CN107138536A

CN107138536A - 一种宽厚板轧制中双定尺板的坯料选型方法

Info

Publication number: CN107138536A
Application number: CN201710455510.1A
Authority: CN
Inventors: 祝夫文; 冒国兵; 朱协彬; 邓启超; 陶峰; 朱先琦; 刘俊松; 陈松; 张世鑫
Original assignee: Anhui Polytechnic University
Current assignee: Anhui Polytechnic University
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2017-09-08

Abstract

本发明是一种宽厚板轧制中双定尺板的坯料选型方法，包括以下步骤：读取客户订单的尺寸规格；读取坯料库所有坯料的信息，从第1种坯料开始，挨个搜索，设坯料标号变量为i，初始值为1；搜索第i种坯料；比较展宽比或轧制长度是否超过设备限制；求倍尺数M=int(轧件长度/目标长度)；求所需要投放的初始坯料块数N=int（订单块数/倍尺数）；判断N*M是否满足订单需求，不满足则N加1满足为止；进行当前坯料的生产总时间计算；进行单时产值标识计算；判断当前是否是最后一块坯料，若不是，则坯料号i加1，跳转第3步；计算结果按照单时产值标识量υ的降序排列。本发明综合考虑了正品率、生产效率，可以达到轧机单位时间内的产值最高的目的。

Description

一种宽厚板轧制中双定尺板的坯料选型方法

技术领域

本发明属于宽厚板轧制技术领域，具体的说是一种宽厚板轧制中双定尺板的坯料选型方法。

背景技术

宽厚板产品规格可达数千种，而由于受坯料(生产宽厚板的毛坯料)生产条件限制，大部分宽厚板生产线，其坯料规格较为有限。因此，在厂家固有的坯料中，如何选择最优坯料进行目标板材的轧制，对于提高企业的利润率及减少其坯料库存及简化物流安排，均具有现实意义。现在企业常用的坯料选型中，基本以手工或者简单的EXCEL计算为主，这些计算基本无法全面考虑轧制节奏、正品率等，其选择的坯料往往不是最优的，从而造成了不应该有的余材、时间浪费等。

交付客户的钢板分为单定尺和双定尺两种。单定尺钢板只要求交付的钢板的宽度达到要求，而长度却没有要求，即“宽度达标，长度随意”。而双定尺则是长度和宽度都有确定的尺寸要求，即“定长定宽”。一般来说，双定尺板比单定尺板坯料选型要更为复杂。假设客户需要生产某类型钢板，如果采用A坯料生产，假设每块坯料轧制出来的钢板总长是36米，此时如果客户要求的是单定尺，则36米可以全部交付客户，随意剪切，方便运输即可。但是如果客户要求的是双定尺，且定尺要求是8米每段，则这36米的钢板，只能切割成4段8米的，剩余的4米则变成了无法销售的非计划成品(余材)，只能堆放仓库里，找到碰巧有人要的时候销售。如果选择坯料B，假设轧制出来钢板全长是27米，则可以切割成3段8米的定长，还剩3米余材堆放库里。当然，也有可能存在某块坯料C，恰好生产出来钢板全长是16米，切割成两段8米刚刚好，这样看，貌似坯料C最好，没有浪费；但是C坯料也有自己的不足之处，它的缺点就是轧制太慢，生产率低下；因为采用A坯料，虽然有4米余材，但是生产率高，1块坯料可以生产4块成品，而采用C坯料，虽然没有非计划剩余，但是其1块坯料只能生产2块产品，也就意味着，采用A坯料可能1天能完成客户订单，但是采用C坯料可能需要1.5天，生产效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种宽厚板轧制中双定尺板的坯料选型方法，综合考虑了成材率、正品率、生产效率，可以达到轧机单位时间内的产值最高的目的。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种宽厚板轧制中双定尺板的坯料选型方法，包括以下步骤：

(一)读取客户订单的尺寸规格；

(二)读取坯料库所有坯料的信息，从第1块坯料开始，挨个搜索，设坯料标号变量为i，初始值为1；

(三)搜索第i块坯料；

(四)设置轧件展宽比(展宽比就是目标产品的宽度除以坯料的初始宽度)或轧制长度为限制条件，如果轧件展宽比不在1.0～1.8之间或者轧件长度超过轧机最大长度极限lmax，则直接进入步骤㈩，否则进入下一步骤；

(五)求轧件倍尺数M，倍尺数M＝int(轧件长度/目标长度)，其中int()为对括号里的数取整；

(六)求所需要投放的初始坯料块数N，N＝int(订单块数/倍尺数)，其中int()为对括号里的数取整；

(七)判断N*M是否满足订单块数，不满足则N加1，继续判断，直至满足为止；

(八)进行当前坯料的生产总时间计算(坯料生产总时间等于坯料块数乘以单块生产总时间，单块生产总时间有两种计算方法，方法一，目前一般现场均有二级计算机系统，采用二级计算机系统计算的道次数，以及每个道次的轧制时时，将所有道次时间加起来即可。方法二，根据历史记录查询，一般成熟的生产线，各种坯料均有生产记录，查询该坯料与本次生产相近目标厚度的实际生产时间即可)；

