禁忌模拟退火算法在中厚板批量计划优化中的应用

论文摘要

钢铁生产过程中的生产计划和调度问题是伴随制造企业整个生产管理过程的最重要的问题之一,是衡量企业竞争力的重要指标。此类问题大多可以归结为组合优化问题,有些已被证明是NP-Hard问题。中厚板热轧计划编制是钢铁企业中厚板生产的一个重要环节,不仅关系到热轧生产,还关系到炼钢、连铸生产的进行。中厚板热轧批量计划的编制效果也直接影响到加热炉能耗、企业效益等诸多方面的因素。因此,以提高整个批量计划热装比为目标的优化操作是降低加热炉能耗、提高轧辊利用率、提高企业整体经济效益的一个重要手段。论文研究了首钢中厚板热轧计划编制及优化的实际问题,分析了首钢中厚板热轧计划的相关规程约束,建立了批量计划优化模型,并在此基础上给出了求解该问题的有效的智能优化算法——禁忌模拟退火算法,该算法集合了禁忌搜索算法的快速性和模拟退火算法的寻优能力,为中厚板热轧批量计划优化问题在有限的时间内快速寻求全局最优解提供了一个很好的解决方法。论文简单介绍了中厚板热轧排产优化软件系统,具体描述了论文所研究的中厚板热轧批量计划优化子系统,该系统将热轧批量计划优化问题分为以轧制计划单元为单位的计划优化和以整个批量计划中的所有板坯为单位的板坯优化两部分,与经典的模拟退火算法求解该问题相比,不仅提高了整个批量计划的热装比,而且极大的缩短了优化时间,提高了优化效率。在针对大量中厚板实际数据的测试中取得了较好的效果,在一定程度上实现了企业节能降耗的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 中厚板热轧生产调度概述
• 1.2.1 中厚板热轧生产工艺介绍
• 1.2.2 热轧计划编制与计划优化
• 1.3 热轧批量计划优化的必要性
• 1.4 本文主要内容
• 2 禁忌模拟退火算法概述
• 2.1 禁忌搜索和模拟退火算法介绍
• 2.1.1 禁忌搜索算法概述
• 2.1.2 模拟退火算法概述
• 2.1.3 禁忌搜索算法和模拟退火算法的优缺点
• 2.2 禁忌模拟退火算法介绍
• 2.2.1 Tabu-SA概述
• 2.2.2 Tabu-SA求解步骤
• 2.3 Tabu-SA在中厚板热轧批量计划优化中的可行性分析
• 3 中厚板热轧批量计划优化模型及求解算法设计
• 3.1 中厚板热轧批量计划优化的数学模型
• 3.1.1 中厚板热轧批量计划优化的目标和工艺约束
• 3.1.2 中厚板热轧批量计划优化的数学模型
• 3.2 中厚板热轧批量计划的两步优化及算法求解
• 3.2.1 计划优化求解步骤
• 3.2.2 板坯优化求解步骤
• 3.3 算法程序设计
• 4 中厚板热轧排产优化系统软件开发及应用效果
• 4.1 系统功能介绍
• 4.2 数据库设计
• 4.3 热轧优化子系统软件程序设计
• 4.3.1 程序主流程
• 4.3.2 计划优化部分程序设计
• 4.3.3 板坯优化部分程序设计
• 4.3.4 其他主要函数介绍
• 4.4 热轧优化子系统运行实例
• 4.5 热轧优化子系统应用效果
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