本發(fā)明屬于鋼鐵生產(chǎn)工藝及信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及到運(yùn)籌學(xué)建模和智能優(yōu)化算法，尤其涉及到一種煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
伴隨中國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，煉鋼-連鑄一體化生產(chǎn)工藝在我國(guó)鋼鐵企業(yè)中得到長(zhǎng)足的發(fā)展。作為“軟實(shí)力”的煉鋼-連鑄生產(chǎn)優(yōu)化控制成為在當(dāng)前鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩的嚴(yán)峻形勢(shì)下鋼鐵企業(yè)節(jié)能增效的迫切需要。文獻(xiàn)“AproductionschedulingsystematthestahllinzGMBH.Seoul:ProcInt1ConfonCPC-93inSteelPlant,1993:342～350”中論述到，煉鋼車間生產(chǎn)優(yōu)化控制涉及到兩類計(jì)劃：一類屬于批量組合計(jì)劃，另一類是生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃(即時(shí)序計(jì)劃)。鋼鐵企業(yè)一般采用面向訂單的生產(chǎn)模式。為了迎合市場(chǎng)需求，鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品具有“批量小，品種多，產(chǎn)量大”的特點(diǎn)。煉鋼車間生產(chǎn)計(jì)劃以客戶訂單為原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)目標(biāo)質(zhì)量計(jì)劃設(shè)計(jì)和生產(chǎn)目標(biāo)計(jì)劃設(shè)計(jì)，將其轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)合同計(jì)劃。煉鋼批量組合計(jì)劃以生產(chǎn)合同計(jì)劃為輸入條件進(jìn)行組織編排。由于合同計(jì)劃是多品種、小批量的，而煉鋼車間組織生產(chǎn)必須以固定批量(如一爐)進(jìn)行冶煉，另外連鑄機(jī)的起停需要調(diào)整時(shí)間和調(diào)整費(fèi)用，組織生產(chǎn)時(shí)希望盡可能地讓更多的爐次在同一連鑄機(jī)上連續(xù)澆鑄，以降低成本。因此，煉鋼車間生產(chǎn)批量計(jì)劃包括兩種類型：一種是爐次計(jì)劃，另一種是澆次計(jì)劃。將生產(chǎn)合同根據(jù)固定批量進(jìn)行拆分和合并形成了爐次計(jì)劃。而澆次計(jì)劃則是將多個(gè)爐次計(jì)劃安排到同一連鑄機(jī)上進(jìn)行連續(xù)澆鑄。煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃是在批量計(jì)劃的基礎(chǔ)上，以爐次為最小計(jì)劃單位，以某一評(píng)價(jià)函數(shù)為目標(biāo)的一類多工件、多工序、多機(jī)的混合job-shop問(wèn)題，其目的是輸出批量計(jì)劃內(nèi)的每一澆次的每一爐次在生產(chǎn)過(guò)程中的各道工序上的哪一個(gè)設(shè)備上開(kāi)始處理和結(jié)束處理的全過(guò)程的時(shí)序圖。該問(wèn)題被證明為NP-Hard問(wèn)題，迄今為止沒(méi)有找到一個(gè)有效算法進(jìn)行求解。目前鋼廠中ERP普遍集成了爐次計(jì)劃和澆次計(jì)劃編排功能。已有相關(guān)專利如一種煉鋼-連鑄爐次批量計(jì)劃自動(dòng)編制方法及系統(tǒng)(公開(kāi)號(hào)“CN101303588A”)主要實(shí)現(xiàn)了以合同板坯為輸入快速生成煉鋼-連鑄生產(chǎn)中的爐次計(jì)劃；一種煉鋼-連鑄中間包批量計(jì)劃方法和系統(tǒng)(公開(kāi)號(hào)“CN1885328”)主要實(shí)現(xiàn)了以爐次為輸入形成連鑄機(jī)上中間包生產(chǎn)的澆次計(jì)劃。由于國(guó)外煉鋼車間計(jì)劃研究起步早，目前已有完整的爐次計(jì)劃、澆次計(jì)劃和爐次時(shí)序計(jì)劃編排方法。然而，國(guó)內(nèi)鋼廠中爐次時(shí)序計(jì)劃仍然主要依靠調(diào)度人員根據(jù)煉鋼班次計(jì)劃進(jìn)行人工編排。煉鋼班次計(jì)劃是ERP下達(dá)的每個(gè)班次時(shí)間內(nèi)需要冶煉的煉鋼-連鑄澆次計(jì)劃。由于鋼種品類眾多，各種約束條件復(fù)雜，尤其是在爐機(jī)多對(duì)多混合對(duì)應(yīng)的復(fù)雜生產(chǎn)工藝情形下，人工編排難度大，不能從全局統(tǒng)籌調(diào)度，科學(xué)性差。爐次時(shí)序計(jì)劃編排問(wèn)題，利用傳統(tǒng)精確算法無(wú)法進(jìn)行求解，必須尋求有效的近似算法進(jìn)行處理。隨著人工智能的發(fā)展，智能優(yōu)化方法被廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的優(yōu)化方法不同，智能優(yōu)化方法通過(guò)模擬和學(xué)習(xí)人工智能，能有效的克服了NP-Hard問(wèn)題求解結(jié)果不收斂或者容易陷入局部最優(yōu)點(diǎn)等難題。目前學(xué)術(shù)界已有采用遺傳算法、模擬退火算法、蟻群算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和禁忌搜索算法等NP-Hard問(wèn)題的實(shí)例。智能優(yōu)化算法在解決大規(guī)模NP-Hard優(yōu)化問(wèn)題，具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，但是在應(yīng)用到具體煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃編排問(wèn)題時(shí)，其搜索效率仍有待提高以滿足生產(chǎn)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制方法及系統(tǒng)。該方法是執(zhí)行于計(jì)算機(jī)的時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制方法，該方法以當(dāng)前批量計(jì)劃的所有澆次計(jì)劃為原始數(shù)據(jù)，全局優(yōu)化，制定各澆次內(nèi)的爐次時(shí)序計(jì)劃，提高了計(jì)劃編制水平和科學(xué)性；同時(shí)考慮批量銜接，關(guān)聯(lián)相鄰批量計(jì)劃的爐次時(shí)序計(jì)劃，解決了時(shí)序計(jì)劃中的銜接問(wèn)題；縮短了優(yōu)化過(guò)程運(yùn)行時(shí)間。