > e_{j} \end{matrix}

其中d_j、e_j分别为工位等待队列数指标评价等级j的取值区间：当j＝1时，d₁＝0,e₁＝h₃₁；当j＝2时，d₂＝h₃₁,e₂＝h₃₂；当j＝3时，d₃＝h₃₂,e₃＝h₃₃；当j＝4时，d₄＝h₃₃,e₄＝h₃₄；当j＝5时，d₅＝h₃₄,e₅＝h₃₅；v₃为调度计划在工位设备上等待的总炉次数。

步骤6-6-1：根据步骤6-5建立的炼钢-连铸生产调度计划评价指标的隶属函数计算炼钢-连铸生产调度计划的评价矩阵；R为炼钢-连铸生产调度计划的评价矩阵，R＝{R₁,R₂,R₃}^T，R₁,R₂,R₃分别为炼钢-连铸生产调度计划的工位等待时间评价矩阵、设备负荷率评价矩阵、工位等待队列数评价矩阵；R₁＝{R₁₁,R₁₂}，R₁₁,R₁₂分别为炼钢-连铸生产调度计划的精炼工位等待时间评价矩阵、连铸工位等待时间评价矩阵；R₂＝{R₂₁,R₂₂}，R₂₁,R₂₂分别为炼钢-连铸生产调度计划的转炉设备负荷率评价矩阵、精炼设备负荷率评价矩阵；R₃＝{R₃₁,R₃₂}，R₃₁,R₃₂分别为炼钢-连铸生产调度计划的精炼等待队列数评价矩阵、连铸等待队列数评价矩阵；R₁₁＝{R₁₁₁,R₁₁₂,R₁₁₃,R₁₁₄,R₁₁₅,R₁₁₆,R₁₁₇}，R₁₁₃,R₁₁₄,R₁₁₅,R₁₁₆,R₁₁₇分别为1RH工位等待时间评价矩阵、2RH工位等待时间评价矩阵、3RH工位等待时间评价矩阵、1CAS工位等待时间评价矩阵、2CAS工位等待时间评价矩阵、KIP工位等待时间评价矩阵、LF工位等待时间评价矩阵；R₁₁₁＝{r₁₁₁₁,r₁₁₁₂,r₁₁₁₃,r₁₁₁₄,r₁₁₁₅}、…、R₁₁₇＝{r₁₁₇₁,r₁₁₇₂,r₁₁₇₃,r₁₁₇₄,r₁₁₇₅}，其中r₁₁₁₁,r₁₁₁₂,r₁₁₁₃,r₁₁₁₄,r₁₁₁₅分别为指标对应的等级为好、较好、一般、较差、差的隶属函数值，其值根据步骤6-5建立的炼钢-连铸生产调度计划评价指标的隶属函数进行计算。根据图10所示的指标体系按照上述计划建立起R₁₂,R₂₁,R₂₂,R₃₁,R₃₂。

步骤6-6-2：根据步骤6-5建立的炼钢-连铸生产调度计划评价指标的隶属函数计算炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价矩阵；

R'为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价矩阵，R′＝{R′₁,R′₂,R′₃}T，R′₁,R′₂,R′₃分别为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的工位等待时间评价矩阵、设备负荷率评价矩阵、工位等待队列数评价矩阵；R′₁＝{R′₁₁,R′₁₂}，R′₁₁,R′₁₂分别为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的精炼工位等待时间评价矩阵、连铸工位等待时间评价矩阵；R′₂＝{R′₂₁,R′₂₂}，R′₂₁,R′₂₂分别为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的转炉设备负荷率评价矩阵、精炼设备负荷率评价矩阵；R′₃＝{R′₃₁,R′₃₂}，R′₃₁,R′₃₂分别为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的精炼等待队列数评价矩阵、连铸等待队列数评价矩阵；R′₁₁＝{R′₁₁₁,R′₁₁₂,R′₁₁₃,R′₁₁₄,R′₁₁₅,R′₁₁₆,R′₁₁₇}，R′₁₁₁,R′₁₁₂,R′₁₁₃,R′₁₁₄,R′₁₁₅,R′₁₁₆,R′₁₁₇分别为1RH工位等待时间评价矩阵、2RH工位等待时间评价矩阵、3RH工位等待时间评价矩阵、1CAS工位等待时间评价矩阵、2CAS工位等待时间评价矩阵、KIP工位等待时间评价矩阵、LF工位等待时间评价矩阵；R′₁₁₁＝{r′₁₁₁₁,r′₁₁₁₂,r′₁₁₁₃,r′₁₁₁₄,r′₁₁₁₅}、…、R′₁₁₇＝{r′₁₁₇₁,r′₁₁₇₂,r′₁₁₇₃,r′₁₁₇₄,r′₁₁₇₅}，其中r′₁₁₁₁,r′₁₁₁₂,r′₁₁₁₃,r′₁₁₁₄,r′₁₁₁₅分别为指标对应的等级为好、较好、一般、较差、差的隶属函数值，其值根据步骤6-5建立的炼钢-连铸生产调度计划评价指标的隶属函数进行计算。根据图10所示的指标体系按照上述计算计划建立起R₁₂,R₂₁,R₂₂,R₃₁,R₃₂。

