基于最优化的冶金生产批量计划及调度问题研究
发布时间：2023-06-05 00:15
冶金工业是重要的原材料工业,也是国民经济的重要支柱产业。生产计划与调度是冶金工业生产运作管理的重要环节之一,合理有效地制定生产计划与调度才能使企业提高生产率、降低生产成本、提高产品质量、确保生产系统处于优化运行状态。因此,探讨适合冶金工业生产计划与调度问题的建模和优化方法已经成为近年来工业界和学术界的研究热点。 本文以黑色金属钢铁生产和有色金属铝生产为背景,分别对冶金生产批量计划、带有不同冶金生产特征的生产调度以及生产批量计划与调度集成优化问题进行了建模和优化方法的研究。其研究有利于冶金企业资源优化配置、降低能源损耗、提高设备作业率、提高生产效率、提高客户服务水平,从而提高冶金企业核心竞争力。具体的研究内容概述如下： 1)批量计划问题 在钢铁企业生产中,批量计划是将客户的多品种小批量的需求组合成生产批,在满足客户多样性需求的同时,尽量使企业内部按照批量模式组织生产,达到经济运行的目的。炼钢生产阶段的批量计划称为炉次计划,它是将客户多样性需求的合同根据钢级和规格的要求组合成炼钢间歇生产设备所对应的基本生产单位-炉次的决策过程。针对炼钢生产阶段中的炉次批量计划问题,考虑符合炼钢生产的工艺约...
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 问题的研究目的及意义
1.1.1 问题来源及研究目的
1.1.2 问题的研究意义
1.2 冶金行业中的钢铁生产工艺和铝生产工艺
1.2.1 钢铁生产工艺
1.2.2 铝生产工艺
1.3 冶金生产批量计划与调度问题
1.3.1 批量计划问题
1.3.1.1 钢铁生产批量计划
1.3.1.2 铝生产批量计划
1.3.2 调度问题
1.3.3 冶金集成批调度
1.4 基于拉格朗日松弛的最优化算法
1.4.1 拉格朗日松弛算法的思想
1.4.2 拉格朗日松弛算法的原理
1.4.3 基本拉格朗日松弛算法的综述
1.4.4 拉格朗日松弛算法的改进研究
1.5 本文的研究路线及主要工作
1.5.1 本文的研究路线
1.5.2 本文的主要工作
第二章 炼钢炉次批量计划问题
2.1 引言
2.2 数学建模
2.2.1 问题描述
2.2.2 数学模型
2.3 炉次批量计划解的性质
2.4 拉格朗日松弛算法
2.4.1 基本的拉格朗日松弛算法
2.4.1.1 求解子问题的动态规划算法
2.4.2 基于变量分离的拉格朗日松弛算法
2.4.3 启发式算法获得原问题的可行解
2.4.4 拉格朗日乘子的更新
2.5 实验结果
2.6 结论
第三章 带有释放时间的单机调度问题
3.1 引言
3.2 数学建模
3.2.1 问题描述
3.2.2 数学模型
3.3 拉格朗日松弛算法
3.3.1 构造拉格朗日松弛问题
3.3.2 构造可行解
3.3.3 更新拉格朗日乘子
3.4 实验结果
3.5 结论
第四章 带有恶化工件的单机调度问题
4.1 引言
4.2 数学建模
4.2.1 问题描述
4.2.2 数学模型
4.3 化工件的加工时间
4.4 拉格朗日松弛算法
4.4.1 拉格朗日松弛
4.4.2 子问题中缩短时域的加速策略
4.4.3 构造可行解
4.4.4 更新拉格朗日乘子
4.5 实验结果
4.6 结论
第五章 可重入混合流水车间调度问题
5.1 引言
5.2 数学建模
5.2.1 问题描述
5.2.2 数学模型
5.3 拉格朗日松弛算法
5.3.1 构造拉格朗日松弛问题
5.3.2 构造可行解
5.3.3 代理次梯度算法
5.4 实验结果
5.5 结论
第六章 带释放时间的动态并行机调度问题
6.1 引言
6.2 问题描述
6.3 方法框架
6.3.1 MPC的逻辑思想
6.3.2 滚动时域方法
6.3.3 滚动窗口中的调度/重调度模型
6.3.4 拉格朗日松弛算法
6.4 实验结果
6.5 结论
第七章 带有恶化工件的并行机批调度问题
7.1 引言
7.2 数学建模
7.2.1 问题描述
7.2.2 解的性质
7.2.3 数学模型
7.2.3.1 目标函数
7.2.3.2 可利用资源约束
7.2.3.3 加工时间需求约束
7.2.3.4 批内工件顺序约束
7.2.3.5 变量非负整数约束
7.3 方法框架
7.3.1 分散搜索算法
7.3.1.1 初始种群的产生
7.3.1.2 参考集的产生
7.3.1.3 子集的产生
7.3.1.4 解的组合
7.3.2 解的改进
7.3.2.1 变邻域搜索
7.3.2.2 变深度环交换搜索
7.4 基于拉格朗日松弛算法的下界
7.5 实验结果
7.6 结论
第八章 铝锭生产的集成批量计划与调度问题