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括工藝參數(shù)設(shè)置模塊、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊、時(shí)序計(jì)劃需求設(shè)置模塊、需求數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制模塊以及時(shí)序計(jì)劃顯示模塊；所述工藝參數(shù)設(shè)置模塊主要負(fù)責(zé)提供各種參數(shù)設(shè)置功能，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊主要包括模型參數(shù)和算法參數(shù)，時(shí)序計(jì)劃需求設(shè)置模塊從ERP下載批量計(jì)劃，并存入本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)提供批量計(jì)劃編輯功能，所述時(shí)序計(jì)劃需求預(yù)處理模塊是所述時(shí)序計(jì)劃需求設(shè)置模塊和所述時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制模塊間的橋梁，主要負(fù)責(zé)從時(shí)序計(jì)劃需求設(shè)置模塊提取批量澆次計(jì)劃、銜接信息和鋼種連澆許可信息，所述時(shí)序計(jì)劃顯示模塊顯示所述時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制模塊計(jì)算得出的時(shí)序計(jì)劃結(jié)果甘特圖。進(jìn)一步，所述模型參數(shù)和算法參數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)步驟包括：煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃的工藝約束、定義使用的變量和參數(shù)定義、煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃的模型構(gòu)造以及煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃的優(yōu)化算法。進(jìn)一步，所述煉鋼車間時(shí)序進(jìn)化模型的構(gòu)造是在各種約束條件的前提下，確定每一爐次在各道工序上的開(kāi)始時(shí)刻、結(jié)束時(shí)刻和加工設(shè)備，在時(shí)間窗內(nèi)完成指定的煉鋼批量計(jì)劃，同時(shí)追求目標(biāo)的最優(yōu)化；該模型構(gòu)造包括目標(biāo)選取、模型表達(dá)和模型處理。進(jìn)一步，所述模型處理包括決策變量取值范圍和約束處理，所述決策變量是指斷澆澆次的開(kāi)始時(shí)刻，開(kāi)澆時(shí)刻的可行域由最早開(kāi)澆時(shí)刻和最晚開(kāi)澆時(shí)刻確定，最早開(kāi)澆時(shí)刻計(jì)算方法為：首先判斷當(dāng)前澆次是否為所在連鑄機(jī)上的第一澆次，若是，則當(dāng)前澆次的最早開(kāi)始時(shí)刻為：若否，則令當(dāng)前澆次i所在連鑄機(jī)上的前一澆次為i′,當(dāng)前澆次i的最早開(kāi)始時(shí)刻為其中min(sti′,1,K)表示澆次i′的最早開(kāi)始時(shí)刻；最晚開(kāi)澆時(shí)刻計(jì)算方法為：首先判斷當(dāng)前澆次i是否為所在連鑄機(jī)上的最后一個(gè)澆次；若是，則當(dāng)前澆次的最晚開(kāi)澆時(shí)刻為若否，則首先計(jì)算當(dāng)前澆次所在連鑄機(jī)上的最后一個(gè)澆次的最后一個(gè)爐次的處理時(shí)間，記為然后統(tǒng)計(jì)當(dāng)前澆次的后續(xù)斷澆后連鑄機(jī)恢復(fù)再生產(chǎn)能力需要的時(shí)間之和,記為再計(jì)算當(dāng)前澆次所在連鑄機(jī)上的后續(xù)澆次的總澆鑄時(shí)間，記為ptallfc，最后利用公式：計(jì)算得出該當(dāng)前澆次的最晚開(kāi)澆時(shí)刻。進(jìn)一步，所述約束包括有同一設(shè)備只有在前一爐次計(jì)劃加工完畢之后才能開(kāi)始下一爐次計(jì)劃的時(shí)刻，其加工公式為罰函數(shù)：約束還包括有表示同一爐次的相鄰工序之間，緊后工序須在前一工序處理完畢之后才能開(kāi)始時(shí)刻，加工公式為：模型中的其他約束條件，函數(shù)轉(zhuǎn)化為以下形式：其中，c(X)表示模型懲罰，chph表示爐次沖突懲罰；cmcpmc表示兌鐵時(shí)刻沖突懲罰。進(jìn)一步，所述煉鋼車間時(shí)序?yàn)榱舜_定各個(gè)澆次的開(kāi)澆時(shí)刻，采用所述遺傳、模擬退火混合智能算法，該算法的包括以下步驟：步驟1：加載系統(tǒng)參數(shù)模塊設(shè)置的參數(shù)；步驟2：設(shè)定初始溫度模擬退火起始溫度T＝Tmax；步驟3：初始化種群，種群大小表示為N；步驟4：并行計(jì)算各個(gè)體的適應(yīng)度和沖突值；步驟5：按適應(yīng)度從大到小，對(duì)所有個(gè)體進(jìn)行排序；步驟6：從種群中選擇最優(yōu)的m個(gè)個(gè)體，即排序后的前m個(gè)個(gè)體，將其按序號(hào)兩兩配對(duì)，利用并行計(jì)算，進(jìn)行交叉、變異操作，產(chǎn)生新個(gè)體；步驟7：使用步驟6產(chǎn)生的m個(gè)新個(gè)體，替換原種群中的m個(gè)最差的個(gè)體；步驟8：對(duì)種群中的所有個(gè)體同時(shí)進(jìn)行模擬退火搜索，步驟9：進(jìn)行降溫操作，T＝αT，其中α為降溫系數(shù)；步驟10：若溫度T≤Tmin,則轉(zhuǎn)至步驟12；步驟11：判斷優(yōu)化結(jié)果是否滿足停止準(zhǔn)則，停止準(zhǔn)則為：若存在沖突值為0的最優(yōu)解，且最優(yōu)解的適應(yīng)度重復(fù)出現(xiàn)一定次數(shù)；若不滿足停止準(zhǔn)則，則轉(zhuǎn)至步驟5；步驟12：輸出最優(yōu)解，最優(yōu)解的確定方式為：搜索解集合中沖突為0的所有解，并按適應(yīng)度由大到小排序，選擇其中適應(yīng)度最大的解作為最優(yōu)解；若不存在沖突為0的解，則選擇沖突值最小的所有解中適應(yīng)度最大的解作為最優(yōu)解。進(jìn)一步，所述步驟8中模擬退火搜索過(guò)程具體步驟如下：步驟1：使用符號(hào)i表示個(gè)體染色體的基因序號(hào)，即決策變量序號(hào)，并令i＝1；步驟2：計(jì)算第i個(gè)決策變量擾動(dòng)后的新解X′,計(jì)算新解對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)f(X′)和沖突值c(X′)，擾動(dòng)方法為：向量X中的決策變量xi使用鄰域函數(shù)產(chǎn)生新的值x′i，與其他決策變量共同組成新解X'，鄰域函數(shù)如下：其中r為0～1間的隨機(jī)數(shù)，xmin、xmax分別為x的上下限，flag表示變化方向，flag為1和-1的概率相同，scale為自適應(yīng)鄰域因子，隨溫度降低而減??；步驟3：計(jì)算X'和X對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)之差，△f＝f(X')-f(X)，若△f<0或e(-△f/T)≥random(0,1)，則接受新解；否則轉(zhuǎn)至步驟4；步驟4：操作下一決策變量，i＝i+1；步驟5：若遍歷完所有決策變量，則將決策變量值編碼成二進(jìn)制串，更新該個(gè)體的染色體，結(jié)束；否則轉(zhuǎn)至步驟2。