(九)通过公式(1)计算单时产值标识，

υ＝ζ^a1/(Nt)^a2 (1)

公式(1)中，υ为单时产值标识，υ越大，表明产值能力越强；t为坯料的轧制周期；a1、a2分别为正品率、轧制总时间的权重系数；ζ为正品率，定义正品率为订单重量与生产重量之比，正品率越高，则意味着余材较少，有利于减少库存及非计划浪费；

(十)判断当前是否是最后一块坯料，若不是，则坯料号i加1，跳转至步骤㈢；

(十一)单时产值标识υ的计算结果按照降序排列；

(十二)终止。

本发明目标函数表达式：

本发明以“单时产值标识”为目标函数，它是一个衡量轧机单位时间内的产值的标识量，其定义式如式(1)所示：

υ＝ζ^a1/(Nt)^a2 (1)

式中，υ为单时产值标识，υ越大，表明产值能力越强；t为某种坯料的轧制周期，N为该坯料所需要的投料块数。a1、a2分别为正品率、轧制总时间的权重系数，它们的默认值为1；式(1)中等号右侧分子为产值率，分母为轧制总时间(Nt)，其物理意义为：在生产相同重量的产品时，正品率越高，所用时间越短，表明该轧制单位时间内的产值率越高，坯料选型越成功。

如公式(1)所示，双定尺板的坯料选型是涉及到生产效率和正品率的双变，可以根据具体的情况，选择不同的因素及它们权重的高低。比如某个企业，订单较少，则可以忽略生产效率因素，给予正品率更高的考虑权重。而另外一个企业，可能生产任务非常紧急，则可以给予生产效率更高的权重。因此，本发明的坯料选型方法应是一个动态可调整的方法，但是无论企业如何选择各因素的权重，其追求单位时间内利润最高的目的是不会变的。因此，本发明双定尺板的坯料选型方法，也可以达到以企业单位时间内的利润最高的目的。

本发明计算正品率：

在此定义正品率为订单重量与生产重量之比(生产重量减去订单重量，等于前面所述的余材重量)，正品率越高，则意味着余材较少，有利于减少库存及非计划浪费等。双定尺板需要严格考虑轧件的目标长度，目标宽度及目标厚度，即目标轧件的单重是固定的，对于任一坯料，首先需要考虑的是倍尺数，倍尺数的计算方法是首先根据坯料数据(长宽高)及目标数据(长宽高)，进行轧件的长度计算，如果轧件展宽比不在1.0～1.8之间或者轧件长度超过轧机最大长度极限lmax，则此坯料不满足生产要求，弃之不用。如果边界检索符合条件，可以使用，则以轧件长度除以定尺长度(客户提供)，并将结果取整(舍去小数部分)，即可以得到倍尺数。随后，以订单块数除以倍尺数，并取整，即可以得到初始坯料块数N，如果初始坯料块数N乘以倍尺数小于目标块数，则N自加1，循环迭代计算，则可以计算出所需投料块数。

本发明的有益效果是：本发明综合考虑了正品率、生产效率，可以达到轧机单位时间内的产值最高的目的。本发明相对于人工选型，其具体优势有：(1)由于将坯料选型所需要考虑的各种因素通过“单时产值标识”进行了量化，因此，企业完全可以根据单位时间内产值最大的这样一个思想，自己行根据市场情况和生产情况，增减因素及修正其权重；比如，如果企业订单不多，企业即使轧制完成，轧机也是停机，则企业此时可以将生产时间的因素的权重置为0，即完全不用考虑轧制时间是否浪费，只需要考虑正品率和成材率，甚至将展宽比的因素纳入进去，争取用最少的成材率损失得到最高的正品率，而不在乎牺牲一些轧制时间，因为轧机闲着也是闲着；反之，如果市场销售火爆又或者订单紧急，违约交付要罚款，由于市场火爆，余材可能也比较好出售，则此时轧制节奏是重中之重，轧制时间越少越好，此时应该重点提高式(1)中分母的权重，其意义是，完成订单的时间越少越好。(2)本发明为计算机编程提供了数学模型基础，使得坯料选型变的轻松简单，企业工作的人员应该都了解，企业里的计划员是比较劳累和辛苦的，他们每天都在进行着繁重的计算和劳动，这样一方面效率低，另一个方面，过度劳累则容易出错，无形之中增加了企业的生产损失和成本。采用本模型进行计算机编程，可以将坯料选型所需要的各种因素以复选框的形式放在界面上，操作人员直接选取各个因素并输入它们的权重系数，即可进行坯料选型，还可以根据选型结果再次修正权重，直到认为比较合适，这样基本相当于半自动化选型，既解放了劳动力、减少失误、提高效率和精度，还可以充分利用人的主导作用，使计算机模型真正成为人的工具，更好的为生产服务。

