專利名稱：煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金自動(dòng)化領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及到一種煉鋼-連鑄預(yù)計(jì)劃中以爐次為單位的組中間包的方法及裝置。

背景技術(shù)：
目前鋼鐵企業(yè)的煉鋼連鑄計(jì)劃是基于人工計(jì)劃編制，通常的流程是，首先要把所有合同(可有七、八百個(gè)合同)打印成報(bào)表，然后花費(fèi)數(shù)小時(shí)的時(shí)間來(lái)查閱每個(gè)合同的詳細(xì)信息，研究各個(gè)合同之間的相互關(guān)系，以便在編制計(jì)劃時(shí)能從宏觀上進(jìn)行把握，使其能滿足各個(gè)后道工序的物流需求，又滿足各個(gè)工序的工藝要求，同時(shí)充分發(fā)揮各個(gè)工序的產(chǎn)能；然后在具體編制計(jì)劃時(shí)，借助合同組矩表和合同基本信息表，在操作終端上編制煉鋼連鑄計(jì)劃。
這樣的人工編制計(jì)劃過(guò)程，就使得計(jì)劃員要耗費(fèi)很大精力投入到報(bào)表查閱上，由于水平和習(xí)慣的差異，編制的計(jì)劃也有好有壞。
眾所周知，在鋼鐵工業(yè)中，煉鋼、連鑄是兩個(gè)緊密配套的環(huán)節(jié)，它們有自己獨(dú)特的工藝要求轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)每爐必須按一樣的出鋼記號(hào)進(jìn)行煉鋼，澆鑄時(shí)必須按同一連澆族碼進(jìn)行連澆，在連續(xù)澆鑄時(shí)，得把一爐爐的鋼水倒進(jìn)一個(gè)中間包進(jìn)行澆鑄，而中間包的壽命(最大使用爐數(shù))是有限的，如何利用中間包的最大壽命來(lái)降低成本是個(gè)很值得思考的問(wèn)題。
在下面的描述中，會(huì)使用到下面這些術(shù)語(yǔ) 出鋼記號(hào)是一組表示產(chǎn)品工藝規(guī)程和技術(shù)規(guī)程名稱的代碼，表示該爐鋼和鋼錠所要具體的產(chǎn)品工藝規(guī)程和技術(shù)規(guī)程規(guī)定的質(zhì)量要求。
組爐按轉(zhuǎn)爐爐重的要求，如為280噸，再根據(jù)合同信息，將出鋼記號(hào)相同及板坯規(guī)格相近的合同組成一爐，爐內(nèi)板坯寬度最多可以調(diào)寬2次，每次調(diào)寬量最大為100。
組CAST_LOT相同出鋼記號(hào)，寬度滿足連鑄調(diào)寬要求的多個(gè)爐次的組合，一個(gè)CAST_LOT內(nèi)的板坯寬度最多可以調(diào)寬2次，每次調(diào)寬量最大為100。
中間包用來(lái)盛裝鋼水的一個(gè)漏斗容器，鋼水通過(guò)漏斗口導(dǎo)入連鑄機(jī)進(jìn)行澆鑄。一個(gè)中間包內(nèi)的板坯寬度最多可以調(diào)寬2次，每次調(diào)寬量最大為100。
目前，煉鋼連鑄計(jì)劃都是由制造部計(jì)劃人員確定要生產(chǎn)的合同編制成轉(zhuǎn)爐計(jì)劃。計(jì)劃編制的操作過(guò)程較為繁瑣，所需操作的功能和畫面較多，計(jì)劃員每次只能編制一個(gè)CAST_LOT計(jì)劃，編制計(jì)劃過(guò)程中要計(jì)劃人員事先考慮好連鑄計(jì)劃的各種規(guī)程，并需人工在畫面上進(jìn)行設(shè)定，如出鋼記號(hào)、板坯的寬度、爐數(shù)等等。
傳統(tǒng)的連鑄計(jì)劃編制方法主要依靠人的大腦進(jìn)行思考，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)只是提供了一個(gè)操作的界面，把人考慮后的結(jié)果輸入系統(tǒng)得到一個(gè)人已經(jīng)能夠預(yù)見(jiàn)到的結(jié)果，幾乎所有的步驟是有人工決定的。假設(shè)每天需要40爐的煉鋼生產(chǎn)計(jì)劃，一個(gè)CAST_LOT的爐數(shù)是1～6爐都有可能，假設(shè)每個(gè)CAST_LOT是5爐，就要進(jìn)行8次操作，而且所選擇的合同和決定的寬度并不一定是最優(yōu)的。
目前實(shí)際生產(chǎn)中采用的是基于CAST_LOT為單位的人工組中間包的方法，一個(gè)CAST_LOT是指具有相同出鋼記號(hào)的連續(xù)爐次的集合，最少一爐，最多不超過(guò)中間包允許連澆的最大爐數(shù)，其澆鑄寬度按從寬到窄排列。人工組中間包的方法就是把同一連澆族碼內(nèi)的所有CAST_LOT按一定規(guī)則進(jìn)行銜接，形成一個(gè)個(gè)的中間包單元。比如有4個(gè)可以連澆的CAST_LOT，參考表1所示 表1.CAST_LOT信息表 假設(shè)該連澆族的中間包最大爐數(shù)為6爐，則按常理上述4個(gè)CAST_LOT共有12爐，正好使用兩個(gè)中間包就可以澆鑄完，但澆鑄時(shí)對(duì)中間包不僅有出鋼記號(hào)同屬于一個(gè)連澆族的要求，還有寬度要求，即同在一個(gè)中間包的爐次其寬度必須從寬到窄排列，調(diào)寬次數(shù)不超過(guò)2次，每次最大調(diào)寬量不超過(guò)100。