本發(fā)明達(dá)到的技術(shù)效果如下：本發(fā)明提供了一種煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制方法及系統(tǒng)。該方法是執(zhí)行于計(jì)算機(jī)的時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制方法，該方法以當(dāng)前批量計(jì)劃的所有澆次計(jì)劃為原始數(shù)據(jù)，全局優(yōu)化，制定各澆次內(nèi)的爐次時(shí)序計(jì)劃，提高了計(jì)劃編制水平和科學(xué)性；同時(shí)考慮批量銜接，關(guān)聯(lián)相鄰批量計(jì)劃的爐次時(shí)序計(jì)劃，解決了時(shí)序計(jì)劃中的銜接問(wèn)題；并提出了基于并行計(jì)算的遺傳、模擬退火混合算法，提高了模型優(yōu)化搜索質(zhì)量，同時(shí)充分利用多核CPU運(yùn)算能力，縮短了優(yōu)化過(guò)程運(yùn)行時(shí)間。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的時(shí)序計(jì)劃需求設(shè)置模塊流程圖，圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的時(shí)序計(jì)劃需求預(yù)處理模塊流程圖，圖3為本發(fā)明系統(tǒng)的煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制方法整體流程圖，圖4為基于規(guī)則的排程方法中的“雙嚴(yán)”計(jì)算流程圖，圖5為基于規(guī)則的排程方法中的加工設(shè)備指定流程圖，圖6為基于規(guī)則的排程方法中的沖突消解策略流程圖，圖7為沖突消解策略中的最大提前/推遲時(shí)間計(jì)算流程圖，圖8為沖突消解策略中的爐次開(kāi)始時(shí)刻推遲運(yùn)算流程圖，圖9為沖突消解策略中的爐次開(kāi)始時(shí)刻提前運(yùn)算流程圖，圖10為沖突消解策略中的爐次開(kāi)始時(shí)刻提前/推遲量分配流程圖，圖11為沖突消解策略中的爐次開(kāi)始時(shí)刻計(jì)算流程圖，圖12為本發(fā)明系統(tǒng)的煉鋼車間計(jì)劃模型的目標(biāo)函數(shù)計(jì)算過(guò)程流程圖，圖13為本發(fā)明系統(tǒng)的混合智能優(yōu)化算法流程圖，圖14為本發(fā)明系統(tǒng)的混合智能優(yōu)化算法中的模擬退火流程圖，圖15為本發(fā)明系統(tǒng)的工序信息設(shè)置界面，圖16為本發(fā)明系統(tǒng)的工藝路線設(shè)置界面，圖17為本發(fā)明系統(tǒng)的鋼種大類設(shè)置界面，圖18為本發(fā)明系統(tǒng)的鋼種明細(xì)設(shè)置界面，圖19為本發(fā)明系統(tǒng)的工序流程時(shí)間設(shè)置界面，圖20為本發(fā)明系統(tǒng)的工序間運(yùn)輸時(shí)間和最大間隔設(shè)置界面，圖21為本發(fā)明系統(tǒng)的典型拉速設(shè)置界面，圖22為本發(fā)明系統(tǒng)的澆鑄要求設(shè)置界面，圖23為本發(fā)明系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面，圖24為本實(shí)例中的批量計(jì)劃設(shè)置界面及數(shù)據(jù)，圖25為本實(shí)例中的交接信息設(shè)置界面及數(shù)據(jù)，圖26為本實(shí)例中的連澆許可設(shè)置界面及數(shù)據(jù)，圖27為本發(fā)明的時(shí)序計(jì)劃顯示界面及本實(shí)例的當(dāng)前班次時(shí)序計(jì)劃甘特圖，圖28為本實(shí)例的班次銜接時(shí)序計(jì)劃視圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明是基于鋼鐵企業(yè)的ERP平臺(tái)的煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)，該系統(tǒng)從鋼鐵企業(yè)ERP平臺(tái)下載煉鋼批量計(jì)劃數(shù)據(jù)，將其保存在本系統(tǒng)自身的獨(dú)立數(shù)據(jù)庫(kù)中，可對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行操作維護(hù)，保證了該系統(tǒng)與ERP平臺(tái)的相對(duì)獨(dú)立。系統(tǒng)需求的硬件配置為個(gè)人計(jì)算機(jī)(推薦具有多核處理器的計(jì)算機(jī))和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(以太網(wǎng)卡或撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)所需調(diào)制解調(diào)器)。系統(tǒng)軟件包含MicrosoftSQLServer2005數(shù)據(jù)庫(kù)，同鋼鐵企業(yè)ERP平臺(tái)的接口，前端UI界面，數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和基于煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃模型的并行混合智能算法。本發(fā)明的軟件包括以下六大類模塊：工藝參數(shù)設(shè)置模塊、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊、時(shí)序計(jì)劃需求設(shè)置模塊、需求數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制模塊以及時(shí)序計(jì)劃顯示模塊，具體如下：1)工藝參數(shù)設(shè)置模塊：主要負(fù)責(zé)提供各種參數(shù)設(shè)置功能。它包括以下子模塊：工序信息設(shè)置模塊，即設(shè)置工序信息表；鋼種大類設(shè)置模塊，即設(shè)置鋼種大類表；鋼種明細(xì)設(shè)置模塊，即設(shè)置鋼種明細(xì)表；工藝路線設(shè)置模塊，即設(shè)置工藝路線及該路線包含的工序；工序流程時(shí)間設(shè)置模塊，即設(shè)置工序流程表。工序流程時(shí)間與鋼種大類相關(guān)；相鄰工序間運(yùn)輸時(shí)間設(shè)置模塊，即設(shè)置運(yùn)輸時(shí)間表；工序間節(jié)奏要求設(shè)置模塊，即設(shè)置工序間節(jié)奏要求表，由于煉鋼車間加工的工件是高溫的鋼水(貼水)，工序間傳遞時(shí)會(huì)隨時(shí)間增長(zhǎng)發(fā)生溫降，因此工藝路線上的相鄰工序間存在時(shí)間節(jié)奏要求；連鑄機(jī)典型拉速設(shè)置模塊，即設(shè)置典型拉速表，典型拉速與鋼種大類和澆鑄斷面有關(guān)；連鑄機(jī)澆鑄時(shí)間計(jì)算公式參數(shù)設(shè)置，即設(shè)置澆鑄時(shí)間公式參數(shù)表，查詢連鑄機(jī)典型拉速設(shè)置模塊中設(shè)置的典型拉速，根據(jù)澆鑄時(shí)間公式，即可計(jì)算出連鑄機(jī)上每一爐次的澆鑄時(shí)長(zhǎng)；連鑄機(jī)工藝約束設(shè)置，即設(shè)置連鑄機(jī)工藝約束表，約束包括調(diào)整時(shí)間、最大連澆爐數(shù)等。