步骤6-7：分别计算炼钢-连铸生产调度计划的评价结果和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果；a₁₁₁＝0.1，a₁₁₂＝0.1，a₁₁₃＝0.1，a₁₁₄＝0.15，a₁₁₅＝0.15，a₁₁₆＝0.2，a₁₁₇＝0.2，a₁₂₁＝0.3，a₁₂₂＝0.3，a₁₂₃＝0.4，a₂₁₁＝0.35，a₂₁₂＝0.35，a₂₁₃＝0.4，a₂₂₁＝0.1，a₂₂₂＝0.1，a₂₂₃＝0.1，a₂₂₄＝0.15，a₂₂₅＝0.15，a₂₂₆＝0.2，a₂₂₇＝0.2，a₃₁₁＝0.1，a₃₁₂＝0.1，a₃₁₃＝0.1，a₃₁₄＝0.15，a₃₁₅＝0.15，a₃₁₆＝0.2，a₃₁₇＝0.2，a₃₂₁＝0.3，a₃₂₂＝0.3，a₃₂₃＝0.4，a₁₁＝0.45，a₁₂＝0.55，a₂₁＝0.5，a₂₂＝0.5，a₃₁＝0.3，a₃₂＝0.7，a₁＝0.75，a₂＝0.15，a₃＝0.1；

步骤6-7-1：计算炼钢-连铸生产调度计划的评价结果；

(1)对第三层因素集做一级模糊综合评判：B₁₁＝A₁₁·R₁₁，B₁₂＝A₁₂·R₁₂，B₂₁＝A₂₁·R₂₁，B₂₂＝A₂₂·R₂₂，B₃₁＝A₃₁·R₃₁，B₃₂＝A₃₂·R₃₂。

(2)对第二层因素集做二级模糊综合评判：

B_{1} = A_{1} \cdot R_{1} = A_{1} \cdot [\begin{matrix} B_{11} \\ B_{12} \end{matrix}],

B_{2} = A_{2} \cdot R_{2} = A_{2} \cdot [\begin{matrix} B_{21} \\ B_{22} \end{matrix}],

B_{3} = A_{3} \cdot R_{3} = A_{3} \cdot [\begin{matrix} B_{31} \\ B_{32} \end{matrix}] .

(3)对第一层因素集做三级模糊综合评判：

B = A \cdot R = A \cdot [\begin{matrix} B_{1} \\ B_{2} \\ B_{3} \end{matrix}],

B为炼钢-连铸生产调

度计划的评价结果，B＝(b₁,b₂,b₃,b₄,b₅)，b₁,b₂,b₃,b₄,b₅分别为炼钢-连铸生产调度计划的各评价等级值，其中最高的评价等级值对应的评价等级即为炼钢-连铸生产调度计划的评价结果；

(1)对第三层因素集做一级模糊综合评判：B′₁₁＝A₁₁·R′₁₁，B′₁₂＝A₁₂·R′₁₂，B′₂₁＝A₂₁·R′₂₁，B'₂₂＝A₂₂·R'₂₂，B'₃₁＝A₃₁·R'₃₁，B'₃₂＝A₃₂·R'₃₂。

(2)对第二层因素集做二级模糊综合评判：

B_{1}^{'} = A_{1} \cdot R_{1}^{'} = A_{1} \cdot [\begin{matrix} B_{11}^{'} \\ B_{12}^{'} \end{matrix}],

B_{2}^{'} = A_{2} \cdot R_{2}^{'} = A_{2} \cdot [\begin{matrix} B_{21}^{'} \\ B_{22}^{'} \end{matrix}],

B_{3}^{'} = A_{3} \cdot R_{3}^{'} = A_{3} \cdot [\begin{matrix} B_{31}^{'} \\ B_{32}^{'} \end{matrix}] .

