《面向節能的時間窗約束下煉鋼生產調度與物流最佳化》是依託北京科技大學，由趙寧擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向節能的時間窗約束下煉鋼生產調度與物流最佳化
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：趙寧
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在節能減排要求日益嚴苛的背景下，減少鋼包溫降以追求節能是煉鋼生產需要迫切解決的問題。通過生產調度和物流最佳化以減少鋼包等待時間是解決這一問題的有效途徑。為此，本項目從物流時間窗約束角度對煉鋼生產調度及物流最佳化進行基礎科學研究，包括：將考慮物流時間窗的煉鋼生產調度問題歸結為等待時間存在時間窗約束的流水調度問題，探索該調度問題的約束機理，分析時間窗約束下的調度規律，提出一種約束聯動結合鄰域搜尋的調度方法；在仿真環境下研究天車調度規律，建立基於Agent的天車仿真調度架構，提出使用並行仿真方法實現快速仿真調度；建立生產調度與物流的集成模型，提出使用反向循環最佳化的方法對時間窗約束上限進行最佳化；最後建立生產調度與物流最佳化實驗系統，並結合煉鋼生產實例對上述工作進行驗證。本項目在揭示物流時間窗約束下的調度規律，探索生產調度與物流的集成最佳化方法，提高鋼鐵企業節能減排水平等方面具有理論意義和工程套用價值。
結題摘要
在節能減排的背景下，針對煉鋼生產調度與物流最佳化進行研究。通過生產調度和物流最佳化減少鋼包熱等待時間，保障生產效率的同時避免不必要的能耗。主要完成以下工作：1、以鋼包的物流時間為下限，以鋼包最大等待時間為上限，形成考慮等待時間窗的流水調度（Flowshop）問題。將此問題進一步細分為置換流水問題（PFSP，Permutation flowshop）和非置換流水問題（NPFSP,Non-Permutation flowshop），分析了在不同機器數量情形下和不同時間窗作用下的PFSP和NPFSP支配規律。進一步針對複雜的多機調度情形，分別提出用改進的疊代貪婪算法（IG, Iterated Greedy）和非置換鄰域調度啟發式算法（NNS,Neighborhood non-PFSP searching heuristic）予以求解。實驗表明，分別獲得相近質量FPSP和NPFSP調度解，在計算時間上IG方法約為遺傳算法的11%，NNS方法約為memetic算法的1%。2、在時間窗約束下，考慮天車衝突，形成天車吊運的物流最佳化問題。針對該問題建立了約束調度數學模型並結合工業要求將天車衝突分類。進一步提出基於RESTART（Repetitive Simulation Trials After Reaching Thresholds）的並行仿真調度方法。實驗表明，本文方法相對范德蘭德工業公司使用的調度方法，調度解可最佳化30%。3、在時間窗約束下，形成生產與物流的集成最佳化問題。針對該問題提出集成最佳化框架並建立了原型實驗系統。實驗結果表明，該系統可以發現緊時間窗約束下的可行解。以上方法專門針對等待時間窗的流水調度和天車調度問題而設計，從而獲得了較好的計算效率，適合煉鋼工業套用。此外，在研究過程中發現，上述方法可拓展到自定址小車存取系統。上述研究遵循建模—方法開發—實驗分析的主線，分別實現了煉鋼生產調度、物流調度以及集成最佳化。對於豐富最佳化理論、推動最佳化軟體的工業套用具有重要意義。