2)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊：即設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)表，系統(tǒng)參數(shù)主要包括模型參數(shù)和算法參數(shù)。煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃模型是一個(gè)多目標(biāo)復(fù)雜約束的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，目標(biāo)函數(shù)中的權(quán)重參數(shù)直接影響到算法得出的計(jì)劃結(jié)果，另外求解模型使用的智能混合算法中也存在算法參數(shù)，如搜索次數(shù)、種群大小等對(duì)對(duì)求解過(guò)程和結(jié)果有一定影響。在實(shí)際應(yīng)用本系統(tǒng)時(shí)，可以在該模塊中對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，觀察實(shí)際運(yùn)行效果，選擇效果較好情況對(duì)應(yīng)的參數(shù)組合作為系統(tǒng)參數(shù)的默認(rèn)值。3)時(shí)序計(jì)劃需求設(shè)置模塊：主要負(fù)責(zé)從ERP下載批量計(jì)劃，并存入本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)提供批量計(jì)劃編輯功能。并包含銜接信息設(shè)置功能和鋼種連澆許可設(shè)置功能。該模塊邏輯流程如圖1所示。4)時(shí)序計(jì)劃需求預(yù)處理模塊：該模塊是時(shí)序計(jì)劃需求設(shè)置模塊和時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制模塊間的橋梁，主要負(fù)責(zé)從時(shí)序計(jì)劃需求設(shè)置模塊提取批量澆次計(jì)劃、銜接信息和鋼種連澆許可信息，同時(shí)連鑄機(jī)工藝約束模塊設(shè)置的工藝約束等條件，判斷同一連鑄機(jī)上的各澆次是否連澆以及澆次是否需要拆分，最終形成優(yōu)化模型需要的澆次表，該模塊的邏輯流程圖如圖2所示。5)時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制模塊：該模塊使用工藝參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置的各種工藝參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置的模型參數(shù)和算法參數(shù)，以及計(jì)劃設(shè)置模塊設(shè)置的批量計(jì)劃、銜接信息和鋼種連澆許可信息，基于本發(fā)明提出的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型和遺傳-模擬退火混合算法，計(jì)算出時(shí)序計(jì)劃結(jié)果。根據(jù)需要調(diào)整以上各參數(shù)，重新運(yùn)行該模塊，可以得出新解，直到滿足現(xiàn)場(chǎng)需求為止。6)時(shí)序計(jì)劃顯示模塊：顯示時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制模塊計(jì)算得出的時(shí)序計(jì)劃結(jié)果甘特圖。本發(fā)明煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制方法如圖3所示，包括以下步驟：1)設(shè)置工藝參數(shù)。具體包括：設(shè)置工序信息。包括工序名稱、工序編碼和該工序擁有的設(shè)備數(shù)量；設(shè)置鋼種大類。即維護(hù)鋼種大類表，包括鋼種大類號(hào)，英文名稱和中文名稱；設(shè)置鋼種明細(xì)。即維護(hù)鋼種明細(xì)表，包括鋼種牌號(hào)和所屬鋼種大類號(hào)；設(shè)置工藝路線。即設(shè)置煉鋼車間生產(chǎn)工藝中使用到的各條工藝路線，包括路線編號(hào)，路線名，以及該路線包含的工序；設(shè)置工序流程時(shí)間。即維護(hù)工序流程時(shí)間表，包括工序編號(hào)，鋼種大類號(hào)，輔助時(shí)間，處理時(shí)間；設(shè)置相鄰工序間運(yùn)輸時(shí)間。包括工序編號(hào)，下一工序編號(hào)和運(yùn)輸時(shí)間；設(shè)置工序間節(jié)奏要求。包括工序編號(hào)，當(dāng)前工序開(kāi)始前最大等待時(shí)間，上道工序處理結(jié)束與當(dāng)前工序開(kāi)始處理之間最大間隔時(shí)間。設(shè)置連鑄機(jī)典型拉速。包括：鋼種編號(hào)，厚度，最小寬度，最大寬度和拉速。設(shè)置連鑄機(jī)澆鑄時(shí)間公式參數(shù)。根據(jù)實(shí)際工藝設(shè)置不同組別的參數(shù)，計(jì)算首爐澆鑄周期以及其余爐次澆注周期。包括：連鑄機(jī)編號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)大包重量，中包量，鋼水密度，修正值和周期類型。其中周期類型為首爐或者其余。設(shè)置連鑄機(jī)工藝約束。包括鋼種大類號(hào)，調(diào)整時(shí)間和最大連澆爐數(shù)。2)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)。首次運(yùn)行，可以直接按照默認(rèn)系統(tǒng)參數(shù)運(yùn)行，也可以調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)后再執(zhí)行模型運(yùn)算。3)設(shè)置時(shí)序計(jì)劃編排需求。首先，選擇計(jì)劃日期，批量號(hào)(如班次號(hào))查詢批量計(jì)劃，調(diào)度人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求對(duì)批量計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，批量計(jì)劃包括:序號(hào)，連鑄機(jī)編號(hào)，厚度，寬度，爐數(shù)，重量，鋼種牌號(hào)等；然后設(shè)置銜接信息，即煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃模型的起始條件，銜接信息包括：各工序上的每一設(shè)備的完工時(shí)刻，連鑄機(jī)上完工前澆鑄的鋼種、寬度、厚度以及連鑄機(jī)連鑄連續(xù)澆鑄爐數(shù)；最后設(shè)置加載各個(gè)連鑄機(jī)上的相鄰澆次的鋼種組合，并設(shè)置是否允許連澆。4)對(duì)時(shí)序計(jì)劃需求進(jìn)行預(yù)處理，形成含有連澆信息的澆次表。5)基于時(shí)序計(jì)劃模型和智能優(yōu)化算法，自動(dòng)生成煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃。6)通過(guò)時(shí)序計(jì)劃顯示模塊查看以甘特圖形式呈現(xiàn)的煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃。本發(fā)明中的煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃的數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化算法的具體技術(shù)方案如下：1.煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃的工藝約束本發(fā)明根據(jù)煉鋼車間生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)組織工作存在的限制條件，提出了煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃編制的工藝約束，主要包括：(1)同屬一個(gè)大類的鋼種，工藝路線相同，即鋼種大類決定鋼種的工藝路線，所屬不同鋼種大類的鋼種，工藝路線可能不同；(2)同一爐次的相鄰工序之間，緊后工序須在前一工序處理完畢之后才能開(kāi)始；(3)同一設(shè)備只有在前一爐次計(jì)劃加工完畢之后才能開(kāi)始下一爐次計(jì)劃的加工；(4)同一臺(tái)連鑄機(jī)必須在一定爐次范圍內(nèi)連續(xù)澆鑄，不能超出最大連澆爐數(shù)；(5)連鑄機(jī)斷澆后，需要一定的調(diào)整時(shí)間獲得再生產(chǎn)能力；(6)兩個(gè)轉(zhuǎn)爐不能同時(shí)兌鐵，必須保持一定時(shí)間間隔；(7)每一連鑄機(jī)上，允許一定量的爐次的澆鑄順延到下一批量計(jì)劃時(shí)間窗內(nèi)完成。另外，約定各道生產(chǎn)工序中加工設(shè)備無(wú)差別，吊車和鋼包車等運(yùn)輸工具的能力充足，運(yùn)輸環(huán)節(jié)不作為主要工序考慮，但是運(yùn)輸時(shí)間計(jì)入運(yùn)輸時(shí)間，且相鄰工序間的運(yùn)輸時(shí)間與設(shè)備布局無(wú)關(guān)；符號(hào)定義為了便于描述，下文中使用的變量和參數(shù)定義如下：h——某一爐次序號(hào)；i——澆次序號(hào)，共有I個(gè)澆次；j——第i個(gè)澆次中的爐次序號(hào)；k——處理工序編號(hào)，共有K道工序；——工序k的緊前工序；k——工序k的緊后工序；sk——第k道工序的設(shè)備編號(hào)；Ji——第i個(gè)澆次中的爐次總數(shù)；Sk——第k道工序的設(shè)備總數(shù)；Θ——澆次集合Θ＝{i|i∈[1,I],i∈Z}；Ωi——第i個(gè)澆次的爐次集合Ωi＝{j|j∈[1,Ji],j∈Z}；Φ——全部工序集合,Φ＝{k|k∈[1,K],k∈Z}；Φh——爐次h經(jīng)過(guò)的加工工序集合；Φi,j——第i個(gè)澆次中的第j個(gè)爐次經(jīng)過(guò)的加工工序集合；atk,s——工序k的設(shè)備s的可用時(shí)刻；sth,k——爐次h在工序k上的開(kāi)始時(shí)刻；sti,j,k——第i個(gè)澆次中的第j個(gè)爐次在工序k上的作業(yè)開(kāi)始時(shí)刻；eti,j,k——第i個(gè)澆次中的第j個(gè)爐次在工序k上的作業(yè)結(jié)束時(shí)刻；pti,j,k——第i個(gè)澆次中的第j個(gè)爐次在工序k上的處理時(shí)間；asti,j,k——第i個(gè)澆次中的第j個(gè)爐次在工序k上的輔助時(shí)間；wti,j,k——第i個(gè)澆次中的第j個(gè)爐次在工序k前的等待時(shí)間；ttk,k′——第k道工序到第k′道工序的運(yùn)輸時(shí)間；si,j,k——第i個(gè)澆次中的第j個(gè)爐次在工序k上使用的設(shè)備編號(hào)；m1——鋼包裝入量；m2——中包裝入量；v——典型拉速；ρ——鋼液密度；a——鑄坯寬度；b——鑄坯厚度；σ——修正值；tdh,k——爐次h在工序k上的推遲時(shí)間；tah,k——爐次h在工序k上的提前時(shí)間；maxtdh,k——爐次h在工序k上允許的最大推遲時(shí)間；maxtah,k——爐次h在工序k上允許的最大提前時(shí)間；ch,h′,k——爐次h與爐次h′在工序k上的沖突值；cf——單位完成時(shí)間造成的費(fèi)用；cwt——單位等待時(shí)間造成的費(fèi)用；ch——爐次間沖突產(chǎn)生的單位時(shí)間懲罰費(fèi)用；cmc——兌鐵沖突產(chǎn)生的單位時(shí)間懲罰費(fèi)用；RTi——連鑄機(jī)澆鑄澆次i完成后斷澆至恢復(fù)再生產(chǎn)能力需要的時(shí)間；——工序上加工完成到工序k上開(kāi)始加工的最大間隔；MCI——轉(zhuǎn)爐間的兌鐵開(kāi)始時(shí)刻最小間隔；T——退火過(guò)程當(dāng)前溫度；Tmin——退火過(guò)程溫度下限；Tmax——退火過(guò)程溫度上限；TWD——批量計(jì)劃時(shí)間窗；Maxlh——最大允許順延澆鑄爐次；3)煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃的模型構(gòu)造煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃問(wèn)題本質(zhì)上是在各種約束條件的前提下，確定每一爐次在各道工序上的開(kāi)始時(shí)刻、結(jié)束時(shí)刻和加工設(shè)備，在一定時(shí)間窗內(nèi)完成指定的煉鋼批量計(jì)劃，同時(shí)追求某些指標(biāo)的最優(yōu)化。3.1目標(biāo)選取本模型中選取的優(yōu)化目標(biāo)包括：最小化最大完工時(shí)間，最小化等待時(shí)間之和；3.2模型表達(dá)s.teti,j,k＝sti,j,k+pti,j,k(5)sti,j+1,K＝sti,j,K+pti,j,K+asti,j,K(7)決策變量X＝(sti,1,K,sti+1,1,K,...,stI，1,K)(10)模型中，目標(biāo)函數(shù)的第一項(xiàng)，即max(cfeti,j,K)為最大完成時(shí)間；目標(biāo)函數(shù)的第二項(xiàng)，即為所有爐次在其工藝路線上的等待時(shí)間之和；約束(2)表示同一設(shè)備只有在前一爐次計(jì)劃加工完畢之后才能開(kāi)始下一爐次計(jì)劃的加工；約束(3)表示同一爐次的相鄰工序之間，緊后工序須在前一工序處理完畢之后才能開(kāi)始；約束(4)表示轉(zhuǎn)爐不能同時(shí)兌鐵，各轉(zhuǎn)爐兌鐵開(kāi)始時(shí)刻必須保持一定間隔；約束(5)表示爐次的處理完成時(shí)間為加工開(kāi)始時(shí)刻與處理時(shí)間之和；約束(6)表示每一爐次在其工藝路線上，某道工序的開(kāi)始時(shí)刻等于上道工序結(jié)束時(shí)刻與運(yùn)輸時(shí)間、本道工序前的等待時(shí)間之和；約束(7)表示，連鑄機(jī)上的同一澆次中，爐次的開(kāi)始時(shí)刻等于上一爐次的開(kāi)始時(shí)刻、處理時(shí)間與輔助時(shí)間之和；式(8)定義了各澆次的每一爐次的澆鑄處理時(shí)間；約束(9)定義了變量的取值范圍；式(10)表示決策變量為所有澆次的開(kāi)澆時(shí)刻。3.3模型處理模型中的澆次可以分成兩種，一種是連澆的澆次，另一種是斷澆的澆次。