[发明专利]一种用于解决连铸机故障的炼钢-连铸重调度方法

说明书

连铸机故障问题因为涉及浇次的连浇特性使得常规用于处理设备故障的炼钢‑连铸生产的重调度方法难以应用。本发明提出了一种用于解决连铸机故障情况下炼钢‑连铸重调度方法，具体为：根据连铸机故障后的炉次不同工艺处理的重调度策略对重调度过程影响的差异，建立重调度优化模型；设计了综合遗传算法全局搜索能力与变领域搜索算法局部搜索能力优势的新混合算法进行最优解迭代寻优。算法的主要特性为：利用解码启发式算法在松弛部分复杂约束的前提下快速获得染色体的初始解；在进行种群交叉变异之前，利用变领域搜索算法提升每一个初始解的质量，其中为不可行解与可行解设计了不同的领域结构。本发明能有效解决连铸机故障下的重调度问题。

技术领域

本发明涉及冶金控制技术领域，具体涉及一种用于解决连铸机故障的炼钢-连铸重调度方法。

背景技术

炼钢-连铸是现代钢铁企业生产流程的关键环节，炼钢-连铸生产过程一般包括三个阶段:炼钢、精炼和连铸。生产调度在炼钢-连铸生产过程中扮演着重要的角色，一般说来，在生产开始之前生成静态调度，在静态调度假定所有信息都是可预知的并且在执行过程中保持不变。然而，在实际的生产过程中，各种扰动事件(例如机器故障)会导致正在执行的调度方案失效。

连铸机的作用是将钢液凝固成铸坯，在炼钢连铸过程中它是唯一连续工作的机器。在实际生产中,由于结晶器水口堵塞、钢板质量问题、上游钢水供给延迟等，连铸生产过程可能会中断(统称连铸机故障)。连铸机故障将导致原来的炼钢-连铸调度计划无法继续执行。因此,必须依据实时调度信息在原调度计划的基础上重新编制计划，即重调度，炼钢-连铸重调度关系到生产稳定、连续的进行，因此，该研究对实际生产有着重要的意义。

连铸机故障时的重调度问题属于炼钢-连铸动态调度问题，目前，炼钢-连铸调度问题研究主要集中在静态调度方面，很少涉及动态调度问题。Roy等在《Development of aknowledge model for managing schedule disturbance in steel-making》中提出了一个由任务、推理和领域3模块组成的知识模型去管理炼钢过程中的各种扰动问题，给出了一个重调度的框架结构，但并未给出具体的模型和求解算法。Yu等在《A Prediction Methodfor Abnormal Condition of Scheduling Plan with Operation Time Delay inSteelmaking and Continuous Casting Production Process》中提出了一种在炼钢-连铸生产过程中预测操作时间延迟扰动的方法，显然,他们的模型不适合解决机器故障扰动。Mao等在《An effective Lagrangian relaxation approach for rescheduling asteelmaking-continuous casting process》研究了炼钢-连铸动态调度过程中的机器故障扰动和时间偏差扰动，他们解决机器故障的主要方法是添加一个新的约束，即故障设备在其故障期间不能加工炉次。因此在重调度过程中，故障机器上预安排的炉次将被分配给同工序其他机器执行。尽管这种策略能够有效解决转炉和精炼炉故障下的重调度问题,但并不能完全解决连铸机故障下的重调度问题。

当连铸机发生故障时,其未加工的炉次并不能简单地分配给其他在重调度过程中继续运行的连铸机，这是因为每个连铸机具有以浇次为单元进行批量加工的特殊工艺特征。浇次内的炉次必须连续浇注，而每个炉次都关联一个预定的目标钢种，如齿轮钢、重轨钢等。为满足不同的冶炼要求，不同的钢种在炼钢生产流程中有不同的加工工序路径。不同钢种的炉次进行连浇会产生连浇成本。因此,若在重调度过程中将故障连铸机上未加工的炉次安排至其他铸机的浇次内进行浇注，可能需要更改其目标钢种信息，进而其加工工序路径和加工时间均有可能发生改变，而没有考虑该特征的重调度模型则无法处理连铸机故障扰动。