(3)对第一层因素集做三级模糊综合评判：

B^{'} = A \cdot R^{'} = A \cdot [\begin{matrix} B_{1}^{'} \\ B_{2}^{'} \\ B_{3} \end{matrix}],

B′为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果，B'＝(b′₁,b′₂,b′₃,b′₄,b′₅)，b′₁,b′₂,b′₃,b′₄,b′₅分别为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的各评价等级值,其中最高的评价等级值对应的评价等级即为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果；

步骤6-9-1：对炼钢-连铸生产调度计划评价结果进行加权综合评价，计算出炼钢-连铸生产调度计划的加权综合评价值；根据炼钢-连铸生产调度计划的评价结果B计算加权综合评价的权重集，W为炼钢-连铸生产调度计划的评价结果的加权综合评价权重集，W＝{w₁,w₂,w₃,w₄,w₅}，其中w₁,w₂,w₃,w₄,w₅分别为炼钢-连铸生产调度计划评价等级的加权综合评价权重值，其中k＝1,2,…,5；计算炼钢-连铸生产调度计划评价结果的加权综合评价值α，α＝W·P，其中P为评价集数量化集，P＝{p₁,p₂,…,p₅}^T，p₁,p₂,…,p₅分别为根据经验确定的炼钢-连铸生产调度计划评价等级数量化值；p₁＝1，p₂＝0.8，p₃＝0.7，p₄＝0.6，p₅＝0.5；得到α＝0.824；

步骤6-9-2：对炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价结果进行加权综合评价，计算出炼钢-连铸生产调度计划执行结果的加权综合评价值；根据炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果B′计算加权综合评价的权重集，W′为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果的加权综合评价权重集，W′＝{w′₁,w′₂,…,w′₅}，w′₁,w′₂,…,w′₅分别为炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价等级的加权综合评价权重值，其中k＝1,2,…,5；计算炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价结果的加权综合评价值α′，α′＝W′·P，其中P为评价集数量化集，P＝{p₁,p₂,…,p₅}^T，p₁,p₂,…,p₅分别为根据经验确定的炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价等级的数量化值，p₁＝1，p₂＝0.8，p₃＝0.7，p₄＝0.6，p₅＝0.5；得到α′＝0.79；

步骤6-10：对炼钢-连铸生产调度计划进行评价；

炼钢-连铸生产调度计划的评价结果和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果相等时，根据炼钢-连铸生产调度计划的加权综合评价值和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的加权综合评价值对炼钢-连铸生产调度计划进行评价；根据炼钢-连铸生产调度计划的加权综合评价值α与炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价结果的加权综合评价值α′之间的差值是否小于阀值η判定炼钢-连铸生产调度计划的优劣，是，则判定炼钢-连铸生产调度计划为好，否，则判定炼钢-连铸生产调度计划为差；其中阀值η根据测试评价要求来设定，本实施方式设定η＝0.1；α-α′＝0.824-0.79＝0.034＜0.1，因此判定炼钢-连铸生产调度计划为好。

步骤7：输出炼钢-连铸生产调度计划评价结果，表2所示为炼钢-连铸调度计划的工位等待时间评价结果，表3所示为炼钢-连铸调度计划的设备负荷率评价结果，表4所示为炼钢-连铸调度计划的工位等待队列数评价结果。

表2工位等待时间评价结果

计划来源	1RH	2RH	3RH	KIP	1CAS	2CAS	LF	1CC	2CC	3CC
											调度计划	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
调度计划执行结果	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0

表3设备负荷率评价结果

计划来源	1LD	2LD	3LD	1RH	2RH	3RH	KIP	1CAS	2CAS	LF
											调度计划	0.59	0.59	0.59	0.61	0	0.61	0	0	0.51	0
调度计划执行结果	0.58	0.58	0.58	0.43	0.43	0.34	0	0.29	0.21	0

