CN105303320A - 一种炼钢智能调度算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炼钢智能调度算法，该算法基于炼钢现场的工艺约束条件和规则、工序优先级以及专家调度经验制定，主要包括以下步骤：a.在企业炼钢生产作业计划的指导下，编排产生作业任务；b.对运输工具进行选择，根据运输路线和工艺条件的不同，选择台车或者天车作为任务的执行工具；c.根据生产工艺条件和约束，确定任务优先级顺序；d.容器的选择；e.工位的选择，f.天车的选择；g.天车防碰撞设计；h.优化天车行走路径。本发明可用来支持相应的炼钢生产管理调度系统的运行，其提供的计划编排能力、预测能力能够对生产操作人员提供有效辅助，进而节约钢企的生产成本，降低能耗，提高生产效率。

Description

一种炼钢智能调度算法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种炼钢智能调度算法。

背景技术

钢铁工业是我国重要的基础产业，在全球经济一体化的形式下，钢铁企业直接面临着同国际一流企业在技术、质量、管理、价格及服务等方面的竞争。当前的金融危机，更让我国的钢铁企业承受着前所未有的严峻考验。一方面，客户对产品的质量要求越来越高，合同交货期越来越短，对产品品种、规格、数量的要求越来越多样化；另一方面，钢材价格一路下滑，利润空间越来越小，从而迫使企业必须通过技术水平的提高，降低企业的生产成本。因此，钢铁企业应该采用先进的管理理念，加快信息化、自动化技术改造，由现有的分散化生产向集约化、规模化转变，进一步调整产品结构，使高附加值产品成为钢铁工业新的增长点，逐步淘汰企业生产中落后的设备，实现设备大型化，生产过程连续化、高速化和自动化，节约能耗。

生产调度系统作为生产组织，管理的重要环节，实际上它是对区域内的原材物料，水电风气等能源介质进行有效的配置和管理，以保障各用户和环节有序进行。对整个生产流程进行有效控制，最大限度发挥企业装备的生产能力，向有利于企业的安全生产和有序生产的方向发展。

调度算法是调度系统的核心，是实现调度系统的关键。由于生产调度问题，尤其是炼钢生产调度问题，存在复杂性、动态随机性、多约束和多目标性等问题，使的调度算法的研究还存在于理论研究和实验室模拟阶段。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种节约生产成本，降低能耗，提高钢企生产效率的炼钢智能调度算法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种炼钢智能调度算法，该算法基于炼钢现场的工艺约束条件和规则、工序优先级以及专家调度经验制定，主要包括以下步骤：

a.在企业炼钢生产作业计划的指导下，编排产生作业任务，作业任务主要包括以下四个内容：执行任务需要的容器、任务起始工位、任务目标工位、执行任务的运输工具；

b.对运输工具进行选择，根据运输路线和工艺条件的不同，选择台车或者天车作为任务的执行工具；

c.根据生产工艺条件和约束，确定任务优先级顺序，一个作业任务产生后，根据任务在炼钢生产环节中的重要和紧迫程度需要给任务分配一个优先级，以便确定执行任务的先后顺序，在一个炼钢生产车间中，同一跨有多台天车，各自执行不同的作业任务，当同一跨的多台天车在执行作业任务出现冲突时，根据任务的优先级高低来确定执行任务的先后顺序，任务优先级低的天车需要给任务优先级高的天车避让，以确保炼钢生产顺畅有序的进行；

d.容器的选择，根据铁水包、钢包的材质、包龄、水口、温度和包号的不同，设计容器的选择规则和策略，并为待执行任务选择容器；

e.工位的选择，对于含有工位集的冷修位、热修位、烤包位以及炼钢现场其他工位集合，设计工位的选择规则和策略放置容器；

f.天车的选择，根据工艺和空间约束以及天车运行规则、分区规则等规则，对天车进行选择；

g.天车防碰撞设计，针对各天车在完成各自当前作业任务的过程中走行路径出现冲突的情况，规定天车避让规则防止天车在运行过程中发现碰撞等意外事故；

h.优化天车行走路径，计算出天车运行路径，确保天车运行路径短，各工序的衔接顺畅，钢水、铁水温度损失低，最快转炉衔接最紧铸机。

本发明所采用的技术方案具有以下有益效果：本发明基于炼钢现场的工艺约束条件和规则、工序优先级以及专家调度经验制定，该算法结构简单易懂，便于升级和维护，易于理解，增减规则方便，对动态系统适应性比较强，尤其对炼钢环境复杂随变的动态环境有较强适应能力。本发明可用来支持相应的炼钢生产管理调度系统的运行，其提供的计划编排能力、预测能力能够对生产操作人员提供有效辅助，进而节约钢企的生产成本，降低能耗，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明设计流程图。