所以上述CAST_LOT 以有3種連接結(jié)果 ①澆鑄順為C1-C2-C3-C4或C1-C2-C4-C3或C2-C1-C3-C4或C2-C1-C4-C3或C2-C3-C1-C4或C2-C3-C4-C1或C2-C4-C1-C3或C2-C4-C3-C1或C3-C1-C2-C4或C3-C1-C4-C2或C3-C2-C1-C4或C3-C2-C4-C1或C3-C4-C1-C2或C3-C4-C2-C1或C4-C1-C2-C3或C4-C1-C3-C2或C4-C2-C1-C3或C4-C2-C3-C1或C4-C3-C1-C2或C4-C3-C2-C1，則根據(jù)中間包的約束條件，每個(gè)CAST_LOT都要使用一個(gè)中間包，因?yàn)槠鋵挾葻o(wú)法銜接，所以要使用4個(gè)中間包，所有中間包總共調(diào)寬了5次，由于澆鑄時(shí)寬度無(wú)法反調(diào)，所以每個(gè)中間包澆鑄完畢后，連鑄機(jī)就得停機(jī)重新反調(diào)寬度，這樣中間包與中間包就不能連澆了，一旦斷澆一個(gè)CAST就產(chǎn)生了，故產(chǎn)生了4個(gè)CAST。CAST也是一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，CAST個(gè)數(shù)越少，連鑄機(jī)停機(jī)時(shí)間就越少，產(chǎn)能就可提高。
②澆鑄順為C1-C3-C2-C4或C1-C3-C4-C2，則C1和C3以連接在一起澆鑄，5爐共用一個(gè)中間包，寬度從1400、1350到1250共調(diào)寬了兩次，C2和C4不能連接，各使用一個(gè)中間包，所以要使用3個(gè)中間包，所有中間包總共也調(diào)寬了5次，產(chǎn)生了3個(gè)CAST。
③澆鑄順為C1-C4-C2-C3或C1-C4-C3-C2，則C1和C4可以連接在一起澆鑄，總共有7爐，超過(guò)了中間包的最大爐數(shù)6爐，得用兩個(gè)中間包，C2和C3也不能連接，各使用一個(gè)中間包，所以要使用4個(gè)中間包，所有中間包總共調(diào)寬了5次，產(chǎn)生了3個(gè)CAST。
人工排的話會(huì)選擇第二種結(jié)果，即使用3個(gè)中間包，調(diào)寬了5次，產(chǎn)生3個(gè)CAST。盡管這樣比常理還是多用了一個(gè)中間包，而中間包的成本是很昂貴的。
如果CAST_LOT很多的話，人工也很難考慮全面，有些部門就建立了以CAST_LOT為單位的計(jì)算機(jī)組中間包模型。其中公開(kāi)(公告)號(hào)CN1775422《煉鋼連鑄生產(chǎn)工藝中的組中間包方法》介紹的就是以CAST_LOT為單位的模型組中間包方法，但是，該方法中同樣存在解空間丟失的問(wèn)題，得到的仍然不是最優(yōu)的情況。
由于現(xiàn)有技術(shù)中，組合中間包(無(wú)論人工組合還是計(jì)算機(jī)輔助的組中間包模型)都是以CAST_LOT為單位，但是，其實(shí)在同一個(gè)CAST_LOT中都包括了好幾個(gè)爐次，比如，繼續(xù)以表1示出的情況為例，再看這4個(gè)CAST_LOT的詳細(xì)爐次信息，參考表2所示 表2.爐次信息表
明顯的，按照爐次順序，L1、L4、L2、L3、L9、L7可以使用一個(gè)中間包，寬度從1400、1350調(diào)到1250，而L5、L6、L8、L10、L11、L12可以使用一個(gè)中間包，寬度從1300、1250調(diào)到1200。即澆鑄順為L(zhǎng)1-L4-L2-L3-L9-L7-L5-L6-L8-L10-L11-L12，這樣就只需要2個(gè)中間包，調(diào)寬了4次，并且只有2個(gè)CAST。明顯好于前面按照CAST_LOT為單位的排列方式。所以，以爐次為單位的組中間包方法可以找到更好的中間包組合方式。
但是4個(gè)CAST_LOT的排列只有4！＝24種可能，人工可以很快排列出來(lái)。如果把CAST_LOT重新分解成一個(gè)個(gè)的爐次，就會(huì)有12?。?.8億種排列。在實(shí)際應(yīng)用中，CAST_LOT和爐次的數(shù)量還要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上面舉例的情況，因此使用人工排列是不可能的，使用計(jì)算機(jī)輔助排列也是數(shù)據(jù)量巨大，難以實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)有技術(shù)中，所有的計(jì)算機(jī)輔助的中間包使用都是以CAST_LOT單位而不是以爐次為單位，這樣就無(wú)法的到實(shí)際上對(duì)中間包的最大利用率。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種新型的計(jì)算機(jī)輔助的煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用方法及裝置，以爐次為單位來(lái)進(jìn)行中間包的預(yù)計(jì)劃，使得對(duì)中間包的利用率大大提高，消除了原先使用CAST_LOT為單位進(jìn)行預(yù)計(jì)劃時(shí)會(huì)出現(xiàn)的無(wú)法獲得實(shí)際最優(yōu)序列的缺陷。
