一種鋼鐵企業(yè)原料取料設備的優(yōu)化作業(yè)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明一種鋼鐵企業(yè)原料取料設備的優(yōu)化作業(yè)控制方法，屬于鋼鐵原料生產(chǎn)物流【技術領域】，本發(fā)明通過數(shù)學模型科學定量的描述了鋼鐵原料取料設備控制過程中的工藝特征，并以此為基礎，采用智能優(yōu)化算法對取料設備進行作業(yè)控制，使得原料取料及傳輸生產(chǎn)系統(tǒng)處于最優(yōu)的工作狀態(tài)，從而在很大程度上避免因分配不合理而造成的原料供應中斷等問題，保證設備穩(wěn)定運行，均衡生產(chǎn)，提高設備利用率，縮短生產(chǎn)周期和提高生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種鋼鐵企業(yè)原料取料設備的優(yōu)化作業(yè)控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵原料生產(chǎn)物流【技術領域】，具體涉及一種鋼鐵企業(yè)原料取料設備的優(yōu)化作業(yè)控制方法。
【背景技術】
[0002]鋼鐵企業(yè)的日常生產(chǎn)活動中需要消耗大量的散狀原料如鐵礦石、煤、石灰石等，這些原料以料堆的形式露天存放在原料場中。如圖1所示，原料場包括數(shù)個狹長的原料存放場地(稱作料條)，每個料條配有專屬取料設備(通常為有軌取料機)可對存儲在其內(nèi)的原料料堆進行取料作業(yè)。每個原料料堆通常占用其所在料條中很長的一段場地(各料堆寬度均與料條寬度基本相同，料堆長度則各不相同)，因此在執(zhí)行取料作業(yè)時不僅需要決策取料作業(yè)針對的料堆及其作業(yè)次序，而且需要確定是從原料料堆的左端點還是右端點開始作業(yè)。
[0003]當高爐、燒結等生產(chǎn)車間下達需求指令時，原料管理部門負責控制取料設備將原料從原料場取出后運送到上述生產(chǎn)車間。受限于原料工藝流程及設備要求，每個原料的取料作業(yè)必須與其相應生產(chǎn)單位的接收作業(yè)同步進行，不能中斷。同時，由于鋼鐵生產(chǎn)過程的特殊性，對各個原料到達其生產(chǎn)車間的時間有嚴格的時限要求。因此，取料設備的作業(yè)控制是否合理將直接影響后續(xù)煉鐵等生產(chǎn)過程的正常進行與否。
[0004]原料取料設備作業(yè)控制的核心任務是為已下達的各個原料需求指令分配其作業(yè)設備，并為各個取料設備決策其所執(zhí)行的各個取料作業(yè)任務的作業(yè)順序和開工時間。需要注意的是，原料取料作業(yè)有嚴格的時限要求(最早開工時間與最晚完工時間均有嚴格限制)，并且與各生產(chǎn)車間的接收作業(yè)之間需要協(xié)調(diào)調(diào)度。同時，由于新的原料需求指令下達時，舊的原料需求指令也會做出適當?shù)恼{(diào)整，因此各個取料設備的作業(yè)控制方案均需重新計算，實時更新。
[0005]目前，我國大型鋼鐵廠對取料設備的作業(yè)控制仍處于人工協(xié)調(diào)階段，雖然操作人員分配經(jīng)驗豐富，但受到料場原料品種多、數(shù)量大、需求指令不穩(wěn)定等因素的限制，人工協(xié)調(diào)不免會出現(xiàn)不合理作業(yè)的現(xiàn)象，使得取料設備的有效作業(yè)利用率低，造成能源及資源的浪費，甚至導致生產(chǎn)事故的發(fā)生。因此，需要提出一個有效的取料設備作業(yè)控制方法，在已有的條件下，保證取料作業(yè)連續(xù)正常，節(jié)約能耗，擴大生產(chǎn)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出一種鋼鐵企業(yè)原料取料設備的優(yōu)化作業(yè)控制方法，以達到節(jié)約能耗、保證取料作業(yè)以及后續(xù)鋼鐵生產(chǎn)過程連續(xù)正常、擴大生產(chǎn)效益的目的。
