基于强化学习的钢卷库物流运作优化

发布时间：2020-08-13 00:55

【摘要】：随着技术的进步,钢铁企业在降低成本、改进工艺和扩大销售等方面已较为成熟,在生产过程进一步挖掘利润的空间十分有限。在这种情况下,很多钢铁企业,尤其是一些大型钢铁集团已经把目光转移到了物流模式的改变上,并从不同的方向提高物流管理的水平。钢卷库是钢铁企业物流管理的重要一环。传统靠人工经验排位的管理方式已经无法满足企业高效快速的生产要求和供货节奏。目前,大部分仓储管理系统在设计上的不完善,已暴露出比较明显的问题。由于系统没有优化功能,没有考虑到计划周期内钢卷在库内的存储状态对后续运作的影响,没有对计划进行优化等一系列问题,导致库内垛位利用率不高、倒垛量大,增加了很多物流运作成本。本文研究钢卷库的物流运作优化问题,结合近年来在人工智能研究领域迅速崛起的强化学习方法,将强化学习中的一些方法应用到钢卷库的物流运作优化研究中。主要研究工作如下:1)对国内外关于钢卷库运作优化、吊机最短路径问题和倒垛方式的研究现状进行了综述,分析了现有研究的不足;对本文采用的强化学习算法的理论基础进行了简介,对研究现状进行了综述。2)针对钢卷库物流运作优化问题建立了一类动态规划模型,并按照不同的目标设计了考虑三种优先策略的启发式算法。3)针对钢卷库物流运作优化问题构建了一类强化学习算法,利用Rollout算法对启发式方法进行了改进。4)针对钢卷库物流运作优化问题,提出了一种变概率选择方式的基于Rollout算法的蒙特卡罗树搜索算法。5)引用多个仿真算例,对以上模型和算法进行了验证研究,验证了模型的正确性和算法的有效性。
【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】：F252;F426.31
【图文】：

钢卷,吊机,出库

本文研究集中在钢铁企业钢卷库的仓储管理上。钢卷，又称卷钢，钢材经过逡逑热压、冷压之后，为了方便储存和运输，方便进行各种加工（例如加工成为钢板、逡逑钢带等），将之成型为卷状。一般钢卷库的布局如图１．１所示。逡逑媝逡逑图ｕ钢卷库结构图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｓｔｅｅｌ邋ｃｏｉｌ邋ｗａｒｅｈｏｕｓｅ逡逑实际生产中，一个钢卷库可以划分为多个相同的区域，每个区域存在一个桥逡逑式吊机进行转运工作。以国内某大型钢铁联合企业的一个钢卷库为例，图１．２为逡逑该钢卷库实际结构图。在竖直方向上分为五个跨位，每个跨位存在数个存储区域，逡逑每个存储区域配置一个吊机，左边的设备是运输钢卷的提升机，横跨数个跨位的逡逑是运输钢卷用的运输链。由此可见，钢卷库现场环境非常复杂｜４１。根据存储的技逡逑术要求，钢卷的存储方式为每行两层堆放，堆放方式为三角错位叠加，即上层钢逡逑卷数要比下层钢卷数少一个。钢卷库每个区域两端存在钢卷存入端和取出端，分逡逑别负责存入钢卷和取出钢卷。在实际中

钢卷,吊机,物流运作,钢铁行业

邋：、．逡逑图１．２某钢卷库实际结构图逡逑Ｆｉｇ．ｌ邋．２邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ａ邋ｓｔｅｅｌ邋ｃｏｉｌ邋ｗａｒｅｈｏｕｓｅ逡逑本文研究的是单吊机环境下钢卷库钢卷入／出库调度问题，问题结合了倒垛逡逑和吊机运行路径的研宄

钢卷,平面结构,存储位置

应钢卷的存入端和取出端，钢卷库上空存在一个横跨钢卷库的桥式吊机用来转运逡逑钢卷。逡逑钢卷库的平面结构如图２．１所示，这是一个实际规模的钢卷库结构图，规模逡逑为７行３９列。中间为钢卷存储区域，每一个空格为一个钢卷存储位置，奇数编逡逑号的存储位置为下层存储位置，偶数编号的存储位置为上层存储位置。钢卷库堆逡逑场两端存在两个处理区，左边对应钢卷存入端，右边对应钢卷取出端。钢卷库处逡逑理区存入端连接钢厂的轧钢生产线，钢卷生产完毕后会由传送带或其他运输方式逡逑转运到钢卷库处理区存入端，等待桥式吊机将钢卷存入钢卷堆场。根据生产计划逡逑的限制，每个钢卷到达钢卷库处理区存入端的时间是固定的。由于钢卷库处理区逡逑存入端的空间有限，到达处理区的钢卷必须尽快由吊机存入钢卷堆场。在钢厂中逡逑存在多个钢卷堆场

【参考文献】