钢铁企业余材匹配问题的建模优化与系统开发
发布时间：2020-07-08 18:46
【摘要】：随着制造业发展水平的不断提升,钢铁产品市场逐渐从过去的单品种、大批量需求向多品种、小批量、个性化需求方式转变。钢铁生产过程属于半连续、批量化生产过程,需要保证机组的最低利用率和生产批量要求。这种需求方式与生产方式的矛盾导致钢铁产品生产中产生余材。余材不仅会占用有限的库存和资金,还会增加钢铁企业的生产成本。本文针对钢铁产品余材与合同匹配问题,分别建立了以最大化企业利润和以最大化合同与余材匹配优先级为目标的数学优化模型,通过多个实际案例对模型的正确性和有效性进行了验证。主要研究内容如下:1)针对某钢铁企业实际需求,提出了以最大化企业利润为目标的材料可切割的余材匹配问题,建立了实现余材与合同匹配量最大化和匹配费用最小化的0-1整数规划模型。2)针对某钢铁企业实际需求,提出了以最大利益为目标的材料可拆坯的余材匹配问题。该问题中材料的最小单位为根,单根材料不可再继续切割。针对该问题,建立了实现余材与合同匹配量最大化和匹配费用及存储费用最小化的0-1整数规划模型。3)针对钢铁企业存在的插单或紧急合同的情况,提出了以最大化合同与材料匹配优先级为目标的余材匹配模型。当出现紧急合同或客户优先级较高的合同时,要求优先匹配该种合同;当出现库龄较大或者超库龄的材料时,要求优先消化该种材料。针对此类问题,建立了 0-1整数规划模型。引用多个实际案例对以上三类0-1整数规划模型,应用CPLEX进行了求解实验,验证了模型的正确性和有效性。基于以上三类模型设计开发了余材匹配系统,该系统可以有效地优化合同与余材的匹配质量,提高余材利用率,降低企业的库存成本和生产成本,最大化企业利益。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：F407.3;O221.4
【图文】：
整体生产的平稳与均衡。逡逑该钢铁企业覆盖产线范围包括某钢铁企业一期、二期、花山、银亮材、杨市逡逑线材及高线，如图３．１所示。目前钢铁企业的合同排程计划以及余材下发计划都逡逑是依靠手工方式编制。在余材计划下发过程中，需要计划人员首先从ＭＥＳ产销逡逑数据库中筛选出有合同欠量的期货合同和库存中可用于匹配合同的余材，然后根逡逑据合同和材料的匹配规则找出可以匹配合同的所有材料，并根据计划人员往期编逡逑制余材计划的经验，为合同匹配合适的材料。不断重复以上匹配的过程，直至所逡逑有合同没有欠量或者没有合适的匹配的材料为止。在手动匹配模式下，计划人员逡逑要考虑合同交期、合同钢种等级需求及断面需求、材料库区、材料优先级等多种逡逑因素，数据量庞大且杂乱，很难快速、准确的完成余材匹配计划，且耗时耗力，逡逑容易产生材料浪费。在当前市场及产线、产量规模下，手工计划方式存在明显的逡逑弊端
、三期炼钢逡逑W■＇邋．：｜｜逡逑Ｌ邋Ｉ邋￣￣逡逑图３．１钢铁企业产线图逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｌｉｎｅ邋ｏｆ邋ｓｔｅｅｌ邋ｉｎｄｕｓｔｒｙ逡逑３．２项目目标逡逑结合某钢铁企业生产特点，通过先进的、人机交互式的生产计划系统，支持逡逑该钢铁企业提高计划质量及管理水平，支持某钢铁企业实现业务目标，提高企业逡逑的竞争力。逡逑该项目需要支持基于规则的自动物料匹配，也就是生成或建立合同和物料之逡逑间的链接关系。需考虑已有坯料库存，为销售订单分配己有库存，并根据缺口自逡逑动生成坯料需求。它主要用于有效地将工厂中的库存材料分配给客户合同，从而逡逑实现优先消耗余材以及控制在制品、成品库存的目标，以便后续的合同计划按欠逡逑量情况进行排程。逡逑根据该钢铁企业客户的需求，余材匹配计划的功能需求主要整理为以下几点：逡逑１）支持匹配源和匹配对象按查询条件筛选；逡逑２）支持合同与物料的双向匹配
