CN108284132B - 一种板带热轧工业过程优化控制方法 - Google Patents
一种板带热轧工业过程优化控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108284132B CN108284132B CN201810017798.9A CN201810017798A CN108284132B CN 108284132 B CN108284132 B CN 108284132B CN 201810017798 A CN201810017798 A CN 201810017798A CN 108284132 B CN108284132 B CN 108284132B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- strip
- hot
- coil
- planning
- rolling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000013439 planning Methods 0.000 claims abstract description 143
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 175
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 28
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 17
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 17
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 6
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 4
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 4
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 4
- 244000062793 Sorghum vulgare Species 0.000 claims description 3
- 235000019713 millet Nutrition 0.000 claims description 3
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 3
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 3
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 description 2
- 241001661355 Synapsis Species 0.000 description 1
- 241000270708 Testudinidae Species 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 239000006052 feed supplement Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
- B21B1/24—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process
- B21B1/26—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process by hot-rolling, e.g. Steckel hot mill
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/04—Manufacturing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Economics (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Marketing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
本发明涉及一种板带热轧工业过程优化控制方法,首先采用启发式算法求解初始轧制批量计划,再以初始的轧制批量计划为解空间的起点,采用变邻域搜索的方法求出局部最优的轧制批量计划,更换邻域的定义方式,拓展搜索范围,求出下一个局部最优的轧制批量计划,当所有邻域搜索完成之后,所得到的轧制批量计划即为所求近优解。本发明的方法可对板带热轧工业过程中的轧制批量计划进行优化处理,可提高轧辊利用率,进而提高钢卷的表面质量,从而减少生产成本。
Description
技术领域
本发明属于板带热轧技术领域,尤其涉及一种板带热轧工业过程优化控制方法。
背景技术
炼钢、连铸、热轧是钢铁产品生产流程中三大主要工序。随着信息化时代的到来,钢铁企业为提高企业的市场竞争力和服务水平,都采用了信息化系统来对生产经营过程进行管理,提高热轧批量计划编制水平是企业提高生产效率和服务水平的关键手段。轧制计划是由生产部生产科根据总厂月度生产计划、冷轧用料、热轧合同、板坯(或假想板坯)、生产设备运转情况,考虑到冷热连物料平衡等因素,依据轧制计划编制规程,在MS计算机上编制,然后传送到热轧FLS计算机来进行生产的。轧制计划与热轧产品的质量、产量有密切的关系。热轧带钢是成卷的钢板,可直接作为成品出售,也可进行深加工,形成优质冷轧带钢。热轧带钢所用的原料主要是初轧板坯和连铸板坯,对板坯进行表面处理后,用步进式连续加热炉进行加热,用粗轧机进行轧制,由粗轧机轧制出的带钢坯,运到精轧机进行精制,轧后冷却、卷取和精整。对于精轧工序,精轧机组一般由6~7个机架组成连轧,每一个机架上的工作辊和支撑辊,由于高温高速轧制、轧辊磨损很大,需要更换,以保证带钢板形。更换前后两个工作辊之间的轧制对象称为轧制单位,对应一个轧制单元计划。两个支撑棍之间的轧制对象是由多个轧制单位组成,称为轧制单位组,对应一个轧制批量计划。在热轧带钢中的轧制计划简称为热轧计划。在整个系统实现中热轧批量计划优化一直是个比较困难的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种板带热轧工业过程优化控制方法,采用变邻域搜索的方法对轧制批量计划进行优化。
本发明的一种板带热轧工业过程优化控制方法,包括以下步骤:
步骤1:将订单内属性相同或相似的板坯分在一起形成待加工钢卷组;
步骤2:根据计划类型和同宽公里数两个硬约束限制将不能分在同一轧制单元计划内的钢卷组分离出来建立新的轧制单元计划,形成初始轧制计划框架;
步骤3:根据工艺上的全部硬约束要求,将剩余的钢卷组分配到各个轧制单元计划中,分配原则是先向编号小的轧制单元计划中分配钢卷组,超出同宽公里数的钢卷组进行分割处理后放入小编号轧制单元计划中;
步骤4:删除轧制规模小的轧制单元计划,并将该轧制单元计划拆散,将其中包含的钢卷组放入后备钢卷组集合内,以备后续步骤使用,剩余的多组初始轧制单元计划构成初始轧制批量计划;
步骤5:以初始的轧制批量计划为解空间的起点,采用变邻域搜索的方法求出局部最优的轧制批量计划,更换邻域的定义方式,拓展搜索范围,求出下一个局部最优的轧制批量计划,当所有邻域搜索完成之后,所得到的轧制批量计划即为所求近优解。
在本发明的板带热轧工业过程优化控制方法中,所述步骤1中的属性包括:计划类型、高温标记、钢种、轧制厚度、轧制宽度、硬度、出炉温度、终轧温度、卷曲温度、区间最大块数、区间最小块数、区间最大米数、区间最小米数。
在本发明的板带热轧工业过程优化控制方法中,所述步骤2具体为:
步骤2.1:将计划类型不相容的钢卷组分离出来建立新的轧制单元计划;
步骤2.2:如果放入新建的轧制单元计划中的钢卷组超过了同宽公里数的限制,则将钢卷组进行分割后将满足同宽公里数的部分放入新建的轧制单元计划中,剩余部分放入预选池等待下一次分配。
在本发明的板带热轧工业过程优化控制方法中,所述步骤3中工艺上的硬约束要求包括:计划类型、轧制位区间、高温段段数、低温卷块数、宽度跳跃极限、厚度跳跃极限、硬度跳跃极限、出炉温度跳跃极限、卷曲温度跳跃极限、终轧温度跳跃极限、同宽公里数、轧制单元计划总数量。
在本发明的板带热轧工业过程优化控制方法中,所述步骤5中以KPI指标值为基准对新的局部最优的轧制批量计划做出评价,如果新的局部最优的轧制批量计划对应的KPI值高于上一被保留的轧制批量计划对应的KPI值,则保留新的轧制批量计划并删除原有轧制批量计划,反之保留原有轧制批量计划并继续进行搜索。
在本发明的板带热轧工业过程优化控制方法中,所述步骤5中的KPI指标包括:合同计划兑现率、流向匹配率、平均轧制公里数、DHCR比率和热装比率。
在本发明的板带热轧工业过程优化控制方法中,所述步骤5具体包括:
步骤5.1:从已编制的轧制单元计划向另一单元轧制单元计划插入钢卷组,如果该钢卷组插入后KPI值增加,则进行插入,否则选取下一组钢卷组进行插入;