本申请与已经公开的专利号为201410562548.5，专利名称为“一种中厚板轧制中单定尺板的坯料选型方法”的专利主要区别为：

⑴目标函数不同：“一种中厚板轧制中单定尺板的坯料选型方法”所应用的轧机上，由于MAS轧制技术条件不成熟，因此，不同坯料成材率波动较大，所以其目标函数，也即“单时产值标识”函数中，含有成材率因素，而本申请主要应用是新建宽厚板轧机，故MAS轧制功能比较完善，所以钢板的矩形化程度较高，因此切头尾切边损失较小，故不同坯料的成材率波动不大，所以本申请中的目标函数“单时产值标识”函数中，没有纳入成材率因素。

⑵坯料选型本质原理不同：

单定尺板(一种中厚板轧制中单定尺板的坯料选型方法)：在生产中，“单定尺板”的含义是客户只要求宽度，不要求长度，按照重量来订货，比如客户需要100吨2800mm宽的中厚板，则只要宽度为2800mm，重量总重达到100吨即可，对于单块交付的子板的长度不做要求，比如可以交付长度10米一块的子板，也可以交付8米一块的子板。它唯一存在库存积压的可能是总订单可能剩余1块或者2块“余材”，比如采用某种坯料，需要15块坯料，即可满足订单需求。假设15块坯料，共计可以生产45块子板，但是44块子板是100吨，所以可能会剩余1块子板。

双定尺板(本申请)：双定尺板是客户要求产品“定长定宽”，比如可能要求100吨宽度2800，但是长度必须10米一块的子板。那么假设某种坯料生产出来是29米，则只能切割成2块10米的，一块9米的，那这块9米的子板客户必定不要，肯定是库存“余材”。所以双定尺坯料选型，必须尽可能寻找那些余材较少的坯料，比如上例中，要寻找产品总长度刚好是10米的整数倍的坯料，或者与10米的整数倍偏差不大的坯料。当然，实际选型中，还必须考虑生产效率因素，或者根据企业需求，将其他因素考虑进去。

因此，双定尺与单定尺有着本质的不同，其坯料选型的模型也存在本质的区别。

附图说明

图1为本发明的坯料选型方法的流程图。

具体实施方式

实施例1

本实施例是一种宽厚板轧制中双定尺板的坯料选型方法，流程如图1所示，图中，倍尺数意义为一块坯料能够生产的子板数，比如前述的36米钢板能截出4块8米的钢板，则倍尺数为4。订单块数为客户需要的定的子板的数量。流程图中int()为对括号里的数取整的意思，坯料选型方法具体包括以下步骤：

(一)读取客户订单的尺寸规格；

(三)搜索第i块坯料；

(九)通过公式(1)计算单时产值标识，

υ＝ζ^a1/(Nt)^a2 (1)

公式(1)中，υ为单时产值标识，υ越大，表明产值能力越强；t为坯料的轧制周期；N为坯料所需要的投料块数；a1、a2分别为正品率、轧制总时间的权重系数；ζ为正品率，定义正品率为订单重量与生产重量之比，正品率越高，则意味着余材较少，有利于减少库存及非计划浪费；

(十一)计算结果(计算结果的内容如表3各列所示)按照单时产值标识量υ的降序排列；

(十二)终止。

例如：已知企业具有的坯料规格及单重如表1所示，单重单位为吨，轧件切边量如表2所示。设有50块目标尺寸为14mm×2200mm×9000mm的双定尺船板订单，采用表1所示模型对数据库中的90种坯料进行选型，其选型结果按照单时产值标识进行排序，结果如表3所示。根据表3直接选择第1或者第2种坯料。

表1坯料规格及单重表

表2轧件切变量数据

表3双定尺板坯料选型结果

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种宽厚板轧制中双定尺板的坯料选型方法，其特征在于：包括以下步骤：

(一)读取客户订单的尺寸规格；

(三)搜索第i块坯料；

(四)设置轧件展宽比或轧制长度为限制条件，如果轧件展宽比不在1.0～1.8之间或者轧件长度超过轧机最大长度极限lmax，则直接进入步骤㈩，否则进入下一步骤；

(八)进行当前坯料的生产总时间计算，所述坯料生产总时间等于坯料块数乘以单块生产总时间；

(九)通过公式(1)计算单时产值标识，

υ＝ζ^a1/(Nt)^a2 (1)

(十一)单时产值标识υ的计算结果按照降序排列；

(十二)终止。

2.如权利要求1所述的宽厚板轧制中双定尺板的坯料选型方法，其特征在于：所述a1和a2的默认值为1。

3.如权利要求1所述的宽厚板轧制中双定尺板的坯料选型方法，其特征在于：所述单块生产总时间的计算方法为：计算每个道次的轧制时间，将所有道次的轧制时间加起来。