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提钒—炼钢生产调度的优化与仿真研究

作　者: 曲亚萍
导　师: 高波
学　校: 重庆大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 提钒-炼钢生产调度网络图遗传算法仿真
分类号: F426.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

提钒-炼钢生产调度是钢厂生产管理的核心。传统的生产调度模式周期长、成本高,不仅直接影响了钢厂的生产效率,而且也无法满足市场的要求。因此,需要对提钒-炼钢生产调度进行合理的优化,以降低成本,减少资源和能源消耗,实现生产管理的合理化与集成化。提钒-炼钢阶段的生产调度非常复杂,具有多目标、多约束的特点。本文以提钒-炼钢生产调度问题为研究对象,建立生产调度优化的数学模型,研究基于遗传算法与计算机仿真方法的调度优化求解方法,编制出具有可行性的调度方案,从而缩短生产周期、协调生产物流,提高钢厂的核心竞争力。本文首先对提钒-炼钢生产流程进行详细分析,采用网络图方法表达复杂的生产过程,描述生产中工序之间的逻辑关系;然后,建立以所有炉次完工时间最短和等待时间最小为目标函数、以工艺条件为约束的优化数学模型;并以此为基础,设计以所有炉次的生产路径为染色体、以数学模型的目标函数为适应度函数的遗传算法。鉴于eM-Plant软件具有优秀的仿真功能,而且,其内置的遗传算法模块能够与仿真模型实现无缝对接,所以,本文使用eM-Plant对提钒-炼钢生产调度进行仿真优化,直观显示生产运行,为合理安排生产提供决策依据,达到提高生产效率的目的。最后,本文以某钢厂为应用实例,对其生产流程进行分析、建模优化,结果表明:①对比生产实际数据,遗传算法与仿真结合的方法使平均每个炉次的完工时间减少了6min,明显缩短了生产的物流时间;②在减少完工时间的同时,使生产调度中的等待时间为0min,保证了生产的稳定性;③此方法有很好的适应性和扩展性,可以满足生产中不同任务和不同调度计划的要求。遗传算法优化与eM-Plant仿真提钒-炼钢生产调度是本文的核心。通过eM-Plant的人机界面,全方位地了解提钒-炼钢实际生产流程的相关信息,从而促使钢厂的生产管理更加规范化、科学化。提钒-炼钢生产调度研究是一项规模较大的课题,本文提出的研究方法为优化生产物流、提高资源平衡提供了一种思路,具有一定的理论意义和实际意义。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 引言  8-9
  1.2 提钒-炼钢生产调度研究综述  9-13
    1.2.1 提钒-炼钢生产调度的方法研究  9-13
    1.2.2 提钒-炼钢生产调度的应用研究  13
  1.3 研究背景和研究内容  13-15
    1.3.1 研究背景  13-14
    1.3.2 研究内容  14-15
2 提钒-炼钢生产调度问题概述  15-21
  2.1 提钒-炼钢生产工艺  15-16
  2.2 提钒-炼钢生产调度问题  16-19
    2.2.1 提钒-炼钢生产调度描述  16-17
    2.2.2 提钒-炼钢生产调度分类  17-18
    2.2.3 提钒-炼钢生产调度问题的表示方法  18-19
  2.3 提钒-炼钢生产调度在企业生产管理中的重要性  19-20
  2.4 本章小结  20-21
3 基于网络图的提钒-炼钢生产流程建模  21-27
  3.1 提钒-炼钢生产流程分析  21
  3.2 提钒-炼钢生产流程抽象  21-22
  3.3 提钒-炼钢生产流程的网络图描述  22-26
    3.3.1 网络图的概念及构成  22-23
    3.3.2 提钒-炼钢生产流程的网络图  23-26
  3.4 本章小结  26-27
4 提钒-炼钢生产调度问题的数学模型和遗传算法设计  27-35
  4.1 提钒-炼钢生产调度数学模型  27-28
  4.2 遗传算法  28-31
    4.2.1 遗传算法的原理及特点  28-30
    4.2.2 遗传算法的实现步骤  30-31
  4.3 遗传算法优化提钒-炼钢生产调度问题  31-34
    4.3.1 遗传算法的参数设计  31-33
    4.3.2 遗传算法的实现  33-34
  4.4 本章小结  34-35
5 基于 EM-Plant 仿真的提钒-炼钢生产调度优化  35-46
  5.1 EM-Plant 软件简介  35-36
  5.2 EM-Plant 仿真建模对象与控制  36-38
    5.2.1 仿真建模对象  36-37
    5.2.2 仿真模型的控制  37-38
  5.3 EM-Plant 仿真模型实现  38-41
  5.4 基于遗传算法的eM-Plant 优化模型  41-44
    5.4.1 EM-Plant 中的遗传算法模块介绍  41-42
    5.4.2 EM-Plant 仿真优化模型实现  42-44
  5.5 本章小结  44-46
6 针对国内某炼钢厂的仿真研究  46-55
  6.1 背景概述  46
  6.2 仿真调度模块与数据准备  46-50
    6.2.1 仿真调度模块设计  46-47
    6.2.2 数据准备  47-50
  6.3 钢厂生产流程仿真优化模型  50-54
    6.3.1 生产流程仿真模型  50-51
    6.3.2 结果分析  51-54
    6.3.3 效果应用  54
  6.4 本章小结  54-55
7 结论与展望  55-57
  7.1 结论  55
  7.2 展望  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-61
附录  61
  作者在攻读硕士学位期间发表论文的目录  61

提钒—炼钢生产调度的优化与仿真研究

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