表4工位等待队列数评价结果

步骤8：因为炼钢-连铸生产调度计划评价结果为好，因此根据炼钢-连铸生产调度计划(图3)进行现场的炼钢-连铸生产调度安排，指导实际生产。

针对目前炼钢-连铸生产调度方法注重功能测试而缺乏在实际生产过程(或者是接近实际生产过程)的环境下进行调度方法优劣测试导致已有炼钢-连铸生产调度方法难以适用于实际生产调度过程的问题，本发明提出了一种基于信息获取、炼钢-连铸生产调度计划执行、扰动设置、扰动产生、炼钢-连铸生产调度计划执行、炼钢-连铸生产调度计划评价的炼钢-连铸生产调度方法，使得炼钢-连铸生产调度方法能够在模拟实际炼钢-连铸生产过程的环境下进行调度方法的优劣程度测试，提高炼钢-连铸生产调度方法在实际生产过程中的适应性和对实际生产过程指导的有效性。

Claims

1.一种炼钢-连铸生产的调度系统，其特征在于：包括：

2.采用权利要求1所述的炼钢-连铸生产的调度系统进行炼钢-连铸生产调度的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：获取初始信息；

步骤3：设置扰动状态；

步骤7：输出炼钢-连铸生产调度计划评价结果；

3.根据权利要求2所述的炼钢-连铸生产调度的方法，其特征在于：步骤6包括如下步骤：

U为由炼钢-连铸生产调度计划的评价指标构成的评价指标集，U＝{U₁,U₂,…,U_l}，U₁、U₂、…、U_l分别为炼钢-连铸生产调度计划的评价指标，U_l为第l个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标；

步骤6-2：确定炼钢-连铸生产调度计划的评价指标权重；

步骤6-3：确定炼钢-连铸生产调度计划的评价等级；

C_{ij} = \{\begin{matrix} 1 & 0 < v_{i} < d_{j} \\ \frac{e_{j} - v_{i}}{e_{j} - d_{j}} & d_{j} \leq v_{i} \leq e_{j} & j = 1,2, \cdot \cdot \cdot, n \\ 0 & v_{i} > e_{j} \end{matrix} - - - (1)

C_{ij} = \{\begin{matrix} 0 & 0 < v_{i} < d_{j} \\ \frac{v_{i} - d_{j}}{e_{j} - d_{j}} & d_{j} \leq v_{i} \leq e_{j} & j = 1,2, \cdot \cdot \cdot, n \\ 1 & v_{i} > e_{j} \end{matrix} - - - (2)

R′为炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价矩阵，R′＝{R′₁,R′₂,…,R′₁}^T，R′₁,R′₂,…,R′₁分别为U₁、U₂、…、U_l的炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价矩阵，R′₁＝{r′₁₁,r′₁₂,…,r′_1n}、R′₂＝{r′₂₁,r2′22…,r′_2n}、…、R′₁＝{r′₁₁,r′₁₂,…,r′_1n}，其中r′₁₁,r′₁₂,…,r′_1n分别为炼钢-连铸生产调度计划执行结果中第l个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标Ul的第1等级的隶属函数值、第2等级的隶属函数值、…、第n等级的隶属函数值；

步骤6-7-1：计算炼钢-连铸生产调度计划的评价结果；

步骤6-10：对炼钢-连铸生产调度计划进行评价；

炼钢-连铸生产调度计划的评价结果和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果不相等时，根据炼钢-连铸生产调度计划的评价结果和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果对炼钢-连铸生产调度计划进行评价；

炼钢-连铸生产调度计划的评价结果和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的评价结果相等时，根据炼钢-连铸生产调度计划的加权综合评价值和炼钢-连铸生产调度计划执行结果的加权综合评价值对炼钢-连铸生产调度计划进行评价；根据炼钢-连铸生产调度计划的加权综合评价值α与炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价结果的加权综合评价值α′之间的差值是否小于阀值η判定炼钢-连铸生产调度计划的优劣，是，则判定炼钢-连铸生产调度计划为好，否，则判定炼钢-连铸生产调度计划为差。