本技術(shù)涉及生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼鐵生產(chǎn)排程方法、系統(tǒng)、電子設備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在鋼鐵企業(yè)的線棒材制造流程中，煉鋼、連鑄以及軋制這三個關(guān)鍵步驟相互緊密連接構(gòu)成生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，其中，任一階段的變化都可能對其他環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響，因此，在規(guī)劃生產(chǎn)時，不能僅局限于技術(shù)層面的考慮，而應該將整個生產(chǎn)工藝的聯(lián)動特性與市場行情變動放在同一個決策框架下進行綜合考量，基于市場具有的不穩(wěn)定性和產(chǎn)品盈利能力的快速轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)調(diào)度過程必須能夠迅速調(diào)整生產(chǎn)策略，以確保公司的利益最大化。這不僅需要理解生產(chǎn)工藝中的各種限制因素，還要擁有對市場變化的感知力，并能根據(jù)當前的市場走向，準確地確定不同產(chǎn)品的生產(chǎn)優(yōu)先順序。

2、然而，現(xiàn)今大多數(shù)鋼鐵企業(yè)在制定生產(chǎn)計劃過程中，首先，生產(chǎn)工藝的復雜性與市場環(huán)境的變動使得在同時追求提高熱裝率、有效管理庫存水平以及提升整體生產(chǎn)效率等多個目標的過程中，難度顯著增加；其次，目前缺乏能夠全面集成煉鋼、連續(xù)鑄造、軋制工藝與市場動態(tài)變化分析的生產(chǎn)計劃規(guī)劃和排程的方法，無法全局性地實現(xiàn)對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的適應性分析排程。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例的目的在于提供一種鋼鐵生產(chǎn)排程方法、系統(tǒng)、電子設備及存儲介質(zhì)，以解決上述技術(shù)問題。

2、本發(fā)明提供了一種鋼鐵生產(chǎn)排程方法，所述鋼鐵生產(chǎn)排程方法包括：獲取鋼鐵生產(chǎn)過程的生產(chǎn)供銷數(shù)據(jù)、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、軋線生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)和鋼坯庫存參數(shù)；根據(jù)所述生產(chǎn)供銷數(shù)據(jù)、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、軋線生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)和鋼坯庫存參數(shù)構(gòu)建生產(chǎn)規(guī)劃模型，所述生產(chǎn)規(guī)劃模型以最大缺貨時間最小化、最小庫存可持續(xù)時間最大化、缺貨懲罰分值最小化以及熱裝率最大化為優(yōu)化目標函數(shù)，所述生產(chǎn)規(guī)劃模型以工藝條件和生產(chǎn)時間為約束條件；根據(jù)所述生產(chǎn)規(guī)劃模型進行初始生產(chǎn)計劃排程求解，得到初始生產(chǎn)排程計劃；基于大規(guī)模鄰域搜索算法和所述生產(chǎn)規(guī)劃模型對所述初始生產(chǎn)排程計劃進行迭代優(yōu)化求解，直至達到預設迭代優(yōu)化終止條件，得到最優(yōu)生產(chǎn)排程計劃，所述預設迭代優(yōu)化終止條件包括迭代優(yōu)化求解次數(shù)達到預設最大迭代優(yōu)化次數(shù)。

3、于本發(fā)明的一實施例中，根據(jù)所述生產(chǎn)供銷數(shù)據(jù)、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、軋線生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)和鋼坯庫存參數(shù)構(gòu)建生產(chǎn)規(guī)劃模型包括：根據(jù)所述生產(chǎn)供銷數(shù)據(jù)、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、軋線生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)和鋼坯庫存參數(shù)進行數(shù)學描述定義，得到生產(chǎn)產(chǎn)線數(shù)學描述信息；基于所述生產(chǎn)產(chǎn)線數(shù)學描述信息進行數(shù)學建模，得到初始生產(chǎn)產(chǎn)線模型；對所述初始生產(chǎn)產(chǎn)線模型根據(jù)所述生產(chǎn)產(chǎn)線數(shù)學描述信息設置以工藝條件和生產(chǎn)時間為邊界的約束條件，并基于優(yōu)化目標構(gòu)建優(yōu)化目標函數(shù)，得到生產(chǎn)規(guī)劃模型。