本發(fā)明的第一方面提供一種煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用方法，包括 建立第一數(shù)據(jù)庫(kù)，所述第一數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一個(gè)條目包括爐次信息、每一爐的出鋼記號(hào)、每一爐的最大澆鑄寬度、每一爐的最小澆鑄寬度以及爐內(nèi)調(diào)寬次數(shù)； 確定所有可能的澆鑄序列，并選取其中的一個(gè)澆鑄序列； 根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定所述澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系； 選取所述所有可能的澆鑄序列中的下一個(gè)序列，繼續(xù)根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定該下一個(gè)澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系，直至完成對(duì)所有可能澆鑄序列的處理； 根據(jù)每一個(gè)澆鑄序列的映射關(guān)系獲得對(duì)應(yīng)于所有可能的澆鑄序列的函數(shù)表達(dá)，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)； 對(duì)所述函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法，確定初始澆鑄序列； 對(duì)于所述初始澆鑄序列，按照爐次平均寬度從寬到窄的順序再一次進(jìn)行調(diào)整，對(duì)調(diào)整后的澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)； 對(duì)所述澆鑄序列中的一個(gè)位置進(jìn)行鄰域移位處理，獲得一個(gè)新的澆鑄序列，對(duì)該澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)； 依次對(duì)澆鑄序列中所有的位置進(jìn)行所有可能的鄰域移位處理，并計(jì)算確定每一個(gè)移位處理后的澆鑄序列的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)； 選取具有最小中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的澆鑄序列，并根據(jù)該澆鑄序列確定預(yù)計(jì)劃組中間包。
上述根據(jù)每一個(gè)澆鑄序列的映射關(guān)系獲得對(duì)應(yīng)于所有可能的澆鑄序列的函數(shù)表達(dá)，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)，該函數(shù)表達(dá)包括 中間包劃分函數(shù)countret1＝count1(SL1，SL2，...，SLn)，返回中間包個(gè)數(shù)值； 調(diào)寬次數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)countret2＝count2(SL1，SL2，...，SLn)，返回調(diào)寬總次數(shù)； CAST個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)countret3＝count3(SL1，SL2，...，SLn)，返回CAST個(gè)數(shù)值； 所述函數(shù)表達(dá)的總體表達(dá)式為 min countret1+countret2+countret3，其中1≤Li≤n，i＝1，2，...，n，并且Li≠Lj，i，j＝1，2，...，n，且i≠j。
上述函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法，以減少局部極小點(diǎn)數(shù)量，所述平滑空間法在一個(gè)參數(shù)空間里改變所述函數(shù)表達(dá)的形狀，簡(jiǎn)化所述函數(shù)表達(dá)并得到所述函數(shù)表達(dá)的平滑近似。在對(duì)函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法時(shí)，提供一參數(shù)a，參數(shù)a表示對(duì)所述函數(shù)表達(dá)的簡(jiǎn)化程度以及簡(jiǎn)化問(wèn)題對(duì)應(yīng)的搜索空間的平滑程度； 若a＝1，表示沒(méi)有平滑轉(zhuǎn)換，還是原函數(shù)表達(dá)； 若a＞1，表示進(jìn)行了平滑轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的搜索空間比原來(lái)問(wèn)題的搜索空間要平坦光滑，局部極小值點(diǎn)減少，對(duì)轉(zhuǎn)換后的函數(shù)表達(dá)使用局部搜索算法效率更高； 若a＞＞1，表示轉(zhuǎn)換后的搜索空間比原函數(shù)表達(dá)的搜索空間要更加平滑，只有少量局部極小值點(diǎn)，對(duì)轉(zhuǎn)換后的函數(shù)表達(dá)使用局部搜索算法能快速得到最優(yōu)解。