图2为本发明部分任务优先级排序图。

图3为本发明容器选择策略的算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

一种炼钢智能调度算法，该算法基于炼钢现场的工艺约束条件和规则、工序优先级以及专家调度经验制定，主要包括以下步骤：

a.在企业炼钢生产作业计划的指导下，编排产生作业任务，作业任务主要包括以下四个内容：执行任务需要的容器、任务起始工位、任务目标工位、执行任务的运输工具；

b.对运输工具进行选择，根据运输路线和工艺条件的不同，选择台车或者天车作为任务的执行工具；

c.根据生产工艺条件和约束，确定任务优先级顺序，一个作业任务产生后，根据任务在炼钢生产环节中的重要和紧迫程度需要给任务分配一个优先级，以便确定执行任务的先后顺序，在一个炼钢生产车间中，同一跨有多台天车，各自执行不同的作业任务，当同一跨的多台天车在执行作业任务出现冲突时，根据任务的优先级高低来确定执行任务的先后顺序，任务优先级低的天车需要给任务优先级高的天车避让，以确保炼钢生产顺畅有序的进行；

d.容器的选择，根据铁水包、钢包的材质、包龄、水口、温度和包号的不同，设计容器的选择规则和策略，并为待执行任务选择容器；作为优选方案：1、优先选择材质：如果能使用材质为5(高Al)的钢包，则能使用材质为6(Mg-C)的钢包；如果使用材质为6的钢包，则不能使用材质为5的钢包；如果可以选择材质为5或6的钢包时，则优先选择材质为5的钢包；2、优先选择水口：如果能使用单水口的钢包，则一定能使用双水口的钢包；如果要求使用双水口的钢包，则不能使用单水口的钢包；如果可以使用单水口和双水口的钢包时，则优先选择单水口的钢包；3、优先选择温度：如果温度不同，则优先选择温度高的钢包，默认刚下线的钢包温度高；4、优先选择包龄：如果包龄不同，则优先选择包龄高的钢包；5、优先选择包号低的钢包。

e.工位的选择，对于含有工位集的冷修位、热修位、烤包位以及炼钢现场其他工位集合，设计工位的选择规则和策略来放置容器；作为优选方案：1、优先考虑“就近原则”选择工位：优先选择距离起点位置最近且空闲的工位；2、所有浇注完毕的空钢包都必须经过热修位进行处理；3、包龄达到修理年龄的钢包或铁水包，必须到冷修位进行下线修理；4、冷修位修理完毕的钢包或铁水包，必须到烤包位进行烘烤。

f.天车的选择，根据工艺和空间约束以及天车运行规则、分区规则等规则，对天车进行选择；作为优选方案：1、优先考虑分区作业：给每台天车划分和指定常规作业区域。其作业区域范围内的任务，在正常情况下都由该天车(空闲时)负责完成；2、当分区作业的天车无法完成作业任务时(该天车在其常规作业区域内正在作业或天车故障或天车检修)，则按下列规则进行天车选择：如果任务在同一跨内完成，即任务只需一台天车完成，则优先选择靠近终点位置且空闲的天车；如果任务在不同跨内完成，即需要不同天车完成任务，有两个跨位a、b，任务的起点位置在a跨，终点位置在b跨，则第一台天车优先选择a跨靠近起点位置且空闲的天车，第二台天车优先选择b跨靠近终点位置且空闲的天车；3、装废钢的天车不能用来兑铁水，兑铁水的天车可以用来装废钢。

g.天车防碰撞设计，针对各天车在完成各自当前作业任务的过程中走行路径出现冲突的情况，规定天车避让规则防止天车在运行过程中发现碰撞等意外事故；作为优选方案，具体实现形式如下：