步骤5.2:从后备钢卷组集合向某个已编制的轧制单元计划插入钢卷组,如果该钢卷组插入后KPI值增加,则进行插入,否则选取下一组钢卷组进行插入;
步骤5.3:已编制的轧制单元计划之间的钢卷组互换,如果交换后KPI值增加,则进行交换,继续选取互换钢卷组进行交换;
步骤5.4:已编制的轧制单元计划与后备钢卷组集合中的钢卷组互换,如果交换后KPI值增加,则进行交换,继续选取互换钢卷组进行交换;
步骤5.5:已编制的轧制单元计划内的钢卷组进行互换,如果交换后KPI值增加,则进行交换,继续选取钢卷进行交换;
步骤5.6:以钢卷为单位定义邻域,重复步骤5.1至5.5的搜索过程,搜索获得近优的轧制批量计划。
本发明涉及一种板带热轧工业过程优化控制方法,首先采用启发式算法求解初始轧制批量计划,再以初始的轧制批量计划为解空间的起点,采用变邻域搜索的方法求出局部最优的轧制批量计划,更换邻域的定义方式,拓展搜索范围,求出下一个局部最优的轧制批量计划,当所有邻域搜索完成之后,所得到的轧制批量计划即为所求近优解。可提高轧辊利用率,进而提高钢卷的表面质量,从而减少生产成本。
附图说明
图1是本发明的一种板带热轧工业过程优化控制方法的流程图;
图2是本发明的优化控制方法中形成初始轧制计划的流程图;
图3是本发明的优化控制方法完成各轧制单元计划分配的流程图;
图4是本发明的优化控制方法中的邻域结构图;
图5是本发明中从已编制的轧制单元计划向另一轧制单元计划插入钢卷组的流程图;
图6是本发明中从后备钢卷组集合向已编制的轧制单元计划插入钢卷组的流程图;
图7是本发明中已编制的轧制单元计划之间进行钢卷组互换的流程图;
图8是本发明中已编制的轧制单元计划与后备钢卷组集合进行钢卷组互换的流程图;
图9是本发明中已编制的轧制单元计划内进行钢卷互换的流程图。
具体实施方式
1.轧制计划
轧制计划是由生产部生产科根据总厂月度生产计划、冷轧用料、热轧合同、板坯(或假想板坯)、生产设备运转情况,考虑到冷热连物料平衡等因素,依据轧制计划编制规程,在MS计算机上编制,然后传送到热轧FLS计算机来进行生产的。轧制计划与热轧产品的质量、产量有密切的关系。
热轧带钢是成卷的钢板,可直接作为成品出售,也可进行深加工,形成优质冷轧带钢。热轧带钢所用的原料主要是初轧板坯和连铸坯,对板坯进行表面处理后,用步进式连续加热炉进行加热,用粗轧机进行轧制,由粗轧机轧制出的带钢坯,运到精轧机进行精制,轧后冷却、卷取和精整。对于精轧工序,精轧机组一般由6~7个机架组成连轧,每一个机架上的工作辊和支撑辊,由于高温高速轧制、轧辊磨损很大,需要更换,以保证带钢板形。更换前后两个工作辊之间的轧制对象称为轧制单位,对应一个轧制计划。两个支撑棍之间的轧制对象是由多个轧制单位组成,称为轧制单位组。对应多个轧制计划。在热轧带钢中的轧制计划简称为热轧计划(以下同)。
热轧计划是根据预选池中合同要求轧制的带钢宽度、厚度、硬度和交货日期来确定多个轧制单元计划的热轧带钢合同组成及合同轧制顺序,热轧计划的制定主要考虑三点因素:
①产品的质量;
②轧辊更换成本;
③轧辊的磨损。
轧辊更换一次的成本很高,所以为了降低更换成本,轧制单元的编排在小于给定的最大轧制长度约束下要尽可能大。
轧辊磨损是由轧件对轧辊产生的作用力形成的:
①正在被轧制的钢材越硬,对轧辊影响越大,相邻带钢硬度变化大,对轧辊影响越大;
②如果两种相邻轧制带钢的厚度相差太大,对轧辊的影响也就越大;
③带钢在轧制时,如果连续轧制具有相同宽度的带钢,就可能会在工作辊和带钢边缘褂触处形成凹痕。
2.热轧轧制计划编制规程
通常一个完整的轧制计划(轧制单位)由烫辊材和主体材两部分组成。在轧制计划的初始轧制阶段带钢的宽度递增变化以便加热轧辊,这称为烫辊。烫辊材部分轧制完成之后,开始主体材部分的轧制,为了保证产品的质量,需要在编排轧制计划的主体材时,保证每一块要求轧制的带钢宽度不大于其前一个带钢的宽度。在热送热装计划编制时,允许一定数量的冷/热板坯编制在一起,形成一个完整的轧制单位。
(1)主体材部分编制规程
①为确保热轧产品质量和操作稳定,应将具有相同或相似厚度、硬度、表面要求的带钢编排在一起,带钢宽度跳跃由宽到窄变化。
②在宽度反弹时,前面的窄带钢计算长度必须小于某一值(烫辊材部分的窄带钢除外),带钢宽度跳跃差小于约束要求;
③在相同宽度或同一宽度范围内的编入的带钢计算长度必须小于带钢计算长度规定的计算长度;
④带钢厚度小于T1时,最多可以编排M块带钢,但在过渡到T2后可以继续编排M2块小于T1的带钢。每种宽度组至少编排m块带钢;
⑤对于厚度大于T3的带钢,同一规格最多可连轧M3块带钢,对于厚度大于T4的带钢,同一规格最多可连轧n块带钢;
⑥宽度、厚度、硬度不允许同时跳跃(如计划编制困难,可以同时跳跃)。
