超薄鋁箔加工的動態(tài)集成排產(chǎn)方法研究

顧俊 高崇偉 舒竹霞

(杭州五星鋁業(yè)有限公司,浙江杭州 311115)

超薄鋁箔加工的動態(tài)集成排產(chǎn)方法研究

顧俊 高崇偉 舒竹霞

(杭州五星鋁業(yè)有限公司,浙江杭州 311115)

超薄鋁箔的制造在我國的生產(chǎn)越來越多的被關(guān)注,其生產(chǎn)方面具有流程性生產(chǎn)、離散加工和裝配生產(chǎn)的特征,根據(jù)這些特點(diǎn)建立了眾多的模型,推導(dǎo)出狀態(tài)變化的迭代公式。為了保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行、訂單的及時(shí)交貨和能耗的降低,生產(chǎn)上運(yùn)營了啟發(fā)式的方法來優(yōu)惠排序。運(yùn)用排產(chǎn)方法進(jìn)行排序和裝爐的計(jì)劃調(diào)整增減計(jì)劃和在線生產(chǎn)的控制。

鋁箔 加工 排產(chǎn) 優(yōu)化

鋁箔的生產(chǎn)技術(shù)不斷的發(fā)展使我國在鋁箔方面的消費(fèi)比例不斷的提高但是鋁箔的生產(chǎn)水平還依然存在很多問題，對于加工方法還有待研究。本文對超薄鋁箔的加工動態(tài)集成排產(chǎn)方法進(jìn)行研究。

1 熱軋問題的使用方法

1.1 數(shù)學(xué)規(guī)劃方法

在熱軋的問題上，我們早期使用的方法是數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法。數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的使用是利用動態(tài)的規(guī)劃方法對離散鋼鐵企業(yè)的優(yōu)化生產(chǎn)問題進(jìn)行解決的。PVC板生產(chǎn)中的多開工時(shí)間調(diào)度問題開發(fā)出了一種TABU搜索啟發(fā)的算法，這種算法的應(yīng)用很大程度上減弱了開工時(shí)間的調(diào)度問題。

1.2 非數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法

非數(shù)學(xué)的規(guī)劃方法可以分為兩大類，主要是啟發(fā)式方法和人工智能的方法。啟發(fā)式方法是通過對計(jì)算過程和評價(jià)指數(shù)的運(yùn)算在比較短的時(shí)間里，有意識的尋找最佳的解決方案。COWLING提出了一種決策系統(tǒng)，這種決策系統(tǒng)是以鋼鐵熱軋過程的多模型為依據(jù)，利用TSBU的算法對調(diào)度問題進(jìn)行有效的解決。熱軋調(diào)度問題的簡化是PCVRP的模型，同時(shí)提出了基于大規(guī)模鄰域定義的局部搜索方法。

1.3 數(shù)學(xué)模型的建立

我國的研究者陳雄創(chuàng)造出了軋制批量計(jì)劃問題的數(shù)學(xué)模型，這種數(shù)學(xué)模型分為啟發(fā)式算法和模擬退火算法。我國在熱軋批量計(jì)算問題的約束滿意問題進(jìn)行了處理，對軋熱問題的PCTSP建模和該模蟻群的蒜放方面做出了研究。針對軋熱問題的CVRP建模還提出了混合免疫算法。

2 代數(shù)法建模

2.1 符號函數(shù)的定義方法

I設(shè)置為鋁卷號，I=1，2...，P。J為設(shè)備的編號，J=1，2，...，M。工藝路線矩形陣R。R是n*m型矩陣，其中元素R表示鋁卷I在加工工藝路線中設(shè)備J所占的順序位。鋁卷號關(guān)系表E%表E中每行代表一個(gè)鋁卷號的屬性、各列分別表示物料編碼、爐架號、直徑、計(jì)劃開始時(shí)間、加工時(shí)間、設(shè)備編號、工藝順序號其中物料編碼、設(shè)備編號、工藝順序號、加工時(shí)間的數(shù)據(jù)來源于工藝路線矩陣和加工時(shí)間矩陣。圖1所示為爐架和鋁卷的幾何尺寸其中a、b、h分別代表爐架的長、寬、高。條件如下所示：

