[发明专利]一种处理钢铁企业彩涂机组生产扰动的工艺方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金的技术领域，特别涉及一种能够有效处理钢铁企业涂机组生产扰动的工艺方法及装置。

背景技术

钢铁企业冷轧厂中彩涂板卷的主要生产流程可用图1来表示。在到达冷轧厂后，热轧板卷首先通过酸洗工序清除掉表面的氧化物，接着在冷轧工序被轧制成薄的冷轧卷。为了保证冷轧卷表面的质量以便于彩涂工序中的喷涂作业，这些冷轧卷通过连续热镀锌工序或者是通过连续退火和电镀锌工序进行镀锌。最后这些镀锌卷在彩涂工序依照它们所属合同的要求被加工成各种颜色的彩涂卷。由于彩涂机组是连续作业的，镀锌卷首先在开卷机上被展开成带钢，然后这些带钢由焊接机一个接一个地连接起来。经过表面预处理后，它们先被初涂机涂上初涂颜料，接着被精涂机涂上精涂颜料。涂上颜料的带钢接着进入后处理工序进行颜料的烘干和固化等操作，最后在打卷机被重新卷成板卷。

图2系彩涂工序的简化数学模型。如该图所示，通常每个板卷在上下两面都有一个初涂颜色和一个精涂颜色，称为初涂上、初涂下、精涂上和精涂下。一旦计划单元中相邻的两个板卷i和j的初涂颜色或精涂颜色不同时，那么在生产中在它们之间就要插入一个过渡卷，以保证在生产能够连续进行的情况下有足够的时间从涂辊上清洗掉板卷i所要求颜色的涂料并换上板卷j所要求颜色的涂料。一个生产计划单元中相邻的两个板卷的颜色变化称为一个颜色切换。

对于钢铁工业中复杂的生产作业问题来说，如何在动态环境下为各机组找到一个有效的生产作业方案是一件非常困难且具有挑战性的工作。在实际生产中，由人工方法或生产作业系统所得到的初始的生产作业方案通常是基于未来情况为静态和确定的假设，该生产作业方案在通常情况下能够在实际生产中顺利进行。但是由于实际生产在本质上是动态的和不确定的，生产中的一些生产扰动(也称为突发事件)可能会在初始生产作业方案中产生时间缝隙(即该时间段内没有工件用来进行加工)，从而使其不能顺利执行。

在钢铁企业彩涂机组的生产中经常出现的典型的生产扰动主要包括(1)上游机组加工的板卷不能按时到达彩涂工序，以及(2)到达彩涂工序的板卷的质量未达到合同要求的标准。图3给出了一个只包括彩涂工序和连续热镀锌工序的初始生产作业方案简化数学模型。在该图中，连续热镀锌工序中的每个板卷j的计划完成时间为t_j，它们到达彩涂工序的时间为t_j+Δt_j，彩涂机组实际生产中的典型的生产扰动大致可分为如下几种情况：

(1)板卷未按时到达

在彩涂机组的实际生产中，一些生产扰动可能会导致上游工序加工的板卷不能按原来计划的时间到达彩涂工序。通常，这些生产扰动可以分为两类：

①上游机组的机器出现故障；

彩涂工序有很多上游机组为其供应板卷。如果这些上游机组中的某台机器出现故障，那么原来计划要由这台机器加工的板卷就必须等到该机器修复后才能开始加工，从而产生时间缝隙。这种生产扰动的例子可简化为图4的模型，该图中板卷4，5，和6原计划在连续热镀锌工序由机器CG-2在时间段[t₁，t₂]内进行加工。但是由于该机器在时间t₁时出现故障，且要等到时间t₂时才能修复，那么板卷4，5，和6就不能按原计划的时间到达彩涂工序。

②上游机组的生产速度降低或是上游机组与彩涂工序之间的运输能力不足。

除了机器故障之外，工厂中其它的一些非正常情况也会导致板卷不能按时到达彩涂工序，例如由控制系统受到干扰而引起的机组的生产速度降低，或是连接相邻工序之间的板卷库中的吊机的运输能力不足。由这种生产扰动而导致的板卷未按时到达的例子可用图5来表示。假设板卷9的完成时间由于连续热镀锌机组的生产速度降低而被延迟到t₉+δ，那么相应地它到达彩涂工序的时间也会被延迟到t₉+Δt₉+δ。

(2)板卷质量不达标

在所签订的用户合同中，已经对每个板卷的质量作出了具体的要求。但是由于实际生产中一些设备的不稳定性，一些板卷就可能出现质量不达标的情况，而这些板卷即使按时到达了彩涂工序，也不能按原定的程序进行彩涂生产。图6给出了由于板卷质量不达标而引起初始生产作业方案中出现时间缝隙的数学模型。在该图中，由于板卷2和8的质量未达到合同所要求的标准，因此它们不能按初始生产作业方案安排在彩涂工序中进行加工。