(2)带钢厚度跳跃规程
①在每一种厚度范围内允许的厚度跳跃量一定;
②在轧制特殊规程的带钢(有严格的平直度和/或公差规程)时,尽可能在其前先轧制带钢规格和钢种相同的带钢;
③硬度组大于H1,并且用特殊规程轧制的带钢,以及硬度组大于H2的带钢要编排在一个轧制单位内。
(3)板坯厚度规程
原则上要求加热炉内的板坯厚度尽可能的相同。在某规定炉米范围内板坯的厚度差小于规定值。
(4)短坯编制规程
①短板坯连续编制的块数为偶数,但在设备不适应双排进料等特殊情况下,可以为奇数;
②双排进料时的板坯的宽度差应小于规定值,单排进料时不受此限制。
(5)硬度组跳跃规程
相邻两种硬度组的跳跃差不超过规定值。
(6)终轧温度、卷曲温度规程
①终轧温度跳跃值为t1℃,卷曲温度最大跳跃值为t2℃;
②高温卷连续编入计划的带钢块数小于规定值,如果同一个计划中需要编入较多的高温卷,则每隔规定卷数之间必须至少编入N块非高温卷。每个轧制单位中的高温卷数不超过规定值。
(7)支撑辊更换后的计划编制规程
当支撑辊更换后的轧制量小于某规定吨数时,允许编排厚度、宽度、硬度组在某范围内,厚度跳跃差在规定范围内的带钢。在支撑辊更换后轧制量大于某规定吨数后,不允许编排厚度值在某范围内的带钢。
(8)其他规程
①加热炉开动炉数对轧制规格和极限规格有一定限制;
②最小轧制单位的吨位数:热装时与冷装时分别有相应的吨数要求;
③规程跳跃的优先级为:厚度、硬度、宽度、终轧温度、卷曲温度;
④对回炉、吊销的板坯重新编排计划,以及轧废、改规后生产,紧急补料的带钢编排计划时,经协商可适当放宽有关限制规程。
3.热轧计划问题描述
(1)优化目标
①合同计划兑现率;
②流向匹配率;
③轧制公里率;
④DHCR比率;
⑤热装比率;
⑥计划排程质量(软约束)。
(2)约束条件
①轧制计划类型的约束:钢种、表面等级、最小公里数、最大公里数;
②轧制计划类型(钢种、硬度组、表面等级);
③轧制计划单元最大值、最小值。
根据上述问题描述本发明提供了一种板带热轧工业过程优化控制方法,包括以下步骤:
步骤1:将订单内属性相同或相似的板坯分在一起形成待加工钢卷组;
在热轧带钢的实际生产过程中,有许多订单内板坯的属性完全相同,这些属性包括:计划类型、高温标记、钢种、轧制厚度、轧制宽度、硬度、出炉温度、终轧温度、卷曲温度、区间最大块数、区间最小块数、区间最大米数、区间最小米数等十三条。把这些属性相同或相似的板坯放在一起集合成为一个大钢卷组,会大大降低数数据处理量,节约大量资源和时间。
步骤2:形成初始轧制批量计划,根据计划类型和同宽公里数两个硬约束限制将不能分在同一轧制单元计划内的钢卷组分离出来建立新的轧制单元计划,形成初始轧制计划框架;流程图如图2所示。
在生成轧制计划的初始阶段,先只考虑计划类型不相容和同宽公里数两个硬约束限制,因为这两条硬约束要求直接可以将两组将不能在同一个轧制单元计划内的钢卷组分离出来。具体操作方法为:在钢卷组集合中,只去找计划类型不相容的钢卷组,一旦发现与现有不相容的现象,直接生成新的轧制单元计划;如果发现准备放入的钢卷组超过了同宽公里数的限制,那么先将待放入的钢卷组按照同宽公里数规定进行切分后,将满足同宽公里数极限部分的钢卷组放入新生成的轧制单元计划内。
步骤2具体为:
步骤2.1:将计划类型不相容的钢卷组分离出来建立新的轧制单元计划;
步骤2.2:如果放入新建的轧制单元计划中的钢卷组超过了同宽公里数的限制,则将钢卷组进行分割后将满足同宽公里数的部分放入新建的轧制单元计划中,剩余部分放入预选池等待下一次分配。
步骤3:完成各轧制单元计划分配,根据工艺上的全部硬约束要求,将剩余的钢卷组分配到各个轧制单元计划中,分配原则是先向编号小的轧制单元计划中分配钢卷组,超出同宽公里数的钢卷组进行分割处理后放入小编号轧制单元计划中;流程图如图3所示。
初始轧制计划框架构建完成后,需要将钢卷组集合内剩余的钢卷组分配至各个轧制单元计划内以完成轧制批量计划。具体操作原则为:首先为了使轧制计划总数尽可能小,就要尽可能满足编号小的轧制单元计划,其次在分配的过程中要完全满足工艺上的全部硬约束要求,如计划类型、轧制位区间、高温段段数、低温卷块数、宽度跳跃极限、厚度跳跃极限、硬度跳跃极限、出炉温度跳跃极限、卷曲温度跳跃极限、终轧温度跳跃极限、同宽公里数、乌龟壳总长度等十二条工艺硬约束;最后,对于超过同宽公里数的钢卷组,要先进行切割处理后再放入轧制单元计划内。
步骤4:删除轧制规模小的轧制单元计划,并将该轧制单元计划拆散,将其中的钢卷组放入后备钢卷组集合内,以备后续步骤使用,剩余的多组初始轧制单元计划构成初始轧制批量计划;
