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基于约束的炼钢连铸动态调度模型与算法设计
基于约束的炼钢连铸动态调度模型与算法设计
摘要：炼钢连铸是钢铁生产过程中的核心环节之一，在提高生产效率、保证产品质量方面起着重要作用。本论文针对炼钢连铸过程中的动态调度问题，提出了一种基于约束的调度模型和相应的算法设计。通过对炼钢连铸调度中的关键约束进行建模，进一步完善了调度模型，同时设计了一种启发式算法，以解决该模型的优化问题。实验结果表明，所提出的调度模型和算法能够有效提高炼钢连铸的生产效率和产品质量。
关键词：炼钢连铸；动态调度；约束模型；算法设计
一、引言
炼钢连铸是指将炼钢过程中得到的熔融钢液连续浇注成坯料的一种工艺。炼钢连铸过程的调度问题是指在满足生产需求和产品质量要求的情况下，合理安排炼钢连铸设备的作业顺序、作业时间和作业量等，以最大程度地提高生产效率和产品质量。
炼钢连铸调度问题具有以下特点：首先，炼钢连铸设备之间存在着复杂的约束关系。例如，每一个炉次的开始时间必须晚于前一炉次的结束时间，每个浇注罐的投料量必须在一定范围内等。其次，炼钢连铸过程中存在不确定因素，如温度波动、设备故障等。最后，调度决策的优化目标是多样化的，既要考虑生产效率，又要考虑产品质量。
二、调度模型的建立
针对炼钢连铸调度的特点，本论文建立了一种基于约束的调度模型。具体来说，对于每一个炉次，我们定义了一组决策变量，包括开始时间、结束时间和投料量等。通过引入约束条件，如时间先后顺序约束、浇注罐容量约束等，我们构建了一个多变量线性规划问题。其优化目标是最小化生产时间和最大化产品质量。
三、算法设计
为了解决所建立的调度模型，本论文设计了一种启发式算法。该算法从初始解开始，通过贪心策略和局部搜索策略进行迭代优化，直到找到最优解或达到指定的终止条件。具体地，算法首先根据约束条件生成一个合法解，然后不断调整决策变量，以尽量减小目标函数的值。同时，为了避免陷入局部最优解，算法还引入了随机性，以增加搜索的多样性。
四、实验结果与分析
为了验证所提出的调度模型和算法的有效性，本论文设计了一系列实验。实验结果表明，所提出的调度模型和算法在不同规模的炼钢连铸生产中都能够取得较好的调度效果。首先，实验结果表明，所提出的调度模型能够合理安排炉次的开始时间和结束时间，减少了设备的闲置时间，提高了生产效率。其次，实验结果还表明，所提出的算法能够找到近似最优解，并在有限的时间内收敛。
五、结论
本论文针对炼钢连铸调度问题，提出了一种基于约束的调度模型和相应的算法设计。实验结果表明，所提出的调度模型和算法能够有效提高炼钢连铸的生产效率和产品质量。未来的研究可以进一步优化算法的时间复杂度，并探索更加精确的调度模型和算法。
参考文献：
[1]王亮，李建国，基于蚁群算法的炼钢连铸调度优化，中国机械工程学报，2017，48(8)：189-197。
[2]张春国，刘勇，李国明，炼钢连铸生产调度问题的禁忌搜索算法，自动化学报，2018，44(5)：953-960。