連澆的澆次的開(kāi)始時(shí)刻即為上一澆次的結(jié)束時(shí)刻，因此在進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算時(shí)，連澆的澆次的開(kāi)始時(shí)刻不作為優(yōu)化變量，需要進(jìn)行優(yōu)化的變量只包括斷澆澆次的開(kāi)始時(shí)刻，開(kāi)澆時(shí)刻的可行域由最早開(kāi)澆時(shí)刻和最晚開(kāi)澆時(shí)刻確定。最早開(kāi)澆時(shí)刻計(jì)算方法為：判斷當(dāng)前澆次是否為所在連鑄機(jī)上的第一澆次。若是，則當(dāng)前澆次的最早開(kāi)始時(shí)刻為：若否，則令當(dāng)前澆次i所在連鑄機(jī)上的前一澆次為i′,當(dāng)前澆次i的最早開(kāi)始時(shí)刻為其中min(sti′,1,K)表示澆次i′的最早開(kāi)始時(shí)刻。最晚開(kāi)澆時(shí)刻計(jì)算方法為：判斷當(dāng)前澆次i是否為所在連鑄機(jī)上的最后一個(gè)澆次。若是，則當(dāng)前澆次的最晚開(kāi)澆時(shí)刻為若否，則首先計(jì)算當(dāng)前澆次所在連鑄機(jī)上的最后一個(gè)澆次的最后一個(gè)爐次的處理時(shí)間，記為然后統(tǒng)計(jì)當(dāng)前澆次的后續(xù)斷澆后連鑄機(jī)恢復(fù)再生產(chǎn)能力需要的時(shí)間之和,記為再計(jì)算當(dāng)前澆次所在連鑄機(jī)上的后續(xù)澆次的總澆鑄時(shí)間，記為ptallfc。最后利用公式計(jì)算得出該當(dāng)前澆次的最晚開(kāi)澆時(shí)刻。約束處理模型中約束眾多，可行初始解難以確定。將約束(2)(3)轉(zhuǎn)化成罰函數(shù)形式，如公式(11)(12)所示。模型中的其他約束條件使用下文中將要提出的“基于規(guī)則的排產(chǎn)方法”進(jìn)行處理，這樣原目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為下的形式：c(X)＝chph+cmcpmc(14)其中，c(X)表示模型懲罰(沖突值)，式(14)中第一項(xiàng)，即chph表示爐次沖突懲罰；第二項(xiàng)，即cmcpmc表示兌鐵時(shí)刻沖突懲罰。煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃的優(yōu)化算法煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃需要確定各爐次在其工藝路線上的每一道工序上的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻。假設(shè)有3個(gè)澆次，每個(gè)澆次有10個(gè)爐次，3道工序，每道工序有3臺(tái)設(shè)備，3個(gè)澆次均經(jīng)過(guò)3道工序，則有180個(gè)變量需要確定。因此無(wú)法直接利用智能算法進(jìn)行求解。本發(fā)明中使用一種基于規(guī)則的排產(chǎn)方法，以作為決策變量的各個(gè)澆次的開(kāi)澆時(shí)刻為已知條件，根據(jù)工藝約束條件制定啟發(fā)規(guī)則，確定煉鋼車間澆次批量計(jì)劃中各個(gè)爐次在各道工序上的開(kāi)始時(shí)刻和使用的加工設(shè)備，得到煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃。為了確定各個(gè)澆次的開(kāi)澆時(shí)刻，本發(fā)明結(jié)合了遺傳算法的廣度搜索能力和模擬退火算法的局部搜索優(yōu)勢(shì)，提出了一種遺傳-模擬退火智能算法，對(duì)決策變量進(jìn)行搜索，然后利用基于規(guī)則的排產(chǎn)方法確定煉鋼時(shí)序計(jì)劃，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)，得出一組決策變量近似最優(yōu)解作為煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃中各個(gè)澆次的開(kāi)澆時(shí)刻，最后根據(jù)各個(gè)澆次的開(kāi)澆時(shí)刻利用基于規(guī)則的排產(chǎn)方法得出最終的煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃。3.1基于規(guī)則的排產(chǎn)方法本發(fā)明中使用的基于規(guī)則的排產(chǎn)方法包括三個(gè)步驟：“雙嚴(yán)”計(jì)算，加工設(shè)備指定和沖突消解。3.1.1“雙嚴(yán)”計(jì)算“雙嚴(yán)”計(jì)算是以每一澆次內(nèi)各爐次嚴(yán)格連澆、爐次在其工藝路線上的相鄰工序間嚴(yán)格無(wú)等待為前提條件，通過(guò)各澆次的開(kāi)澆時(shí)刻，計(jì)算各澆次內(nèi)的每一爐次在其工藝路線上的各道工序上的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻。如圖4所示，其基本原理是：以各澆次的開(kāi)澆時(shí)刻為起點(diǎn)，根據(jù)煉鋼-連鑄工藝中的嚴(yán)格連續(xù)澆鑄的約束條件，利用公式(5),(8),(15)可以計(jì)算各澆次中后續(xù)爐次在連鑄工序的開(kāi)始時(shí)刻。然后根據(jù)相鄰工序間嚴(yán)格無(wú)等待的約束條件，利用公式(16)可以逆推得出各爐次在當(dāng)前工序的緊前工序上的開(kāi)始時(shí)刻，依次逆推，計(jì)算得到各爐次在所有工序上的開(kāi)始時(shí)刻。3.1.2加工設(shè)備指定加工設(shè)備指定是指對(duì)于某個(gè)工序存在多個(gè)并行處理設(shè)備的情況，需要將爐次指定到合理的處理設(shè)備上進(jìn)行加工。本模型中的加工設(shè)備指定原理為：首先，選取連鑄緊前工序?yàn)楫?dāng)前工序。選擇所有經(jīng)過(guò)當(dāng)前工序的爐次集合，按照在該工序上的開(kāi)始時(shí)刻由小到大進(jìn)行排序。從前往后選取排序后爐次集合中的各個(gè)爐次，依次使用最早可用設(shè)備規(guī)則、利用率均衡規(guī)則和最小編號(hào)規(guī)則，來(lái)分配合適的加工設(shè)備。然后，選擇當(dāng)前工序的緊前工序作為新的當(dāng)前工序，依次類推。如圖5所示。設(shè)備指派中的最早可用設(shè)備規(guī)則是指選擇在當(dāng)前爐次的所有可加工設(shè)備中可用時(shí)間最早的設(shè)備。利用率均衡規(guī)則是指在滿足最早可用設(shè)備規(guī)則的所有設(shè)備中，計(jì)算各設(shè)備上已分配的爐數(shù)，選擇已分配爐數(shù)最少的設(shè)備。最小編號(hào)規(guī)則，是指在滿足利用率均衡規(guī)則的所有設(shè)備中，選擇設(shè)備編號(hào)最小的設(shè)備作為當(dāng)前爐次的加工設(shè)備。3.1.3沖突消解在設(shè)備指派之后，分配到加工設(shè)備上的爐次之間可能存在作業(yè)時(shí)間的沖突。尤其是在煉鋼計(jì)劃負(fù)荷重的情況下，沖突會(huì)很嚴(yán)重。需要利用工藝過(guò)程中的緩沖環(huán)節(jié)，對(duì)爐次的開(kāi)始時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整，以消除沖突。