板坯空间位置分配优化问题研究

发布时间：2020-04-18 18:33

【摘要】：板坯库存放着由连铸工艺生产出来的半成品板坯,为后续的热轧工艺供给原料,是保障连铸和热轧工序连续生产的中转站。本文以板坯库物流操作为背景,提炼出一个新型的板坯空间位置分配优化问题,该问题是针对板坯入库、倒垛、出库及垛位整理物流操作过程,集成考虑各物流操作过程特点,在满足各种物流作业工艺约束下,确定不同类型物流操作的执行顺序以及移动板坯的空间位置分配,以提高垛位规整程度和物流设备利用率,降低板坯库总的板坯倒垛量。因此,研究板坯空间位置分配优化问题具有重要的实际应用价值。围绕板坯空间位置分配优化问题的建模和优化方法的研究,本文主要做了以下几个方面的工作:(1)针对该问题,考虑板坯堆放、提取和垛位规整等约束条件,以最小化板坯移动次数和吊机移动距离为目标,建立了时空网络模型,模型中以板坯移动阶段为时间轴,板坯存储位置为空间轴,建立网络流平衡约束线性刻画了问题的时空关系。对该模型小规模问题采用CPLEX标准优化软件进行求解,验证了模型的有效性。(2)由于问题结构和模型的复杂程度,CPLEX优化软件只能求解小规模问题。针对实际生产大规模情况,设计了差分进化算法进行求解,构造了根据库区实时状态交替执行不同类型物流操作的启发式算法产生初始种群。不同于一般差分进化算法,根据问题结构特点,提出基于实数的分离式编码机制,并设计了基于种群间相互学习的多种群变异策略对算法进行改进,数据试验结果表明了提出算法的有效性。(3)基于上述建立的数学模型和提出的差分进化算法,设计开发了板坯空间位置分配优化决策支持系统,系统中提供了集成优化方法用于指导板坯库各物流作业过程中移动板坯移动顺序以及空间位置分配,有效减少了板坯库整个物流操作过程中总的板坯移动次数,提高了板坯库物流运作效率,降低了物流成本。
【图文】：

结构图,板坯库,概况

热乳板坯库存放着由连铸工艺生产出来的半成品板坯，为后续的热轧工艺供给逡逑原料，是保障连铸和热轧工序连续生产的中转站。本文研宄是以国内某大型钢厂为逡逑应用背景，其板坯库整体概况如图２．１所示，根据实际调研情况绘制了板坯库库区逡逑结构图如图２．２，热轧原料库分为两个逻辑区域，分别为Ｒ０１和Ｒ０２两个子库区，逡逑每个库区有两台行车负责完成板坯的吊取工作，行车的作用范围和使用状态可以由逡逑用户设置。库区南北分为４排，每排有５４个垛位，图中两辆台车分别在第２列和第逡逑５３列，负责子库区Ｒ０１和Ｒ０２之间板坯的运转，图中左侧辊道为入库辊道，负责板逡逑坯入库，右侧辊道为上料辊道，负责将板坯送往加热炉加热轧制。逡逑图２．１板坯库概况图逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｏｖｅｒｖｉｅｗ邋ｏｆ邋ｓｌａｂ邋ｗａｒｅｈｏｕｓｅ逡逑－９－逡逑

板坯,板坯库,物流作业,移出

混乱的垛位进行整理操作，尽量使得库区内各垛位上板坯的规格属性一致，以便在逡逑正常热轧生产的时候，降低倒垛量，减少出库操作等待的时间，保证热乳生产的连逡逑续进行。图２．３是板坯库物流操作示意图，实线表示执行操作前板坯所在位置，，虚逡逑线表示执行操作后板坯位置。在台车上有两块入库板坯，顺序将１号和２号板坯从逡逑台车调取，按照板坯堆放约束以及库区规整性要求分别放置在Ｄ垛位和Ｅ垛位的过逡逑程称为入库操作；３号板坯是出库板坯，其上层的板坯被称为障碍板坯，将障碍板逡逑－１０－逡逑
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP18;TF777

【参考文献】