4、于本發(fā)明的一實施例中，所述約束條件包括以下至少一部分：每臺連鑄機開機時段須澆注一種鋼種；各班次結(jié)束后的鋼種的庫存量等于上一班次結(jié)束時的庫存量加上當前班次的產(chǎn)量減去當前班次的熱裝或冷裝的消耗量；每天總煤氣消耗量小于或等于當天的可用煤氣量；每條軋線對于各規(guī)格產(chǎn)品只能選擇熱裝或冷裝；在熱裝時連鑄機的產(chǎn)能速度大于所需熱裝速度；各班次每條軋線中每種鋼種下不同規(guī)格的產(chǎn)量不超過熱裝或冷裝的最大生產(chǎn)限制；各鋼種的冷裝使用量不超過鋼種對應的最大限制；各班次每條軋線最多生產(chǎn)一種產(chǎn)品；各班次每種產(chǎn)品最多只能在一條軋線上生產(chǎn)；每天各規(guī)格產(chǎn)品的庫存量等于前一天余量加上當天熱裝和冷裝的產(chǎn)量并減去預估銷售量；每天初始可用煤氣量為前一天剩余煤氣加上當天產(chǎn)出的煤氣；每天結(jié)束時煤氣剩余量等于前一天的余量減去當天的產(chǎn)量并減去當天的消耗量；連鑄機和軋線在停機班次不可使用；缺貨時間的最小化線性化約束和庫存可持續(xù)時間的最大化線性化約束；每天每種產(chǎn)品的非缺貨和缺貨懲罰變量之和為1；每天每種產(chǎn)品的缺貨懲罰分值為非缺貨天數(shù)懲罰分值與缺貨天數(shù)懲罰分值之和；每個班次每條軋線在換產(chǎn)品時加入換輥時間約束；每個班次每種產(chǎn)品的產(chǎn)量為最大產(chǎn)量減去因換輥造成的損失產(chǎn)量；在任意軋線中生產(chǎn)過程須滿足連續(xù)最小生產(chǎn)班次限制。

5、于本發(fā)明的一實施例中，所述生產(chǎn)排程計劃包括軋制計劃、澆次計劃和爐次計劃，根據(jù)所述生產(chǎn)規(guī)劃模型進行初始生產(chǎn)計劃排程求解，得到初始生產(chǎn)排程計劃包括：獲取可排程班次信息、當前軋制生產(chǎn)的軋制產(chǎn)品規(guī)格信息、當前軋制產(chǎn)品規(guī)格的已生產(chǎn)班次、軋線可生產(chǎn)規(guī)格產(chǎn)品的可持續(xù)生產(chǎn)天數(shù)、軋線可生產(chǎn)規(guī)格產(chǎn)品的缺貨天數(shù)以及各鋼種鋼坯庫存信息；根據(jù)軋制產(chǎn)品規(guī)格信息確定對應的最小連續(xù)生產(chǎn)班次，并根據(jù)當前軋制產(chǎn)品規(guī)格的已生產(chǎn)班次和最小連續(xù)生產(chǎn)班次確定生產(chǎn)中軋制計劃；若存在軋線可生產(chǎn)規(guī)格產(chǎn)品的缺貨天數(shù)大于可生產(chǎn)規(guī)格產(chǎn)品對應的最大允許缺貨天數(shù)，則根據(jù)軋線可生產(chǎn)規(guī)格產(chǎn)品的缺貨天數(shù)進行優(yōu)先級排序，得到軋制排程規(guī)格序列；若不存在軋線可生產(chǎn)規(guī)格產(chǎn)品的缺貨天數(shù)大于可生產(chǎn)規(guī)格產(chǎn)品對應的最大允許缺貨天數(shù)，則根據(jù)軋線可生產(chǎn)規(guī)格產(chǎn)品的可持續(xù)生產(chǎn)天數(shù)進行優(yōu)先級排序，得到軋制排程規(guī)格序列；根據(jù)所述軋制排程規(guī)格序列和可排程班次信息進行排程班次分配，得到軋制計劃；根據(jù)軋制計劃中各鋼種鋼坯需求量和各鋼種鋼坯庫存信息確定煉鋼鋼種凈需求量，并根據(jù)所述煉鋼鋼種凈需求量和可排程班次信息進行澆次和爐次的排程班次分配，得到澆次計劃和爐次計劃；基于所述軋制計劃、澆次計劃和爐次計劃在所述生產(chǎn)規(guī)劃模型中進行求解，以確定初始生產(chǎn)排程計劃。

6、于本發(fā)明的一實施例中，基于大規(guī)模鄰域搜索算法和所述生產(chǎn)規(guī)劃模型對所述初始生產(chǎn)排程計劃進行迭代優(yōu)化求解包括：設置第一優(yōu)化算子和第二優(yōu)化算子，所述第一優(yōu)化算子用于調(diào)節(jié)軋制產(chǎn)品規(guī)格的生產(chǎn)班次，所述第二優(yōu)化算子用于調(diào)節(jié)軋制排程規(guī)格序列；基于預設算子計算權(quán)重配置第一優(yōu)化算子和第二優(yōu)化算子的選擇概率，得到算子優(yōu)化選擇配置信息；基于所述算子優(yōu)化選擇配置信息對所述初始生產(chǎn)排程計劃根據(jù)大規(guī)模鄰域搜索算法進行求解，得到當前優(yōu)化生產(chǎn)排程計劃，并根據(jù)預設評分標準對所述當前優(yōu)化生產(chǎn)排程計劃的進行評分，得到優(yōu)化計劃評分；根據(jù)所述優(yōu)化計劃評分更新所述預設算子計算權(quán)重，并基于更新后的預設算子計算權(quán)重迭代優(yōu)化，直至達到預設迭代優(yōu)化終止條件。