步骤5:以初始的轧制批量计划为解空间的起点,采用变邻域搜索的方法求出局部最优的轧制批量计划,更换邻域的定义方式,拓展搜索范围,求出下一个局部最优的轧制批量计划,当所有邻域搜索完成之后,所得到的轧制批量计划即为所求近优解。
邻域结构集的构造。邻域搜索的基本思想是在搜索过程中系统地改变邻域结构集来拓展搜索范围,获得局部最优解,再基于此局部最优解重新系统地改变邻域结构集拓展搜索范围找到另一个局部最优解的过程。针对本发明的热轧批量轧制计划问题,建立了如图4所示的邻域结构。在搜索过程中,如何判断这个新的可行解是要舍弃还是进行保留,我们想到以KPI指标值为基准对新可行解做出评价,如果新的可行解对应的KPI值高于上一被保留的可行解对应的KPI值,则保留新的可行解并删除原有可行解,反之保留原有可行解并继续进行搜索。具体地,以KPI指标值为基准对新的局部最优的轧制批量计划做出评价,如果新的局部最优的轧制批量计划对应的KPI值高于上一被保留的轧制批量计划对应的KPI值,则保留新的轧制批量计划并删除原有轧制批量计划,反之保留原有轧制批量计划并继续进行搜索。
KPI指标包括:合同计划兑现率、流向匹配率、平均轧制公里数、DHCR比率和热装比率。其中每个KPI指标的计算公式如下表:
其中Pi为KPI指标中各项的数值,Wi为每项指标所对应的权重,在这里一共有5项指标,故n=5。
步骤5具体包括:
步骤5.1:从已编制的轧制单元计划向另一单元轧制单元计划插入钢卷组,如果该钢卷组插入后KPI值增加,则进行插入,否则选取下一组钢卷组进行插入;流程图如图5所示。
向一个轧制单元计划中插入钢卷组会使得该轧制单元计划中的钢卷组数量增加,轧制长度变大,提高了轧辊的利用率,并且如果某个较短的轧制单元计划内的钢卷组全部被插入到其他轧制单元计划内,会使得轧制单元计划的总数变小,从而减小企业的生产成本,提高生产效率。具体实施时,在两个轧制单元计划内分别生成了基准指针和游标指针,基准指针指向的是一个插入位置。随着游标指针的移动,将游标指针指向的钢卷组插入基准指针指向的位置,如果插入后KPI值增加,则进行插入,否则游标指针继续向下移动。
步骤5.2:从后备钢卷组集合向某个已编制的轧制单元计划插入钢卷组,如果该钢卷组插入后KPI值增加,则进行插入,否则选取下一组钢卷组进行插入;流程图如图6所示。
如果被插入的钢卷组不是来自于某个已编制的轧制单元计划,而是来自后备钢卷组集合,这样使得被排入轧制计划的板坯数量增多,合同兑现率增加,从而使得KPI指标增加。具体实施时,两个轧制单元计划内分别生成了基准指针和游标指针,与步骤5.1中的邻域不同的是这次游标指针只指向后备钢卷组集合中的钢卷组,随着游标指针的移动,将游标指针指向的钢卷组插入基准指针指向的位置,如果插入后KPI值增加,则进行插入,否则游标指针继续向下移动。
步骤5.3:已编制的轧制单元计划之间的钢卷组互换,如果交换后KPI值增加,则进行交换,否则选取下一个互换钢卷组进行交换;流程图如图7所示。
由于在生成初始轧制批量计划的过程中,只要待分配钢卷组Group[hold]与待放入位置相邻的钢卷组Group[next]发生冲突,我们就把这个待分配钢卷组Group[hold]拿到下一个轧制单元计划进行比较并分配,如果所有轧制单元计划都没有符合要求的,那么我们将这个钢卷组Group[hold]放入新生成的轧制单元计划内。但是,这样就会忽略是否存在一个钢卷组Group[mid]放在钢卷组Group[hold]与钢卷组Group[next]中间,使得三者可以在同一个轧制单元计划内共存的情况。在已编制的轧制单元计划之间互换钢卷组就可以寻找出这种情况的发生并加以改正。而被选中互换的钢卷组正是上面所说的钢卷组Group[hold]。具体实施时,在两个轧制单元计划内生成了一个基准指针和一个游标指针,随着游标指针的移动,交换两个指针指向的钢卷组,如果交换后KPI值增加,则进行交换,否则游标指针继续向下移动。
步骤5.4:已编制的轧制单元计划与后备钢卷组集合中的钢卷组互换,如果交换后KPI值增加,则进行交换,否则继续选取下一个互换钢卷组进行交换;流程图如图8所示。
与已编制的轧制单元计划之间的钢卷组互换一样,也存在三者可以共存的情况,只是被选中的其中一个钢卷组不在某个轧制单元计划内,而是在后备钢卷组集合中。与步骤5.3中的邻域交换思想一样,生成了一个基准指针和一个游标指针,随着游标指针的移动,交换两个指针指向的钢卷组,如果交换后KPI值增加,则进行交换,否则游标指针继续向下移动。
步骤5.5:已编制的轧制单元计划内的钢卷组进行互换,如果交换后KPI值增加,则进行交换,否则继续选取下一个互换钢卷组进行交换;流程图如图9所示。
