扰动环境下的炼钢-连铸生产过程智能调度技术研究

扰动环境下对炼钢-连铸生产进行调度，优化控制钢水温度、钢水成分和加工时间，对合理组织生产、提高钢水质量、提高生产效率、降低物耗和能耗具有极为重要的意义。本项申请研究扰动环境下的炼钢-连铸生产过程调度问题，分析炼钢-连铸生产过程的钢水温度、钢水成分和生产时间等关键因素的区间特性和关系，提出炼钢-连铸多生产模式下优化调度解的区间特性分析模型和多目标非线性规划调度模型，采用摄动分析方法研究调度性能对钢水温度、钢水成分和加工时间因素的灵敏度，研究基于图形仿真和约束传播的炼钢-连铸生产过程可视化人机交互图形调度技术和局部搜索与智能算法相结合的多目标混合智能重调度技术。并以国内某大型钢铁企业的炼钢-连铸生产调度实例为背景进行仿真验证和工业应用验证研究。本项申请不仅在理论上具有创新性，为解决扰动环境下的炼钢-连铸生产过程调度问题提供有效的调度技术，而且在工业实际应用方面也具有广阔的前景。

研究在扰动环境下如何对炼钢-连铸生产过程进行调度，有效控制钢水温度、钢水成分和生产节奏(温度、成分和时间“三命中率”)，对合理组织生产、提高钢水质量、提高生产效率、降低物耗和能耗都具有极为重要的意义。炼钢-连铸生产具有多模式、多炉次、多工序、多设备、多扰动和动态实时性等特征，使得目前研究的优化调度方法很难应用于实际生产。. 本项申请研究了如下主要内容：(1)对多种主要生产模式进行了详细分析,得到了连浇充要条件和连浇必要条件。对生产模式变化时如何进行调度给出了具有广泛实际应用价值的具体调度策略。(2)以某大型炼钢厂的炼钢-连铸生产线为背景，针对生产过程中某一炉次不能按时开工造成延迟扰动下的重调度问题，提出了四阶段重调度策略。采用启发式算法和线性规划相结合的混合调度方法进行求解。(3)针对作业延迟时间的扰动问题，基于可达到矩阵对扰动影响范围和程度进行了分析，建立了不考虑缓冲环节的调度计划异常工况预报模型和考虑缓冲环节的调度计划异常工况预报模型。(4)研究扰动环境下加工时间、钢水温度和钢水成分发生扰动时的基于图形仿真和约束传播的炼钢-连铸生产过程可视化人机交互图形调度技术，解决复杂的炼钢-连铸生产过程的各种情况下的快速粗调度。(5)针对大型钢铁企业炼钢-连铸生产工艺复杂、设备众多、生产过程存在随机因素和不确定性因素等问题，将智能方法、规划方法、人机交互方法相结合应用到炼钢-连铸生产调度过程中，基于这些方法设计和开发了炼钢-连铸生产调度系统。(6)基于所研究的方法设计与开发了炼钢-连铸生产过程智能调度系统的应用验证表面该系统具有多路径设备自动选择、多策略计划自动调整、动态计划优化和图形化操作等优点，提高了编制计划和调整计划的效率。. 本项申请研究在国内外核心学术期刊和国际会议上发表论文20篇，其中SCI和EI检索论文共19篇，获得授权专利2项，申请专利3项，获2012年沈阳市自然科学学术成果三等奖一项和2013年辽宁省自然科学学术成果二等奖一项，培养博士研究生和硕士研究生共11名。本项申请的研究成果不仅在理论上具有创新性，为解决扰动环境下的炼钢-连铸生产过程调度问题提供有效的技术方法，而且在工业实际应用方面也具有广阔的前景。