时将生产计划与余材计划相结合，将库存余材匹配给合同，该方案只需考虑库存逡逑材料和生产合同，可控性较好，可快速降低库存。因此企业一般采用余材匹配合逡逑同的方式来消耗库存，如图４．１所示。为此，在余材匹配的过程中，如何把余材逡逑匹配到相应的期货合同上，使钢铁企业的收益最大化是余材处理的关键问题【４５］。逡逑余材匹配问题就是重新优化库存余材和下发的合同之间的匹配关系，将余逡逑材编入生产计划，以消耗库存，减少库存和资金的占用，缩短企业的生产周逡逑期，提高钢铁企业的利润。在余材匹配的过程中，一个重要的问题是判断材料逡逑和合同是否可以匹配，可用于余材匹配的材料必须满足要叩配的合同的基本要逡逑求［４６］，例如钢种等级、规格尺寸等。逡逑提出规格、钢级、邋｜无＠？§§材：逡逑成分、硬度等要求逡逑ｔ逦逦邋逦逡逑用户合同制定生产合同逦崣织生＿加工Ｉ￣？、最终产品ｙ逡逑图４．１合同生产过程示意图逡逑Ｆｉｇ．邋４．１邋Ｓｋｅｔｃｈ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑－２３－逡逑
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：F407.3;O221.4
【图文】：
整体生产的平稳与均衡。逡逑该钢铁企业覆盖产线范围包括某钢铁企业一期、二期、花山、银亮材、杨市逡逑线材及高线，如图３．１所示。目前钢铁企业的合同排程计划以及余材下发计划都逡逑是依靠手工方式编制。在余材计划下发过程中，需要计划人员首先从ＭＥＳ产销逡逑数据库中筛选出有合同欠量的期货合同和库存中可用于匹配合同的余材，然后根逡逑据合同和材料的匹配规则找出可以匹配合同的所有材料，并根据计划人员往期编逡逑制余材计划的经验，为合同匹配合适的材料。不断重复以上匹配的过程，直至所逡逑有合同没有欠量或者没有合适的匹配的材料为止。在手动匹配模式下，计划人员逡逑要考虑合同交期、合同钢种等级需求及断面需求、材料库区、材料优先级等多种逡逑因素，数据量庞大且杂乱，很难快速、准确的完成余材匹配计划，且耗时耗力，逡逑容易产生材料浪费。在当前市场及产线、产量规模下，手工计划方式存在明显的逡逑弊端
、三期炼钢逡逑W■＇邋．：｜｜逡逑Ｌ邋Ｉ邋￣￣逡逑图３．１钢铁企业产线图逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｌｉｎｅ邋ｏｆ邋ｓｔｅｅｌ邋ｉｎｄｕｓｔｒｙ逡逑３．２项目目标逡逑结合某钢铁企业生产特点，通过先进的、人机交互式的生产计划系统，支持逡逑该钢铁企业提高计划质量及管理水平，支持某钢铁企业实现业务目标，提高企业逡逑的竞争力。逡逑该项目需要支持基于规则的自动物料匹配，也就是生成或建立合同和物料之逡逑间的链接关系。需考虑已有坯料库存，为销售订单分配己有库存，并根据缺口自逡逑动生成坯料需求。它主要用于有效地将工厂中的库存材料分配给客户合同，从而逡逑实现优先消耗余材以及控制在制品、成品库存的目标，以便后续的合同计划按欠逡逑量情况进行排程。逡逑根据该钢铁企业客户的需求，余材匹配计划的功能需求主要整理为以下几点：逡逑１）支持匹配源和匹配对象按查询条件筛选；逡逑２）支持合同与物料的双向匹配
时将生产计划与余材计划相结合，将库存余材匹配给合同，该方案只需考虑库存逡逑材料和生产合同，可控性较好，可快速降低库存。因此企业一般采用余材匹配合逡逑同的方式来消耗库存，如图４．１所示。为此，在余材匹配的过程中，如何把余材逡逑匹配到相应的期货合同上，使钢铁企业的收益最大化是余材处理的关键问题【４５］。逡逑余材匹配问题就是重新优化库存余材和下发的合同之间的匹配关系，将余逡逑材编入生产计划，以消耗库存，减少库存和资金的占用，缩短企业的生产周逡逑期，提高钢铁企业的利润。在余材匹配的过程中，一个重要的问题是判断材料逡逑和合同是否可以匹配，可用于余材匹配的材料必须满足要叩配的合同的基本要逡逑求［４６］，例如钢种等级、规格尺寸等。逡逑提出规格、钢级、邋｜无＠？§§材：逡逑成分、硬度等要求逡逑ｔ逦逦邋逦逡逑用户合同制定生产合同逦崣织生＿加工Ｉ￣？、最终产品ｙ逡逑图４．１合同生产过程示意图逡逑Ｆｉｇ．邋４．１邋Ｓｋｅｔｃｈ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑－２３－逡逑
【参考文献】
相关期刊论文 前8条
1 曾伟渊;;改进的蛙跳算法在库存匹配中的研究[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2015年04期
2 吕亚娜;唐立新;孟盈;袁媛;;钢铁企业板坯动态分配问题的建模与分散搜索算法求解[J];控制与决策;2015年01期
3 张涛;陈琦;黄颖雷;张sソ
本文编号：2746908
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