在生成初始轧制批量计划的过程中,我们只关注了宽度跳跃这一软约束条件,而未关心硬度跳跃、厚度跳跃等其他软约束。对轧制单元计划内的钢卷组进行互换可以找到即使宽度跳跃这个软约束部分罚分增大,但是硬度、厚度等其他软约束部分罚分减小,使得总体罚分变少,KPI指标值变大的情况。具体实施时,在一个轧制单元计划中生成了一个基准指针和一个游标指针,随着游标指针的移动,交换两个指针指向的钢卷组,如果交换后KPI值增加,则进行交换,否则游标指针继续向下移动。
步骤5.6:以钢卷为单位定义邻域,重复步骤5.1至5.5的搜索过程,搜索获得近优的轧制批量计划。
前面着重介绍了以钢卷组为单位定义的五种邻域,但一次移动一组钢卷,解的变化还是比较大的,只能起到“粗调”的作用。想要进一步对轧制计划进行优化就要进一步细化变动单位,起到“微调”的作用。参照步骤5.1至步骤5.5所介绍的定义方案,我们对以钢卷为单位的邻域进行如下定义:
(1)交换
已编制的轧制单元计划之间的钢卷互换;已编制的轧制单元计划与后备钢卷组集合的钢卷互换。
(2)插入
从已编制的轧制单元计划向另一单元轧制计划插入钢卷;从后备钢卷组集合向某个已编制的轧制单元计划插入钢卷。
依然还是沿用变换钢卷组的方法,以KPI指标值增加作为动作标准,对解进行优化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明的思想,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种板带热轧工业过程优化控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:将订单内属性相同或相似的板坯分在一起形成待加工钢卷组;
步骤2:根据计划类型和同宽公里数两个硬约束限制将不能分在同一轧制单元计划内的钢卷组分离出来建立新的轧制单元计划,形成初始轧制计划框架;
步骤3:根据工艺上的全部硬约束要求,将剩余的钢卷组分配到各个轧制单元计划中,分配原则是先向编号小的轧制单元计划中分配钢卷组,超出同宽公里数的钢卷组进行分割处理后放入小编号轧制单元计划中;
步骤4:删除轧制规模小的轧制单元计划,并将该轧制单元计划拆散,将其中包含的钢卷组放入后备钢卷组集合内,以备后续步骤使用,剩余的多组初始轧制单元计划构成初始轧制批量计划;
步骤5:以初始的轧制批量计划为解空间的起点,采用变邻域搜索的方法求出局部最优的轧制批量计划,更换邻域的定义方式,拓展搜索范围,求出下一个局部最优的轧制批量计划,当所有邻域搜索完成之后,所得到的轧制批量计划即为所求近优解;变邻域搜索的邻域结构有两种,一种是以钢卷组为单位,进行插入、交换操作;另一种是以钢卷为单位,进行插入、交换操作;以KPI指标值为基准对新的局部最优的轧制批量计划做出评价,如果新的局部最优的轧制批量计划对应的KPI指标值高于上一被保留的轧制批量计划对应的KPI指标值,则保留新的轧制批量计划并删除原有轧制批量计划,反之保留原有轧制批量计划并继续进行搜索;
KPI指标包括:合同计划兑现率、流向匹配率、平均轧制公里数、DHCR比率和热装比率;
根据下式计算KPI指标值:
其中Pi为KPI指标中各项的数值,Wi为每项指标所对应的权重,在这里一共有5项指标,故n=5。
2.如权利要求1所述的板带热轧工业过程优化控制方法,其特征在于,所述步骤1中的属性包括:计划类型、高温标记、钢种、轧制厚度、轧制宽度、硬度、出炉温度、终轧温度、卷曲温度、区间最大块数、区间最小块数、区间最大米数、区间最小米数。
3.如权利要求1所述的板带热轧工业过程优化控制方法,其特征在于,所述步骤2具体为:
步骤2.1:将计划类型不相容的钢卷组分离出来建立新的轧制单元计划;
步骤2.2:如果放入新建的轧制单元计划中的钢卷组超过了同宽公里数的限制,则将钢卷组进行分割后将满足同宽公里数的部分放入新建的轧制单元计划中,剩余部分放入预选池等待下一次分配。
4.如权利要求1所述的板带热轧工业过程优化控制方法,其特征在于,所述步骤3中工艺上的硬约束要求包括:计划类型、轧制位区间、高温段段数、低温卷块数、宽度跳跃极限、厚度跳跃极限、硬度跳跃极限、出炉温度跳跃极限、卷曲温度跳跃极限、终轧温度跳跃极限、同宽公里数、轧制单元计划总数量。
5.如权利要求1所述的板带热轧工业过程优化控制方法,其特征在于,所述步骤5具体包括:
步骤5.1:从已编制的轧制单元计划向另一单元轧制单元计划插入钢卷组,如果该钢卷组插入后KPI指标值增加,则进行插入,否则选取下一组钢卷组进行插入;
步骤5.2:从后备钢卷组集合向某个已编制的轧制单元计划插入钢卷组,如果该钢卷组插入后KPI指标值增加,则进行插入,否则选取下一组钢卷组进行插入;
步骤5.3:已编制的轧制单元计划之间的钢卷组互换,如果交换后KPI指标值增加,则进行交换,继续选取互换钢卷组进行交换;