7、于本發(fā)明的一實施例中，所述第一優(yōu)化算子包括保持總班次不變，降低可持續(xù)生產(chǎn)天數(shù)最多的產(chǎn)品對應的連續(xù)生產(chǎn)班次數(shù)量，并提升可持續(xù)生產(chǎn)天數(shù)最少的產(chǎn)品規(guī)格對應的連續(xù)生產(chǎn)班次數(shù)量；所述第二優(yōu)化算子包括將缺貨天數(shù)最多的產(chǎn)品順序調(diào)節(jié)為優(yōu)先進行生產(chǎn)。

8、于本發(fā)明的一實施例中，得到當前優(yōu)化生產(chǎn)排程計劃之后，所述鋼鐵生產(chǎn)排程方法還包括：若所述當前優(yōu)化生產(chǎn)排程計劃不滿足所述生產(chǎn)規(guī)劃模型的約束條件，則將所述當前優(yōu)化生產(chǎn)排程計劃的目標值更新為無窮大，并引入模擬退火算法以預設求解概率重新計算，以求解得到滿足所述生產(chǎn)規(guī)劃模型的約束條件的第二優(yōu)化生產(chǎn)排程計劃。

9、本發(fā)明實施例還提供了一種鋼鐵生產(chǎn)排程系統(tǒng)，所述鋼鐵生產(chǎn)排程系統(tǒng)包括：生產(chǎn)過程參數(shù)獲取模塊，用于獲取鋼鐵生產(chǎn)過程的生產(chǎn)供銷數(shù)據(jù)、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、軋線生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)和鋼坯庫存參數(shù)；生產(chǎn)規(guī)劃模型構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述生產(chǎn)供銷數(shù)據(jù)、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、軋線生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)和鋼坯庫存參數(shù)構(gòu)建生產(chǎn)規(guī)劃模型，所述生產(chǎn)規(guī)劃模型以最大缺貨時間最小化、最小庫存可持續(xù)時間最大化、缺貨懲罰分值最小化以及熱裝率最大化為優(yōu)化目標函數(shù)，所述生產(chǎn)規(guī)劃模型以工藝條件和生產(chǎn)時間為約束條件；生產(chǎn)排程計劃優(yōu)化模塊，用于根據(jù)所述生產(chǎn)規(guī)劃模型進行初始生產(chǎn)計劃排程求解，得到初始生產(chǎn)排程計劃；基于大規(guī)模鄰域搜索算法和所述生產(chǎn)規(guī)劃模型對所述初始生產(chǎn)排程計劃進行迭代優(yōu)化求解，直至達到預設迭代優(yōu)化終止條件，得到最優(yōu)生產(chǎn)排程計劃，所述預設迭代優(yōu)化終止條件包括迭代優(yōu)化求解次數(shù)達到預設最大迭代優(yōu)化次數(shù)。

10、本發(fā)明實施例還提供了一種電子設備，包括：一個或多個處理器；存儲裝置，用于存儲一個或多個程序，當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述電子設備實現(xiàn)如上述實施例中任一項所述的鋼鐵生產(chǎn)排程方法。

11、本發(fā)明實施例還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機可讀指令，當所述計算機可讀指令被計算機的處理器執(zhí)行時，使計算機執(zhí)行如上述實施例中任一項所述的鋼鐵生產(chǎn)排程方法。

12、本發(fā)明提供的一種鋼鐵生產(chǎn)排程方法、系統(tǒng)、電子設備及存儲介質(zhì)，通過獲取鋼鐵生產(chǎn)過程的生產(chǎn)供銷數(shù)據(jù)、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、軋線生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)和鋼坯庫存參數(shù)并構(gòu)建生產(chǎn)規(guī)劃模型，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)劃模型進行初始生產(chǎn)計劃排程求解，得到初始生產(chǎn)排程計劃，基于大規(guī)模鄰域搜索算法和生產(chǎn)規(guī)劃模型對初始生產(chǎn)排程計劃進行求解，得到最優(yōu)生產(chǎn)排程計劃；本發(fā)明通過系統(tǒng)地收集生產(chǎn)供銷數(shù)據(jù)、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、軋線生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)以及鋼坯庫存參數(shù)，為生產(chǎn)規(guī)劃提供全面的數(shù)據(jù)支持，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了以最小化最大缺貨時間、最大化最小庫存可持續(xù)時間、最小化缺貨懲罰分值以及最大化熱裝率為優(yōu)化目標函數(shù)的生產(chǎn)規(guī)劃模型，并且將實際的工藝條件和生產(chǎn)時間設定為模型的約束條件，該模型進行初始生產(chǎn)計劃排程，生成初步生產(chǎn)排程計劃后，基于大規(guī)模鄰域搜索算法對初始排程計劃進行多次迭代優(yōu)化求解，直至達到預設的迭代優(yōu)化終止條件，有效地解決了鋼鐵生產(chǎn)過程中由于生產(chǎn)工藝復雜性和市場環(huán)境動態(tài)性所導致的排程難題，實現(xiàn)了生產(chǎn)計劃的科學化和智能化，提升了生產(chǎn)效率和庫存管理水平，并增強了企業(yè)對市場需求變化的快速響應能力，從而實現(xiàn)了生產(chǎn)計劃的整體優(yōu)化。

13、應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本技術(shù)。