沖突消解的完整過(guò)程如圖6所示，具體步驟如下：步驟1：輸入“雙嚴(yán)”計(jì)算和指定加工設(shè)備后的爐次表；步驟2：對(duì)各設(shè)備上的爐次集合按其在本設(shè)備所在工序上的開(kāi)始時(shí)刻從小到大進(jìn)行排序，使用如下所示的沖突計(jì)算公式：min(eti,j,k,eti′,j′,k)-max(sti,j,k,sti′,j′,k)j≠j′計(jì)算各道工序上爐次沖突(即時(shí)間重疊區(qū)域大小)之和，選擇沖突最嚴(yán)重的瓶頸工序k；步驟3：令sk＝1；步驟4：利用如下公式：分別計(jì)算設(shè)備sk上的所有爐次的最大推遲時(shí)間maxtdh,k和最大提前時(shí)間maxtah,k,如圖7所示；步驟5：對(duì)設(shè)備sk上的所有爐次，進(jìn)行爐次開(kāi)始時(shí)刻推遲運(yùn)算；步驟6：對(duì)設(shè)備sk上的所有爐次，進(jìn)行爐次開(kāi)始時(shí)刻提前運(yùn)算；步驟7：提前/推遲量分配，即將步驟5、6得到的推遲/提前量分配到相應(yīng)的緩沖工序；步驟8：爐次開(kāi)始時(shí)刻計(jì)算，即計(jì)算設(shè)備sk上的各個(gè)爐次在各道工序上的開(kāi)始時(shí)刻；步驟9：令sk＝sk+1，若sk>Sk,則結(jié)束；否則轉(zhuǎn)到步驟4；其中，步驟5的處理流程如圖8所示，具體步驟如下：Step1：從第一個(gè)爐次開(kāi)始，令h＝1；Step2：計(jì)算爐次h和爐次h+1間的沖突ch,h+1,k；Step3：若ch,h+1,k>0,則利用如下公式計(jì)算爐次h+1在工序k上需要推遲的時(shí)間；tdh+1,k＝min(ch,h+1,k,maxtdh+1,k)Step4:計(jì)算爐次h+1推遲之后，爐次h和爐次h+1間的沖突計(jì)算公式如下：ch,h+1,k＝ch,h+1,k-tdh+1,kStep5：令爐次h＝h+1；Step6：若遍歷完所有爐次，即h+1>H(H為設(shè)備sk上的所有爐次總數(shù))，則處理結(jié)束；否則轉(zhuǎn)到Step2.其中，步驟6的處理流程如圖9所示，具體步驟如下：Step1：從最后一個(gè)爐次開(kāi)始，即h＝H；Step2：計(jì)算爐次h和h-1間的沖突ch-1,h,k；Step3：若ch-1,h,k>0,則利用如下公式計(jì)算爐次h-1在工序k上最終需要推遲的時(shí)間，否則轉(zhuǎn)至Step6；tdh-1,k＝max(0,tdh-1,k-ch-1,h,k)Step4：計(jì)算爐次h-1推遲時(shí)間調(diào)整后，爐次h和h-1間的沖突，計(jì)算公式如下：ch-1,h,k＝max(0,ch-1,h,k-tdh-1,k)Step5：若ch-1,h,k>0，則利用如下公式計(jì)算爐次h-1在工序k上需要提前的時(shí)間，以及計(jì)算爐次h-1提前之后的沖突值ch-1,h,k；否則，轉(zhuǎn)至Step6；tah-1,k＝min(ch-1,h,k,maxtah-1,k)ch-1,h,k＝ch-1,h,k-tah-1,kStep6：往前推，即h＝h-1；Step7：若h>1，則轉(zhuǎn)至Step2；否則，流程結(jié)束。其中，步驟7的處理流程如圖10所示，具體步驟如下：Step1：按照開(kāi)始時(shí)間從小到大的順序，從第一個(gè)爐次開(kāi)始，即h＝1；Step2：令tdh,k′＝tdh,k，若爐次h在工序k上的推遲時(shí)間tdh,k′≤0，則轉(zhuǎn)至Step3；否則，搜索爐次h的工藝路線上工序k及其之前的工序，標(biāo)記為k′；若工序k′有緩沖能力，即則利用公式計(jì)算爐次h在工序k′前的等待時(shí)間，同時(shí)更新tdh,k′,tdh,k′＝tdh,k′-wth,k′；否則繼續(xù)搜索工序k′的緊前工序，即令重復(fù)上述過(guò)程，直到tdh,k′＝0為止；Step3：令tah,k′＝tah,k若爐次h在工序k上的提前時(shí)間tah,k′≤0，則轉(zhuǎn)至Step4；否則，搜索爐次h的工藝路線上工序k之后的工序k′；若工序k′有緩沖能力，即則利用公式計(jì)算爐次h在工序k′前的等待時(shí)間，同時(shí)更新tah,k′,tah,k′＝tah,k′-wth,k′；否則繼續(xù)搜索工序k′的緊后工序，即令k′＝k′,重復(fù)上述過(guò)程，直到tah,k′＝0為止；Step4：處理下一爐次，即h＝h+1，若h<H，則轉(zhuǎn)至Step2；否則流程結(jié)束。其中，步驟8的處理流程如圖11所示，具體步驟如下：Step1：計(jì)算工序k上的設(shè)備sk上的所有爐次的開(kāi)始時(shí)刻，計(jì)算公式如下所示：sth,k＝sth,k+(tdh,k-tah,k)Step2：計(jì)算使用工序k上的設(shè)備sk的所有爐次在其工藝路線上的工序k之前的各工序上的開(kāi)始時(shí)刻，計(jì)算公式如下：sth,k′＝sth,k′+wth,k′+ttk′,k′+pth,k′Step3：計(jì)算使用工序k上的設(shè)備sk的所有爐次在其工藝路線上的工序k之后的各工序上的開(kāi)始時(shí)刻(連鑄工序除外)，計(jì)算公式如下：3.2目標(biāo)函數(shù)計(jì)算流程目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算是以決策變量為輸入，確定所有澆次的開(kāi)澆時(shí)刻，然后根據(jù)基于規(guī)則的推理，制定各澆次的各個(gè)爐次的時(shí)序計(jì)劃，最后根據(jù)目標(biāo)函數(shù)公式(13)進(jìn)行計(jì)算。目標(biāo)函數(shù)計(jì)算流程如圖12所示，具體步驟如下：步驟1：輸入決策變量，結(jié)合銜接設(shè)置和連澆許可設(shè)置確定的其他開(kāi)澆時(shí)刻，得到所有澆次的開(kāi)始時(shí)刻；步驟2：通過(guò)“雙嚴(yán)計(jì)算”得到所有爐次在各工序上的開(kāi)始時(shí)刻；步驟3：加工設(shè)備指定，為每一爐次指定其工藝路線上的各道工序的具體加工設(shè)備；步驟4：沖突消解；經(jīng)過(guò)2、3計(jì)算后的爐次表，往往存在沖突，需要對(duì)爐次的開(kāi)始時(shí)刻進(jìn)行微調(diào)，以消解沖突，最終確定每一爐次在各道工序的開(kāi)始時(shí)刻；步驟5：確定了爐次的開(kāi)始時(shí)刻和加工設(shè)備后，便能使用目標(biāo)函數(shù)計(jì)算公式計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值。3.3遺傳、模擬退火混合智能算法由3.2節(jié)可知，目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算是優(yōu)化過(guò)程最主要的耗時(shí)環(huán)節(jié)，為了在保證優(yōu)化質(zhì)量的同時(shí)，縮短優(yōu)化時(shí)間。本發(fā)明提出了一種基于CPU并行計(jì)算的遺傳、模擬退火混合智能算法，結(jié)合了遺傳算法和模擬算法各自的優(yōu)勢(shì)，提高算法搜索性能，同時(shí)基于多核CPU并行運(yùn)算，縮短算法運(yùn)行時(shí)間。