步骤5.4:已编制的轧制单元计划与后备钢卷组集合中的钢卷组互换,如果交换后KPI指标值增加,则进行交换,继续选取互换钢卷组进行交换;
步骤5.5:已编制的轧制单元计划内的钢卷组进行互换,如果交换后KPI指标值增加,则进行交换,继续选取钢卷进行交换;
步骤5.6:以钢卷为单位定义邻域,重复步骤5.1至5.5的搜索过程,搜索获得近优的轧制批量计划。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810017798.9A CN108284132B (zh) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | 一种板带热轧工业过程优化控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810017798.9A CN108284132B (zh) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | 一种板带热轧工业过程优化控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108284132A CN108284132A (zh) | 2018-07-17 |
CN108284132B true CN108284132B (zh) | 2019-08-23 |
Family
ID=62835225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810017798.9A Active CN108284132B (zh) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | 一种板带热轧工业过程优化控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108284132B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109559026B (zh) * | 2018-11-19 | 2022-12-02 | 冶金自动化研究设计院 | 一种钢材生产过程时空信息记录方法 |
CN109636011B (zh) * | 2018-11-26 | 2023-04-07 | 江苏科技大学 | 一种基于改进的变邻域遗传算法的多班制计划排程法 |
CN109772893B (zh) * | 2019-02-18 | 2020-02-14 | 重庆大学 | 最大化轧辊利用的多热轧单元批量计划优化方法及控制系统 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4840051A (en) * | 1987-06-01 | 1989-06-20 | Ipsco Inc. | Steel rolling using optimized rolling schedule |
JP2001269703A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-10-02 | Kawasaki Steel Corp | 厚板圧延の厚み出しパススケジュール決定方法 |
CN1579658A (zh) * | 2004-05-21 | 2005-02-16 | 上海宝信软件股份有限公司 | 一种热轧生产批量计划编制方法 |
CN102699027A (zh) * | 2012-02-21 | 2012-10-03 | 东北大学 | 一种铝连续铸轧生产的组炉与调度方法和装置 |
CN104624661A (zh) * | 2015-02-03 | 2015-05-20 | 东北大学 | 用于提高产品质量和板坯提取效率的排产方法及系统 |
CN106773658A (zh) * | 2015-11-19 | 2017-05-31 | 鞍钢股份有限公司 | 一种热轧轧制计划编排方法 |
-
2018
- 2018-01-09 CN CN201810017798.9A patent/CN108284132B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4840051A (en) * | 1987-06-01 | 1989-06-20 | Ipsco Inc. | Steel rolling using optimized rolling schedule |