H=h1+h2+h3

r1＞r2＞....rk rk+1＞rk+2＞....＞rk2k

上排

h1＞r1 h2＞r1 u1=r1 u2=r1+r2

下排

H3＞rk+1 h2＞rk+1

2.2 第一次排序

第一次排序是對訂單池中的鋁卷進(jìn)行排序，排序按照重要的程度和緊急的程度進(jìn)行安排，優(yōu)化的準(zhǔn)則體現(xiàn)在評價(jià)指數(shù)當(dāng)中。對調(diào)度問題的NP難度性，要選擇計(jì)算量不大，計(jì)算時(shí)間不長的效果優(yōu)化好的啟發(fā)式目標(biāo)函數(shù)作為評判的標(biāo)準(zhǔn)。

兼顧能夠?qū)υO(shè)備的使用率提高、合同按照完工率和裝爐系數(shù)等進(jìn)行多樣性目標(biāo)的歸集，評價(jià)的指數(shù)可以參照鋁卷號和爐架號進(jìn)行歸類。

2.3 第二次排序

第二次排序是第一次排序的升級，把第一次排序截取的歸屬于統(tǒng)一最佳的鋁卷進(jìn)行內(nèi)部的排序，使呂佳能夠安裝更多的鋁卷，這樣能夠節(jié)省熱處理電費(fèi)。

首先，在按照排好的序列中從前向后截取鋁卷直徑之和小于或等于2a最好接近2a的鋁卷子序列。

其次，從這種子序列中對鋁卷進(jìn)行選擇，每隔一個(gè)選取一個(gè)，按照鋁卷的直徑大小排列，排列順序是由小到大的排列順序。

最后，將該兩段鋁卷分別擺放在支架的上下兩排，對每個(gè)鋁卷的位置是否滿足約束條件進(jìn)行檢查，如果符合則排產(chǎn)成功，進(jìn)行下一步，如果沒有成功就要對兩端序列進(jìn)行保留。截取兩端子序列，在四段中選配評價(jià)指數(shù)最小的又能滿足條件的方案。然后輸出鋁卷的兩次排序方式和爐架上的擺放方式。

2.4 狀態(tài)賦值

當(dāng)設(shè)備為退火爐時(shí)，設(shè)定編號為K，設(shè)備軋機(jī)時(shí)設(shè)定編號為J。這種情況下設(shè)備的變量的計(jì)算方式主要有三種，分別表示為：

首先，設(shè)備編號為軋制設(shè)備時(shí)每一個(gè)爐架的第一鋁卷開工時(shí)間為上一道熱處理時(shí)間與本輪最后一個(gè)任務(wù)完成時(shí)間的最大值。每一個(gè)爐架非第一個(gè)鋁卷軋制工序設(shè)備加工最近的鋁卷被上一道工序加工完畢是具有以下公式：

在設(shè)備J沒有加工鋁卷時(shí)，鋁卷被上一道程序加工時(shí)的公式是：

在這里i表示設(shè)備k加工的上一道鋁卷，熱處理工序的狀態(tài)時(shí)間是在當(dāng)前設(shè)備加工的前一個(gè)爐架的結(jié)束時(shí)間和當(dāng)前鋁卷時(shí)間的最大值。

3 結(jié)語

綜上所述，本文從鋁卷的排產(chǎn)方法、爐架的布置以及生產(chǎn)的調(diào)度方面對超薄鋁箔的生產(chǎn)排產(chǎn)方法進(jìn)行了研究。按照訂單的需求進(jìn)行先后的排序，在同一個(gè)鋁卷在爐架上的合理排放方式進(jìn)行了分析。超薄鋁箔具有工藝流程復(fù)雜性的特點(diǎn)，我們要對對象進(jìn)行合并、分割、集中的特點(diǎn)運(yùn)用相應(yīng)的代數(shù)方法進(jìn)行模型的建立以此促進(jìn)按時(shí)完成訂單和節(jié)能減排的一員。

[1]李鐵克,郭東芬.基于約束滿足的熱軋批量計(jì)劃與模型算法[J].控制與決策,2010,22(4):88-89.

[2]劉世新,宋建海.熱軋帶剛軋制批量計(jì)劃優(yōu)化模型及算法[J].控制理論與應(yīng)用,2011,24(2):56-57.