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)工序由熱軋機組完成，由于生產(chǎn)過程具有嚴格的時間、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，因此可以把熱軋機組視為單臺加工機器，把熱軋批量視為工件，這樣，本章問題可抽象為一種考慮機器檢修的單機調(diào)度問題進行研究。單機調(diào)度問題又稱排序問題，是最常見的一類調(diào)度問題，同時也是最重要的調(diào)度問題之一。單機調(diào)度是將若干工件在一臺機器上進行加工，通過合理工件加工順序，以使目標函數(shù)得到優(yōu)化的過程。

   如前所述，考慮機器檢修計劃的無縫鋼管熱軋批量調(diào)度問題等價于一類特殊的考慮周期性機器檢修計劃并存在規(guī)格順序依賴的機器調(diào)整時間的單機調(diào)度問題。下面對問題的兩個特征（機器檢修、調(diào)整時間）和優(yōu)化目標進行描述與分析。在不銹鋼管生產(chǎn)中，機器調(diào)整時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漲減壁定徑機組設(shè)置不同的孔型系統(tǒng)，并涉及機器參數(shù)的設(shè)置、機架數(shù)量的增減和熱工具的準備工作，在以往的技術(shù)條件下需要付出較長的停機時間和設(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)線所引進的新熱軋機組為代表的不銹鋼管軋制技術(shù)，能夠根據(jù)生產(chǎn)需求實現(xiàn)部分機架的快速裝卸和機器參數(shù)的數(shù)控在線設(shè)置，進而使得軋制計劃周期內(nèi)生產(chǎn)更多規(guī)格批量成為可能。熱軋機組的機器調(diào)整時間在實際生產(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間，可變部分則由相鄰批量規(guī)格跳動差決定。  

   浙江至德鋼業(yè)有限公司生產(chǎn)管理實際中提取并定了考慮機器檢修的無縫不銹鋼管熱軋批量調(diào)度問題，在最小化機器空閑時間和機器調(diào)整時間的目標下，建立了考慮固定機器檢修的無縫鋼管熱軋批量調(diào)度模型，基于對問題的分析設(shè)計了兩階段啟發(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)進行排序優(yōu)化搜索。數(shù)據(jù)實驗的結(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器檢修和工件序列相關(guān)設(shè)置成本的單機調(diào)度問題，說明了問題的特性；②通過對不同的目標進行加權(quán)處理，將多目標簡化為同一量綱的單目標優(yōu)化模型，這不僅有助于算法設(shè)計，還可以根據(jù)實際管理需求對目標權(quán)重進行調(diào)整，選擇滿意的優(yōu)化方案；③提出了最小軋機調(diào)整時間排序規(guī)則，并證明了在僅考慮機器設(shè)置時間的無縫鋼管熱軋批量調(diào)度中，使用最小軋機調(diào)整時間排序規(guī)則能夠在多項式時間內(nèi)得到具有最小總機器設(shè)置時間的批量調(diào)度結(jié)果，有助于快速生成問題的初始解：④針對問題特點提出了兩種求解策略，并基于這兩種策略設(shè)計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展性和適用性。