至德鋼業(yè)優(yōu)化不銹鋼管廠熱軋生產(chǎn)調(diào)度處理方案提高產(chǎn)量

  浙江至德鋼業(yè)有限公司不銹鋼管熱軋生產(chǎn)工序由熱軋機(jī)組完成，由于生產(chǎn)過程具有嚴(yán)格的時(shí)間、溫度和順序限制，全過程連續(xù)無等待、不可中斷，生產(chǎn)線平衡匹配，批量排列排序加工，因此可以把熱軋機(jī)組視為單臺(tái)加工機(jī)器，把熱軋批量視為工件，這樣，本章問題可抽象為一種考慮機(jī)器檢修的單機(jī)調(diào)度問題進(jìn)行研究。單機(jī)調(diào)度問題又稱排序問題，是最常見的一類調(diào)度問題，同時(shí)也是最重要的調(diào)度問題之一。單機(jī)調(diào)度是將若干工件在一臺(tái)機(jī)器上進(jìn)行加工，通過合理工件加工順序，以使目標(biāo)函數(shù)得到優(yōu)化的過程。

   如前所述，考慮機(jī)器檢修計(jì)劃的無縫鋼管熱軋批量調(diào)度問題等價(jià)于一類特殊的考慮周期性機(jī)器檢修計(jì)劃并存在規(guī)格順序依賴的機(jī)器調(diào)整時(shí)間的單機(jī)調(diào)度問題。下面對(duì)問題的兩個(gè)特征（機(jī)器檢修、調(diào)整時(shí)間）和優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行描述與分析。在不銹鋼管生產(chǎn)中，機(jī)器調(diào)整時(shí)間依賴于相鄰批量的規(guī)格順序。根據(jù)軋制規(guī)程要求，軋制不同規(guī)格鋼管前需要為連軋和擴(kuò)漲減壁定徑機(jī)組設(shè)置不同的孔型系統(tǒng)，并涉及機(jī)器參數(shù)的設(shè)置、機(jī)架數(shù)量的增減和熱工具的準(zhǔn)備工作，在以往的技術(shù)條件下需要付出較長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間和設(shè)置成本。目前浙江至德鋼業(yè)有限公司不銹鋼管廠新建生產(chǎn)線所引進(jìn)的新熱軋機(jī)組為代表的不銹鋼管軋制技術(shù)，能夠根據(jù)生產(chǎn)需求實(shí)現(xiàn)部分機(jī)架的快速裝卸和機(jī)器參數(shù)的數(shù)控在線設(shè)置，進(jìn)而使得軋制計(jì)劃周期內(nèi)生產(chǎn)更多規(guī)格批量成為可能。熱軋機(jī)組的機(jī)器調(diào)整時(shí)間在實(shí)際生產(chǎn)中通常由固定和可變兩部分組成。固定部分是發(fā)生規(guī)格切換所必須付出的時(shí)間，可變部分則由相鄰批量規(guī)格跳動(dòng)差決定。  

   浙江至德鋼業(yè)有限公司生產(chǎn)管理實(shí)際中提取并定了考慮機(jī)器檢修的無縫不銹鋼管熱軋批量調(diào)度問題，在最小化機(jī)器空閑時(shí)間和機(jī)器調(diào)整時(shí)間的目標(biāo)下，建立了考慮固定機(jī)器檢修的無縫鋼管熱軋批量調(diào)度模型，基于對(duì)問題的分析設(shè)計(jì)了兩階段啟發(fā)式求解算法，首先利用排序規(guī)則生成問題的初始解，然后根據(jù)問題性質(zhì)進(jìn)行排序優(yōu)化搜索。數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，與求解相似問題的算法比較，本章提出的兩階段啟發(fā)式算法能有效利用問題的特征和性質(zhì)，在較短的時(shí)間范圍內(nèi)產(chǎn)生滿意的結(jié)果。

   浙江至德鋼業(yè)有限公司不銹鋼管生產(chǎn)的創(chuàng)新成果可以歸納成以下幾個(gè)主要方面：①通過問題分析，將問題歸結(jié)為一類考慮周期性機(jī)器檢修和工件序列相關(guān)設(shè)置成本的單機(jī)調(diào)度問題，說明了問題的特性；②通過對(duì)不同的目標(biāo)進(jìn)行加權(quán)處理，將多目標(biāo)簡(jiǎn)化為同一量綱的單目標(biāo)優(yōu)化模型，這不僅有助于算法設(shè)計(jì)，還可以根據(jù)實(shí)際管理需求對(duì)目標(biāo)權(quán)重進(jìn)行調(diào)整，選擇滿意的優(yōu)化方案；③提出了最小軋機(jī)調(diào)整時(shí)間排序規(guī)則，并證明了在僅考慮機(jī)器設(shè)置時(shí)間的無縫鋼管熱軋批量調(diào)度中，使用最小軋機(jī)調(diào)整時(shí)間排序規(guī)則能夠在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)得到具有最小總機(jī)器設(shè)置時(shí)間的批量調(diào)度結(jié)果，有助于快速生成問題的初始解：④針對(duì)問題特點(diǎn)提出了兩種求解策略，并基于這兩種策略設(shè)計(jì)了適用于此類問題的循環(huán)求解框架，給出了框架的偽代碼，循環(huán)求解框架具有較好的可擴(kuò)展性和適用性。