8.1 引言
8.2 数学建模
8.2.1 问题描述
8.2.2 数学模型
8.3 方法框架
8.3.1 两种启发式算法的主要思想
8.3.2 启发式算法一
8.3.2.1 第一阶段的分配排序启发式
8.3.2.2 阶段决策模型
8.3.2.3 实例
8.3.3 启发式算法二
8.3.3.1 第一层次的分配排序启发式
8.3.3.2 批量层模型
8.4 实验结果
8.5 结论
第九章 结束语
参考文献
致谢
作者博士期间发表和录用的论文
作者博士期间科研情况
个人简历
本文编号：3831304
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 问题的研究目的及意义
1.1.1 问题来源及研究目的
1.1.2 问题的研究意义
1.2 冶金行业中的钢铁生产工艺和铝生产工艺
1.2.1 钢铁生产工艺
1.2.2 铝生产工艺
1.3 冶金生产批量计划与调度问题
1.3.1 批量计划问题
1.3.1.1 钢铁生产批量计划
1.3.1.2 铝生产批量计划
1.3.2 调度问题
1.3.3 冶金集成批调度
1.4 基于拉格朗日松弛的最优化算法
1.4.1 拉格朗日松弛算法的思想
1.4.2 拉格朗日松弛算法的原理
1.4.3 基本拉格朗日松弛算法的综述
1.4.4 拉格朗日松弛算法的改进研究
1.5 本文的研究路线及主要工作
1.5.1 本文的研究路线
1.5.2 本文的主要工作
第二章 炼钢炉次批量计划问题
2.1 引言
2.2 数学建模
2.2.1 问题描述
2.2.2 数学模型
2.3 炉次批量计划解的性质
2.4 拉格朗日松弛算法
2.4.1 基本的拉格朗日松弛算法
2.4.1.1 求解子问题的动态规划算法
2.4.2 基于变量分离的拉格朗日松弛算法
2.4.3 启发式算法获得原问题的可行解
2.4.4 拉格朗日乘子的更新
2.5 实验结果
2.6 结论
第三章 带有释放时间的单机调度问题
3.1 引言
3.2 数学建模
3.2.1 问题描述
3.2.2 数学模型
3.3 拉格朗日松弛算法
3.3.1 构造拉格朗日松弛问题
3.3.2 构造可行解
3.3.3 更新拉格朗日乘子
3.4 实验结果
3.5 结论
第四章 带有恶化工件的单机调度问题
4.1 引言
4.2 数学建模
4.2.1 问题描述
4.2.2 数学模型
4.3 化工件的加工时间
4.4 拉格朗日松弛算法
4.4.1 拉格朗日松弛
4.4.2 子问题中缩短时域的加速策略
4.4.3 构造可行解
4.4.4 更新拉格朗日乘子
4.5 实验结果
4.6 结论
第五章 可重入混合流水车间调度问题
5.1 引言
5.2 数学建模
5.2.1 问题描述
5.2.2 数学模型
5.3 拉格朗日松弛算法
5.3.1 构造拉格朗日松弛问题
5.3.2 构造可行解
5.3.3 代理次梯度算法
5.4 实验结果
5.5 结论
第六章 带释放时间的动态并行机调度问题
6.1 引言
6.2 问题描述
6.3 方法框架
6.3.1 MPC的逻辑思想
6.3.2 滚动时域方法
6.3.3 滚动窗口中的调度/重调度模型
6.3.4 拉格朗日松弛算法
6.4 实验结果
6.5 结论
第七章 带有恶化工件的并行机批调度问题
7.1 引言
7.2 数学建模
7.2.1 问题描述
7.2.2 解的性质
7.2.3 数学模型
7.2.3.1 目标函数
7.2.3.2 可利用资源约束
7.2.3.3 加工时间需求约束
7.2.3.4 批内工件顺序约束
7.2.3.5 变量非负整数约束
7.3 方法框架
7.3.1 分散搜索算法
7.3.1.1 初始种群的产生
7.3.1.2 参考集的产生
7.3.1.3 子集的产生
7.3.1.4 解的组合
7.3.2 解的改进
7.3.2.1 变邻域搜索
7.3.2.2 变深度环交换搜索
7.4 基于拉格朗日松弛算法的下界
7.5 实验结果
7.6 结论
第八章 铝锭生产的集成批量计划与调度问题
8.1 引言
8.2 数学建模
8.2.1 问题描述
8.2.2 数学模型
8.3 方法框架
8.3.1 两种启发式算法的主要思想
8.3.2 启发式算法一
8.3.2.1 第一阶段的分配排序启发式
8.3.2.2 阶段决策模型
8.3.2.3 实例
8.3.3 启发式算法二
8.3.3.1 第一层次的分配排序启发式
8.3.3.2 批量层模型
8.4 实验结果
8.5 结论
第九章 结束语
参考文献
致谢
作者博士期间发表和录用的论文
作者博士期间科研情况
个人简历
本文编号：3831304
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