JP2001269703A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-10-02 | Kawasaki Steel Corp | 厚板圧延の厚み出しパススケジュール決定方法 |
CN1579658A (zh) * | 2004-05-21 | 2005-02-16 | 上海宝信软件股份有限公司 | 一种热轧生产批量计划编制方法 |
CN102699027A (zh) * | 2012-02-21 | 2012-10-03 | 东北大学 | 一种铝连续铸轧生产的组炉与调度方法和装置 |
CN104624661A (zh) * | 2015-02-03 | 2015-05-20 | 东北大学 | 用于提高产品质量和板坯提取效率的排产方法及系统 |
CN106773658A (zh) * | 2015-11-19 | 2017-05-31 | 鞍钢股份有限公司 | 一种热轧轧制计划编排方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108284132A (zh) | 2018-07-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108284132B (zh) | 一种板带热轧工业过程优化控制方法 | |
US10713399B2 (en) | Method of batching and scheduling for steelmaking production with plant-wide process consideration | |
US5808891A (en) | Method for creating a direct hot charge rolling production schedule at a steel plant | |
JP4935489B2 (ja) | 加熱炉装入順決定方法及びその決定装置 | |
CN103599946B (zh) | 薄规格不锈钢产品轧制过程控制方法 | |
CN109772893A (zh) | 最大化轧辊利用的多热轧单元批量计划优化方法及控制系统 | |
JP5256939B2 (ja) | 加熱炉装入順・圧延順決定方法、その決定装置および鋼板製造方法、加熱炉装入順・圧延順決定プログラム | |
JP3320665B2 (ja) | 熱間圧延における圧延順決定方法および圧延順決定装置 | |
CN108588323B (zh) | 一种炼钢连铸工业过程优化控制方法 | |
KR101548476B1 (ko) | 가열로 추출 순서 작성 장치, 가열로 추출 순서 작성 방법 및 강판의 제조 방법 | |
CN104624661B (zh) | 用于提高产品质量和板坯提取效率的排产方法及系统 | |
JP2009262209A (ja) | 熱間圧延工場の製造ロット編成装置及び編成方法 | |
CN104624660B (zh) | 一种降低钢铁企业热轧板坯库倒垛量的方法及系统 | |
JP2014028394A (ja) | ミルペーシング装置、ミルペーシング方法及び操業方法 | |
JP2017211834A (ja) | 計画作成装置、計画作成方法、およびプログラム | |
Biondi et al. | Production optimization and scheduling in a steel plant: Hot rolling mill | |
JP5370060B2 (ja) | 生産計画作成方法、生産計画作成装置、及びコンピュータプログラム | |
CN106773658A (zh) | 一种热轧轧制计划编排方法 | |
Yadollahpour et al. | Guided local search algorithm for hot strip mill scheduling problem with considering hot charge rolling | |
JP5347912B2 (ja) | 厚鋼板の製造方法 | |
CN216226143U (zh) | 一种适用于铁素体轧制的连铸连轧无头轧制生产线 | |
JP7156024B2 (ja) | 計画作成装置、計画作成方法、及びプログラム | |
JP4025449B2 (ja) | 生産計画編成装置 | |
JP2964866B2 (ja) | 鋳込−圧延操業計画作成方法及びその装置 | |
CN110490383B (zh) | 一种基于板坯聚类的一体化生产炉次计划优化方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |