一種板坯庫熱軋軋制備料的控制方法
【專利摘要】本發明提供一種板坯庫熱軋軋制備料的控制方法，包括：獲取熱軋計劃板坯信息、板坯庫中的板坯信息、板坯庫中的垛位信息和備料要求信息；確定初始備料控制方案及其對應吊機指令；采用禁忌搜索方法對初始備料控制方案進行優化；根據優化后得到的最終的備料控制方案通過吊機操作進行熱軋計劃備料。本發明方法通過降低倒垛次數，提高了行車備料的工作效率，降低板坯庫的物流成本；通過降低吊機移動距離，提高吊機使用效率，減少備料時間；通過提高倒垛板坯擺放的規整性，進而提高了板坯庫空間利用效率，不但滿足了板坯庫中安全性要求，同時加快板坯流通效率，降低了物流成本。
【專利說明】一種板坯庫熱軋軋制備料的控制方法 【技術領域】
[〇〇〇1] 本發明涉及信息【技術領域】，具體涉及一種板坯庫熱軋軋制備料的控制方法。 【背景技術】
[0002] 目前一般鋼鐵企業的生產流程如圖1所示，其中板坯作為一種半成品在連鑄環節 被生產出來，之后存儲在板坯庫中。板坯庫作為煉鋼-連鑄和熱軋之間緩沖環節，對協調 煉鋼和軋鋼的能力、保持整個生產過程的均衡起著至關重要的作用。板坯庫物流操作主要 包括板坯入庫、備料和出庫等操作，吊機負責執行所有操作。倒垛操作總是伴隨著需求板坯 執行移出操作產生，當準備提取需求板坯移出時，如果需求板坯被其他板坯覆蓋，那么覆蓋 它的板坯需要先移至其他位置，此時倒垛發生。在執行備料方案時，庫區管理人員按照與 熱軋計劃的批次順序相反的次序提取計劃板坯，并依次將計劃板坯放入上料區，在此備料 過程中如果計劃板坯上層有板坯覆蓋就行進行倒垛：如果被倒到含有其他需求板坯的垛位 中，那么該板坯可能會發生再次倒垛；如果被倒到離當前將要移出需求板坯所在的垛位較 遠時，那么吊機需要移動較長距離，延長備料時間，影響熱軋生產節奏；如果被倒到板坯擺 放混亂的垛位中，則會增加該垛位的混亂程度，不同規格的板坯混堆在一起，特別是尺寸相 差較大板坯堆在一垛的情況，若對其進行操作很可能發生倒塌事故，同時板坯的混亂擺放 增加庫物流管理難度和成本。該備料方法就是在給定熱軋計劃的情況下，對同批次的計劃 板坯的提取順序進行決策，在此基礎上決策對應倒垛板坯的擺放位置，最小化倒垛量及備 料時間，同時兼顧垛位的規整程度，進而提高板坯堆放規整性以及空間利用效率，加快板坯 流通效率，降低物流成本。
【發明內容】
[0003] 針對現有技術存在的問題，本發明提供一種板坯庫熱軋軋制備料的控制方法。
[0004] 本發明的技術方案是：
[0005] -種板坯庫熱軋軋制備料的控制方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1 :獲取熱軋計劃板坯信息、板坯庫中的板坯信息、板坯庫中的垛位信息和備 料要求信息；
[0007] 其中，熱軋計劃板坯信息包括：板坯號、出鋼記號、合同號、庫區、材料號、垛位號、 坯重、坯寬、坯長、乳制計劃號和批次號；
[0008] 板述庫中的板述信息包括：板述號、出鋼記號、合同號、庫區、材料號、垛位號、述重 和述寬；
[0009] 板坯庫中的垛位信息包括：垛位號、垛位最大層數、垛位實際層數、垛位狀態和垛 位類型；
[0010] 備料要求信息包括：板坯家族分類要求、倒垛次數權重、備料時間權重和垛位規整 性權重；
[0011] 步驟2 :確定初始備料控制方案及其對應吊機指令；
[0012] 步驟2. 1 :根據板坯家族分類要求以及板坯庫中的板坯信息對板坯庫中所有板坯 分類，并為每塊板坯標記板坯家族；
[0013] 步驟2. 2 :獲取熱軋計劃板坯信息，根據當前板坯所處垛位以及該垛位所有板坯 信息統計每塊熱軋計劃的板坯對應的倒垛板坯集合：
[0014] 如果當前熱軋計劃板坯上層的板坯中沒有其他熱軋計劃板坯，則當前熱軋計劃板 坯對應的倒垛板坯包括其上層的所有板坯；
[0015] 如果當前熱軋計劃板坯上層的板坯中有次序在其之后的熱軋計劃板坯，則當前熱 軋計劃板坯對應的倒垛板坯包括其上層的所有板坯，而次序在當前熱軋計劃板坯之后的熱 軋計劃板坯對應的倒垛板坯集合為空集；
[0016] 如果當前計劃板坯上層的板坯中有次序在當前板坯之前的熱軋計劃板坯，則當前 計劃板坯對應的倒垛板坯包括其上層所有板坯，且排除所有次序在當前板坯之前的熱軋計 劃板坯和其對應的倒垛板坯；
[0017] 步驟2.3 :按照熱軋計劃中板坯的先后順序產生初始備料控制方案，為倒垛板坯 的目標垛位，具體步驟如下：
[0018] 步驟2. 3. 1 :如果熱軋計劃板坯無對應的倒垛板坯，則查看下一塊熱軋計劃板坯 有無對應的倒垛板坯；否則執行步驟2. 3. 2 ;
[0019] 步驟2. 3. 2 :為倒垛板坯選擇候選目標垛位并分類：首先排除滿垛的垛位、禁入垛 位以及包含其他計劃板坯的垛位，剩余的垛位即候選目標垛位；然后對候選目標垛位進行 分類：一類為空垛；一類為只存放屬于同一板坯家族的板坯的垛位，即規整垛位；另一類為 存放多種板坯家族的板坯的垛位，即混亂垛位；
[0020] 步驟2. 3. 3 :在規整垛位中查找存放的板坯所屬的板坯家族與倒垛板坯一致的候 選目標垛位，如果查找到則選擇離倒垛板坯所在垛位距離最近的規整垛位作為目標垛位， 如果沒有查找到，則開放離倒垛板坯所在垛位距離最近的空垛作為目標垛位，如果沒有空 垛，則選擇離倒垛板坯所在垛位距離最近的混亂垛位作為目標垛位；
[0021] 步驟2. 4 :根據熱軋計劃中板坯的先后順序，依次對每個計劃板坯所在垛位中的 倒垛板坯從上到下進行預倒垛，即生成初始備料控制方案，進而產生吊機指令，該指令信息 包括：板坯號、起始垛位、起始層號、目標垛位號和目標層號；
[0022] 步驟3 :采用禁忌搜索方法對初始備料控制方案進行優化，具體步驟如下：
[0023] 步驟3. 1 :建立禁忌表，包括禁忌對象、禁忌長度、以及破禁準則，其中，禁忌對象 為搜索操作的反操作，只要搜索操作被執行，其相反的操作信息就會添加到禁忌表中以避 免回到已搜索到的方案；禁忌表長度為容納禁忌對象的個數；破禁準則是指：若候選方案 的搜索被禁，則查看該候選方案是否優于歷史最好方案，若優于則破禁；
[0024] 步驟3. 2 :計算綜合備料指標作為對備料控制方案的評價，綜合備料指標包括備 料時間評價指標、備料倒垛次數評價指標和備料規整性評價指標；
[0025] 具體方法如下：
[0026] 步驟3. 2. 1 :計算備料時間評價指標；
[0027] (1)載物移動，即吊機吊起板坯后從起始垛位到目標垛位的移動，通過載物移動距 離除以吊機載物速度即獲得載物移動時間；
[0028] (2)空載移動，即完成放下板坯后，開始執行下一條吊機指令，空載的吊機從上一 條指令的目標垛位到下一條指令的起始垛位的移動，通過空載移動距離除以吊機空載速度 即獲得空載移動時間；
[0029] 對所有吊機指令的移動時間求和，即獲得總備料時間，備料時間乘以備料時間權 重即得到備料時間評價指標；
[0030] 步驟3. 2. 2 :備料控制方案中的吊機指令個數乘以倒垛次數權重得到備料倒垛評 價指標；
[0031] 步驟3. 2. 3 :根據備料中的吊機指令信息獲得備料操作后的板坯庫布局，累計所 有選擇目標垛位的規整程度值得到總規整程度值，其各種目標垛位對應規整程度值由小到 大的排序為：規整垛位、空垛、混亂垛位，總規整程度值乘以規整程度權重得到備料規整性 評價指標；
[0032] 步驟3. 2. 4 :將備料時間評價指標、備料倒垛評價指標和備料規整性評價指標相 加得到綜合備料指標，作為對備料控制方案的評價；
[0033] 步驟3. 3 :將初始備料控制方案中的各批次中的熱軋計劃板坯根據其所在的不同 垛位進行分組，之后依次對該批次中的各組進行順序編號，此編號是對該批次中計劃板坯 以垛位為單位進行備料的先后順序；
[0034] 步驟3. 4 :按照先大批后小批的順序依次優化各批次初始備料控制方案；
[0035] 步驟3. 4. 1 :設定停止準則參數：初始化不更新迭代次數參數為0,迭代次數參數 為〇 ;
[0036] 步驟3. 4. 2 :通過交換鄰域結構對當前批次中的板坯進行備料優化：對同批次中 的兩個板坯組的編號進行交換，產生當前批次新的備料控制方案，之后調用步驟2. 3為該 新的批次備料控制方案對應的倒垛板坯決策出目標垛位進而產生吊機指令，并根據步驟 3. 2對該批次備料控制方案進行評價，得到綜合備料指標；
[0037] 步驟3. 4. 3 :根據綜合備料指標對當前批次新的備料控制方案進行破禁檢查，獲 取最優方案，在備料優化過程中不斷執行步驟3. 4. 2和3. 4. 3直到滿足停止準則，具體包括 以下步驟：
[0038] 步驟3. 4. 3. 1 :若當前批次新的備料控制方案在禁忌表中未被禁，則產生新的禁 忌對象，將該對象加入到禁忌表的末尾，同時將禁忌表中的第一個元素刪除，保留該方案并 更新當前最優方案；
[0039] 步驟3. 4. 3. 2 :若當前批次新的備料控制方案在禁忌表中被禁，則查看該方案的 綜合備料指標是否優于歷史最優方案的綜合備料指標，若優于，則破禁，保留該方案并更新 當前最優方案，否則放棄該方案；
[0040] 步驟3. 4. 3. 3 :判斷是否滿足停止準則，若不滿足，則執行步驟3. 4. 2和步驟 3. 4. 3 ;滿足，則執行步驟3. 4. 1對下一批次進行備料優化，直到對所有批次都完成優化，則 執行步驟3. 5 ;
[0041] 停止準則包括兩個條件：
[〇〇42] 條件1 :當迭代次數達到最大迭代次數的預設值；
[0043] 條件2 :在多次破禁檢查后，當前最優方案一直沒有更新，則停止；
[0044] 步驟3. 5 :當初始備料控制方案的所有批次都完成優化，則將所有批次優化備料 控制方案合并，得到最終的備料控制方案；
[0045] 步驟4:根據優化后得到的最終的備料控制方案通過吊機操作進行熱軋計劃備 料。
[0046] 有益效果：
[〇〇47] 本發明通過提供一種科學的、安全的、低成本的備料方法，根據計劃人員的備料要 求迅速生成備料控制方案。該方法通過降低倒垛次數，提高了行車備料的工作效率，降低板 坯庫的物流成本；通過降低吊機移動距離，提高吊機使用效率，減少備料時間；通過提高倒 垛板坯擺放的規整性，進而提高了板坯庫空間利用效率，不但滿足了板坯庫中安全性要求， 同時加快板坯流通效率，降低了物流成本。 【專利附圖】
【附圖說明】
[〇〇48] 圖1為熱軋板坯庫工藝流程圖；
[0049] 圖2為本實施方式中的板坯庫熱軋軋制備料的控制方法流程圖；
[0050] 圖3為本實施方式中的板坯庫板坯布局示意圖；
[0051] 圖4為本實施方式中的熱軋板坯庫垛位結構示意圖；
[0052] 圖5為本實施方式中的備料操作示意圖；
[0053] 圖6為本實施方式中的計算吊機移動距離示意圖；
[0054] 圖7為本實施方式中的交換鄰域搜索方法示意圖； 【具體實施方式】
[0055] 下面結合附圖對本發明的實施方式做進一步說明。
[0056] 本實施方式的板坯庫熱軋軋制備料的控制方法，如圖2所示，包括以下步驟：
[0057] 步驟1 :獲取熱軋計劃板坯信息、板坯庫中的板坯信息、板坯庫中的垛位信息和備 料要求信息；
[0058] 其中，熱軋計劃板坯信息包括：板坯號、出鋼記號、合同號、庫區、材料號、垛位號、 坯重、坯寬、坯長、乳制計劃號和批次號；
[0059] 板述庫中的板述信息包括：板述號、出鋼記號、合同號、庫區、材料號、垛位號、述重 和述寬；
[0060] 板坯庫中的垛位信息包括：垛位號、垛位最大層數、垛位實際層數、垛位狀態和垛 位類型；
[0061] 備料要求信息包括：板坯家族分類要求、倒垛次數權重、備料時間權重和垛位規整 性權重。
[0062] 本實施方式中的數據來自實際生成熱軋計劃和如圖3所示的實際板坯庫，該板坯 庫共有6個吊機，每個吊機負責對應部分的板述備料，本實施方式選取3#號吊機負責的板 坯部分進行備料，共有23個垛位和147塊板坯，其中垛位171被封鎖不能使用，因此不考 慮。從數據庫中讀取熱軋計劃板坯信息、板坯信息、垛位信息、備料要求信息，本實施方式給 出部分數據如下：
[0063] 表1熱乳計劃板述信息表
[0064]
【權利要求】
1. 一種板坯庫熱軋軋制備料的控制方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟1 :獲取熱軋計劃板坯信息、板坯庫中的板坯信息、板坯庫中的垛位信息和備料要 求信息； 其中，熱軋計劃板坯信息包括：板坯號、出鋼記號、合同號、庫區、材料號、垛位號、坯重、 坯寬、坯長、乳制計劃號和批次號； 板述庫中的板述信息包括：板述號、出鋼記號、合同號、庫區、材料號、垛位號、述重和述 寬； 板坯庫中的垛位信息包括：垛位號、垛位最大層數、垛位實際層數、垛位狀態和垛位類 型； 備料要求信息包括：板坯家族分類要求、倒垛次數權重、備料時間權重和垛位規整性權 重； 步驟2 :確定初始備料控制方案及其對應吊機指令； 步驟2. 1 :根據板坯家族分類要求以及板坯庫中的板坯信息對板坯庫中所有板坯分 類，并為每塊板坯標記板坯家族； 步驟2. 2 :獲取熱軋計劃板坯信息，根據當前板坯所處垛位以及該垛位所有板坯信息 統計每塊熱軋計劃的板坯對應的倒垛板坯集合： 如果當前熱軋計劃板坯上層的板坯中沒有其他熱軋計劃板坯，則當前熱軋計劃板坯對 應的倒垛板坯包括其上層的所有板坯； 如果當前熱軋計劃板坯上層的板坯中有次序在其之后的熱軋計劃板坯，則當前熱軋計 劃板坯對應的倒垛板坯包括其上層的所有板坯，而次序在當前熱軋計劃板坯之后的熱軋計 劃板坯對應的倒垛板坯集合為空集； 如果當前計劃板坯上層的板坯中有次序在當前板坯之前的熱軋計劃板坯，則當前計劃 板坯對應的倒垛板坯包括其上層所有板坯，且排除所有次序在當前板坯之前的熱軋計劃板 坯和其對應的倒垛板坯； 步驟2. 3 :按照熱軋計劃中板坯的先后順序產生初始備料控制方案，為倒垛板坯的目 標垛位，具體步驟如下： 步驟2. 3. 1 :如果熱軋計劃板坯無對應的倒垛板坯，則查看下一塊熱軋計劃板坯有無 對應的倒垛板坯；否則執行步驟2. 3. 2 ; 步驟2. 3. 2 :為倒垛板坯選擇候選目標垛位并分類：首先排除滿垛的垛位、禁入垛位以 及包含其他計劃板坯的垛位，剩余的垛位即候選目標垛位；然后對候選目標垛位進行分類： 一類為空垛；一類為只存放屬于同一板坯家族的板坯的垛位，即規整垛位；另一類為存放 多種板坯家族的板坯的垛位，即混亂垛位； 步驟2. 3. 3 :在規整垛位中查找存放的板坯所屬的板坯家族與倒垛板坯一致的候選目 標垛位，如果查找到則選擇離倒垛板坯所在垛位距離最近的規整垛位作為目標垛位，如果 沒有查找到，則開放離倒垛板坯所在垛位距離最近的空垛作為目標垛位，如果沒有空垛，則 選擇離倒垛板坯所在垛位距離最近的混亂垛位作為目標垛位； 步驟2. 4 :根據熱軋計劃中板坯的先后順序，依次對每個計劃板坯所在垛位中的倒垛 板坯從上到下進行預倒垛，即生成初始備料控制方案，進而產生吊機指令，該指令信息包 括：板坯號、起始垛位、起始層號、目標垛位號和目標層號； 步驟3 :采用禁忌搜索方法對初始備料控制方案進行優化，具體步驟如下： 步驟3. 1 :建立禁忌表，包括禁忌對象、禁忌長度、以及破禁準則，其中，禁忌對象為搜 索操作的反操作，只要搜索操作被執行，其相反的操作信息就會添加到禁忌表中以避免回 到已搜索到的方案；禁忌表長度為容納禁忌對象的個數；破禁準則是指：若候選方案的搜 索被禁，則查看該候選方案是否優于歷史最好方案，若優于則破禁； 步驟3. 2 :計算綜合備料指標作為對備料控制方案的評價，綜合備料指標包括備料時 間評價指標、備料倒垛次數評價指標和備料規整性評價指標； 具體方法如下： 步驟3. 2. 1 :計算備料時間評價指標； (1) 載物移動，即吊機吊起板坯后從起始垛位到目標垛位的移動，通過載物移動距離除 以吊機載物速度即獲得載物移動時間； (2) 空載移動，即完成放下板坯后，開始執行下一條吊機指令，空載的吊機從上一條指 令的目標垛位到下一條指令的起始垛位的移動，通過空載移動距離除以吊機空載速度即獲 得空載移動時間； 對所有吊機指令的移動時間求和，即獲得總備料時間，備料時間乘以備料時間權重即 得到備料時間評價指標； 步驟3. 2. 2 :備料控制方案中的吊機指令個數乘以倒垛次數權重得到備料倒垛評價指 標； 步驟3. 2. 3 :根據備料中的吊機指令信息獲得備料操作后的板坯庫布局，累計所有選 擇目標垛位的規整程度值得到總規整程度值，其各種目標垛位對應規整程度值由小到大的 排序為：規整垛位、空垛、混亂垛位，總規整程度值乘以規整程度權重得到備料規整性評價 指標； 步驟3. 2. 4 :將備料時間評價指標、備料倒垛評價指標和備料規整性評價指標相加得 到綜合備料指標，作為對備料控制方案的評價； 步驟3. 3 :將初始備料控制方案中的各批次中的熱軋計劃板坯根據其所在的不同垛位 進行分組，之后依次對該批次中的各組進行順序編號，此編號是對該批次中計劃板坯以垛 位為單位進行備料的先后順序； 步驟3. 4 :按照先大批后小批的順序依次優化各批次初始備料控制方案； 步驟3. 4. 1 :設定停止準則參數：初始化不更新迭代次數參數為0,迭代次數參數為0 ; 步驟3. 4. 2 :通過交換鄰域結構對當前批次中的板坯進行備料優化：對同批次中的兩 個板坯組的編號進行交換，產生當前批次新的備料控制方案，之后調用步驟2. 3為該新的 批次備料控制方案對應的倒垛板坯決策出目標垛位進而產生吊機指令，并根據步驟3. 2對 該批次備料控制方案進行評價，得到綜合備料指標； 步驟3. 4. 3 :根據綜合備料指標對當前批次新的備料控制方案進行破禁檢查，獲取最 優方案，在備料優化過程中不斷執行步驟3. 4. 2和3. 4. 3直到滿足停止準則，具體包括以下 步驟： 步驟3. 4. 3. 1 :若當前批次新的備料控制方案在禁忌表中未被禁，則產生新的禁忌對 象，將該對象加入到禁忌表的末尾，同時將禁忌表中的第一個元素刪除，保留該方案并更新 當前最優方案； 步驟3. 4. 3. 2 :若當前批次新的備料控制方案在禁忌表中被禁，則查看該方案的綜合 備料指標是否優于歷史最優方案的綜合備料指標，若優于，則破禁，保留該方案并更新當前 最優方案，否則放棄該方案； 步驟3. 4. 3. 3 :判斷是否滿足停止準則，若不滿足，則執行步驟3. 4. 2和步驟3. 4. 3 ;滿 足，則執行步驟3. 4. 1對下一批次進行備料優化，直到對所有批次都完成優化，則執行步驟 3. 5 ； 停止準則包括兩個條件： 條件1 :當迭代次數達到最大迭代次數的預設值； 條件2 :在多次破禁檢查后，當前最優方案一直沒有更新，則停止； 步驟3. 5 :當初始備料控制方案的所有批次都完成優化，則將所有批次優化備料控制 方案合并，得到最終的備料控制方案； 步驟4 :根據優化后得到的最終的備料控制方案通過吊機操作進行熱軋計劃備料。
【文檔編號】G06Q10/08GK104091254SQ201410307353
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】唐立新, 葛沛鑫 申請人:東北大學