[0007]一種鋼鐵企業(yè)原料取料設備的優(yōu)化作業(yè)控制方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1:確定原料場存儲狀態(tài)數(shù)據(jù)、取料設備作業(yè)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和需求指令信息，具體包括:各原料在原料場的存儲位置、各原料在原料場的存儲量、取料設備作業(yè)狀態(tài)、取料設備所在位置、待作業(yè)的原料需求指令以及最新原料需求指令，上述原料需求指令包括待作業(yè)原料批號、待作業(yè)原料的需求量、需求生產(chǎn)車間、各個待作業(yè)原料的開工允許時間和各個待作業(yè)原料的完工截止時間；
[0009]步驟2:以取料作業(yè)過程的工藝限制和時限為約束條件，采用建立數(shù)學模型的方式描述取料設備優(yōu)化作業(yè)控制過程；
[0010]所述的數(shù)學模型，建立過程如下:
[0011]步驟2-1:設置數(shù)學模型的參數(shù):
[0012]設定執(zhí)行原料i的取料作業(yè)的取料設備集合為Ki,使用取料設備k執(zhí)行其取料作業(yè)的原料集合為Ik ；κ為所有取料設備的集合，I為所有原料的集合；對于生產(chǎn)車間W所需求的原料集合為Iw ;每個Iw中的全部原料到達對應生產(chǎn)車間的次序為ru，若原料i緊接著原料j到達同一生產(chǎn)車間，取值為1，否則為O ;;
[0013]步驟2-2:根據(jù)取料設備控制方案設置數(shù)學模型的決策變量:
[0014]設定表達取料設備分配關系的0-1決策變量xki:
[0015]
【權利要求】
1.一種鋼鐵企業(yè)原料取料設備的優(yōu)化作業(yè)控制方法，其特征在于:包括以下步驟:步驟1:確定原料場存儲狀態(tài)數(shù)據(jù)、取料設備作業(yè)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和需求指令信息，具體包括:各原料在原料場的存儲位置、各原料在原料場的存儲量、取料設備作業(yè)狀態(tài)、取料設備所在位置、待作業(yè)的原料需求指令以及最新原料需求指令，上述原料需求指令包括待作業(yè)原料批號、待作業(yè)原料的需求量、需求生產(chǎn)車間、各個待作業(yè)原料的開工允許時間和各個待作業(yè)原料的完工截止時間； 步驟2:以取料作業(yè)過程的工藝限制和時限為約束條件，采用建立數(shù)學模型的方式描述取料設備優(yōu)化作業(yè)控制過程； 所述的數(shù)學模型，建立過程如下: 步驟2-1:設置數(shù)學模型的參數(shù):
2.根據(jù)權利要求1所述的鋼鐵企業(yè)原料取料設備的優(yōu)化作業(yè)控制方法，其特征在于:步驟3-6中所述的鄰域搜索包括以下兩種類型的搜索方式: (1)插入移動:選取前一個迭代周期中的最優(yōu)控制方案中的某一個原料，將其在次序中的位置隨機前插，重復執(zhí)行步驟3-2至步驟3-3生成新的控制方案，所有可行的插入移動相對應的控制方案構成前一個迭代周期中的最優(yōu)控制方案的鄰域； (2)交換移動:選取前一個迭代周期中的最優(yōu)控制方案中的某一個原料，從執(zhí)行原料的取料作業(yè)的取料設備集合中選擇另一個滿足約束(3)的取料機替換原取料機，更新此控制方案，所有可行的交換移動所對應的控制方案構成前一個迭代周期中的最優(yōu)控制方案的鄰域。
【文檔編號】G05B19/418GK103529805SQ201310513499
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權日:2013年10月25日
【發(fā)明者】唐立新, 孫德峰 申請人:東北大學