a、首先比较各天车当前作业任务的优先级，选出任务优先级最高的天车T_A；

b、依次将其他天车T_B与任务优先级最高的天车T_A进行比较，结果如下表所示。

注：表示任务优先级最高的天车T_A的任务走行方向

表示其他天车T_B的任务走行方向

表示天车T_A的任务起始地址，表示天车T_A的任务终止地址

表示天车T_B的任务起始地址，表示天车T_B的任务终止地址

假定天车从左至右移动时，地址由小变大

h.优化天车行走路径，计算出天车运行路径，确保天车运行路径短，各工序的衔接顺畅，钢水、铁水温度损失低，最快转炉衔接最紧铸机。

如图1所示，当炼钢作业计划下达后，便产生系统的生产作业任务，根据该任务的类型选用匹配的运输工具去实现，当选用台车作为运输工具的时候，系统便向选定的台车发送作业指令。当选用天车作为运输工具的时候，相对复杂，需要对接收到的作业指令进行分级，首先处理优先级别高的指令，并且需要按照容器集和容器规则库对容器进行选定和确定。在对容器选定后，还得根据工位集确定容器起放的起始工位和目标工位。对天车的选择还得根据天车集及天车选择规则进行。在确定好天车后，需确定天车走行的最优路线，以便节省衔接时间并降低能耗。当然在天车走行的时候，必须考虑同其他天车间的距离和行为，避免发生碰撞的意外，保证安全生产。

如图2所示，作为优选技术方案，部分任务优先级排序，包括任务描述、任务优先级、起始位置、目标位置、容器、容器状况与所在跨区。其中任务描述，将本次任务的内容信息予以说明；任务优先级，对该任务的执行的优先顺序，通过数字予以排序，数字大的优先级高，数字小的优先级别低。而起始位置、目标位置描述任务执行中容器的起始地址和目标地址信息。容器项，则指出该容器的类型信息，并通过容器状况项对该容器的状态进行说明。这样便能很容易理解生产任务的具体信息，涉及到与其相对应的容器、工位等选择策略信息。

如图3所示，作为优选技术方案，对容器的选择规则做出更详细的说明和约束。根据钢包集中数量信息、材质信息、位置信息和包龄信息等内容作为容器选择的依据和约束，通过这种严格的筛选流程，保证容器能够在使用过程中稳定可靠。

本发明设计合理，可以适应相应的炼钢厂物流跟踪及生产调度管理系统的要求，为其提供高效的决策支持，确保了生产安全，降低生产运营成本，节省能源，增强企业管理，提高生产效率，促进企业效益最大化。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种炼钢智能调度算法，其特征在于：该算法基于炼钢现场的工艺约束条件和规则、工序优先级以及专家调度经验制定，主要包括以下步骤：

a.在企业炼钢生产作业计划的指导下，编排产生作业任务，作业任务主要包括以下四个内容：执行任务需要的容器、任务起始工位、任务目标工位、执行任务的运输工具；

b.对运输工具进行选择，根据运输路线和工艺条件的不同，选择台车或者天车作为任务的执行工具；

c.根据生产工艺条件和约束，确定任务优先级顺序，一个作业任务产生后，根据任务在炼钢生产环节中的重要和紧迫程度需要给任务分配一个优先级，以便确定执行任务的先后顺序，在一个炼钢生产车间中，同一跨有多台天车，各自执行不同的作业任务，当同一跨的多台天车在执行作业任务出现冲突时，根据任务的优先级高低来确定执行任务的先后顺序，任务优先级低的天车需要给任务优先级高的天车避让，以确保炼钢生产顺畅有序的进行；

d.容器的选择，根据铁水包、钢包的材质、包龄、水口、温度和包号的不同，设计容器的选择规则和策略，并为待执行任务选择容器；

e.工位的选择，对于含有工位集的冷修位、热修位、烤包位以及炼钢现场其他工位集合，设计工位的选择规则和策略放置容器；

f.天车的选择，根据工艺和空间约束以及天车运行规则、分区规则，对天车进行选择；

g.天车防碰撞设计，针对各天车在完成各自当前作业任务的过程中走行路径出现冲突的情况，规定天车避让规则防止天车在运行过程中发现碰撞等意外事故；

h.优化天车行走路径，计算出天车运行路径，确保天车运行路径短，各工序的衔接顺畅，钢水、铁水温度损失低，最快转炉衔接最紧铸机。