遺傳-模擬退火混合智能算法的流程如圖13所示，具體步驟如下：步驟1：加載系統(tǒng)參數(shù)模塊設(shè)置的參數(shù)，包括：種群規(guī)模、交叉發(fā)生的概率、變異發(fā)生的概率、選中最優(yōu)個(gè)體數(shù)、模擬退火起始溫度、模擬退火終止溫度、降溫系數(shù)；步驟2：設(shè)定初始溫度模擬退火起始溫度T＝Tmax；步驟3：初始化種群，種群大小表示為N；步驟4：并行計(jì)算各個(gè)體的適應(yīng)度和沖突值，由于本發(fā)明中的目標(biāo)函數(shù)屬于最小化形式，而個(gè)體適應(yīng)度越大越好，因此設(shè)定適應(yīng)度為fitness(X)＝-f(X)；步驟5：按適應(yīng)度從大到小，對(duì)所有個(gè)體進(jìn)行排序；步驟6：從種群中選擇最優(yōu)的m個(gè)個(gè)體，即排序后的前m個(gè)個(gè)體，將其按序號(hào)兩兩配對(duì)，利用并行計(jì)算，進(jìn)行交叉、變異操作，產(chǎn)生新個(gè)體；步驟7：使用步驟6產(chǎn)生的m個(gè)新個(gè)體，替換原種群中的m個(gè)最差的個(gè)體；步驟8：對(duì)種群中的所有個(gè)體同時(shí)進(jìn)行模擬退火搜索，步驟9：進(jìn)行降溫操作，T＝αT，其中α為降溫系數(shù)；步驟10：若溫度T≤Tmin,則轉(zhuǎn)至步驟12；步驟11：判斷優(yōu)化結(jié)果是否滿足停止準(zhǔn)則。停止準(zhǔn)則為：若存在沖突值為0的最優(yōu)解，且最優(yōu)解的適應(yīng)度重復(fù)出現(xiàn)一定次數(shù)；若不滿足停止準(zhǔn)則，則轉(zhuǎn)至步驟5；步驟12：輸出最優(yōu)解。最優(yōu)解的確定方式為：搜索解集合中沖突為0的所有解，并按適應(yīng)度由大到小排序，選擇其中適應(yīng)度最大的解作為最優(yōu)解；若不存在沖突為0的解，則選擇沖突值最小的所有解中適應(yīng)度最大的解作為最優(yōu)解；其中步驟8中模擬退火搜索過(guò)程如圖14所示，具體步驟如下：Step1：使用符號(hào)i表示個(gè)體染色體的基因序號(hào)，即決策變量序號(hào)，并令i＝1；Step2：計(jì)算第i個(gè)決策變量擾動(dòng)后的新解X′,計(jì)算新解對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)f(X′)和沖突值c(X′)。擾動(dòng)方法為：向量X中的決策變量xi使用鄰域函數(shù)產(chǎn)生新的值x′i，與其他決策變量共同組成新解X'，鄰域函數(shù)如下：其中r為0～1間的隨機(jī)數(shù)，xmin、xmax分別為x的上下限，flag表示變化方向，flag為1和-1的概率相同。scale為自適應(yīng)鄰域因子，隨溫度降低而減??；Step3：計(jì)算X'和X對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)之差，Δf＝f(X')-f(X)，若Δf<0或e(-Δf/T)≥random(0,1)，則接受新解；否則轉(zhuǎn)至Step4；Step4：操作下一決策變量，i＝i+1；Step5：若遍歷完所有決策變量，則將決策變量值編碼成二進(jìn)制串，更新該個(gè)體的染色體，結(jié)束；否則轉(zhuǎn)至Step2。本發(fā)明的煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)是基于鋼鐵企業(yè)的ERP平臺(tái)，同時(shí)又擁有自身數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶界面和基于數(shù)學(xué)模型的混合智能優(yōu)化算法的獨(dú)立系統(tǒng)。該系統(tǒng)擁有的功能模塊包括：工藝參數(shù)設(shè)置模塊，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊，時(shí)序計(jì)劃需求設(shè)置模塊，需求數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制模塊，時(shí)序計(jì)劃顯示模塊。以某鋼鐵公司煉鋼車間的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)為例，該公司煉鋼車間按照ERP下達(dá)的每天的三個(gè)班次的澆次批量計(jì)劃組織生產(chǎn)，第一班從0：00～8：00，第二班從8：00～16：00，第三班從16：00～24：00。使用本發(fā)明的方法進(jìn)行煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制，主要按如下步驟：(1)設(shè)置工序信息，如圖15所示；(2)設(shè)置工藝路線，如圖16所示；(3)設(shè)置鋼種大類信息，如圖17所示；(4)設(shè)置鋼種明細(xì)信息，如圖18所示；(5)設(shè)置工序流程時(shí)間，如圖19所示；(6)設(shè)置相鄰工序間運(yùn)輸時(shí)間和最大間隔，如圖20所示；(7)設(shè)置典型拉速，如圖21所示；(8)設(shè)置連鑄機(jī)澆鑄要求，如圖22所示；(9)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，如圖23所示；(10)查詢批量計(jì)劃，對(duì)批量計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整修改，如圖24所示；(11)設(shè)置交接信息，如圖25所示；(12)設(shè)置鋼種連澆許可；如圖26所示；(13)啟動(dòng)優(yōu)化，基于煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃自動(dòng)編制模型和優(yōu)化算法，自動(dòng)生成煉鋼車間時(shí)序計(jì)劃；(14)查看計(jì)算結(jié)果，如圖27所示，甘特圖中，時(shí)序塊中內(nèi)容的“i-j”表示“澆次號(hào)-爐次號(hào)”?？梢酝ㄟ^(guò)時(shí)序計(jì)劃顯示模塊，查看當(dāng)前班次時(shí)序計(jì)劃結(jié)果，上一班次時(shí)序計(jì)劃，以及同時(shí)顯示兩個(gè)班次時(shí)序計(jì)劃的班次銜接視圖，如圖28所示為班次銜接視圖；(15)若計(jì)劃人員對(duì)于優(yōu)化結(jié)果滿意，則可以點(diǎn)擊保存，寫(xiě)入本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)；否則可以調(diào)整批量計(jì)劃、交接信息、鋼種連澆許可，以及相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)等設(shè)置，然后啟動(dòng)優(yōu)化，直到得到滿意結(jié)果為止。實(shí)驗(yàn)證明，采用本發(fā)明的模型和優(yōu)化算法能迅速得出時(shí)序計(jì)劃甘特圖，既完成了當(dāng)前班次批量計(jì)劃需求，又提供了班次(批量計(jì)劃)銜接視圖，方便調(diào)度人員組織交接班。由本發(fā)明提供的煉鋼時(shí)序計(jì)劃模型和混合智能優(yōu)化算法得出的時(shí)序計(jì)劃結(jié)果能很好地滿足時(shí)序計(jì)劃編制的需求。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。