該第一數(shù)據(jù)庫(kù)中還包括CAST_LOT和CAST_LOT內(nèi)調(diào)寬次數(shù)，所述一組CAST_LOT和CAST_LOT內(nèi)調(diào)寬次數(shù)應(yīng)用于第一數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)個(gè)條目。
本發(fā)明的第二方面提供一種用于煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用裝置，包括 第一數(shù)據(jù)庫(kù)，所述第一數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一個(gè)條目包括爐次信息、每一爐的出鋼記號(hào)、每一爐的最大澆鑄寬度、每一爐的最小澆鑄寬度以及爐內(nèi)調(diào)寬次數(shù)； 澆鑄序列排列裝置，確定所有可能的澆鑄序列； 澆鑄序列函數(shù)映射裝置，選取一個(gè)澆鑄序列，根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定所述澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系；選取所有可能的澆鑄序列中的下一個(gè)序列，繼續(xù)根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定該下一個(gè)澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系，直至完成對(duì)所有可能澆鑄序列的處理；根據(jù)每一個(gè)澆鑄序列的映射關(guān)系獲得對(duì)應(yīng)于所有可能的澆鑄序列的函數(shù)表達(dá)，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)； 平滑空間處理裝置，對(duì)所述函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法，確定初始澆鑄序列； 最優(yōu)序列選取裝置，對(duì)于初始澆鑄序列，按照爐次平均寬度從寬到窄的順序再一次進(jìn)行調(diào)整，對(duì)調(diào)整后的澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)；對(duì)該澆鑄序列中的一個(gè)位置進(jìn)行鄰域移位處理，獲得一個(gè)新的澆鑄序列，對(duì)該澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)；依次對(duì)澆鑄序列中所有的位置進(jìn)行所有可能的鄰域移位處理，并計(jì)算確定每一個(gè)移位處理后的澆鑄序列的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)； 預(yù)計(jì)劃組中間包確定裝置，選取具有最小中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的澆鑄序列，并根據(jù)該澆鑄序列確定預(yù)計(jì)劃組中間包。
上述澆鑄序列函數(shù)映射裝置根據(jù)每一個(gè)澆鑄序列的映射關(guān)系獲得對(duì)應(yīng)于所有可能的澆鑄序列的函數(shù)表達(dá)，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)，該函數(shù)表達(dá)包括 中間包劃分函數(shù)countret1＝count1(SL1，SL2，...，SLn)，返回中間包個(gè)數(shù)值； 調(diào)寬次數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)countret2＝count2(SL1，SL2，...，SLn)，返回調(diào)寬總次數(shù)； CAST個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)countret3＝count3(SL1，SL2，...，SLn)，返回CAST個(gè)數(shù)值； 所述函數(shù)表達(dá)的總體表達(dá)式為 min countret1+countret2+countret3，其中1≤Li≤n，i＝1，2，...，n，并且Li≠Lj，i，j＝1，2，...，n，且i≠j。
該平滑空間處理裝置對(duì)函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法，以減少局部極小點(diǎn)數(shù)量，所述平滑空間法在一個(gè)參數(shù)空間里改變所述函數(shù)表達(dá)的形狀，簡(jiǎn)化所述函數(shù)表達(dá)并得到所述函數(shù)表達(dá)的平滑近似。該平滑空間處理裝置在對(duì)函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法時(shí)，提供一參數(shù)a，參數(shù)a表示對(duì)所述函數(shù)表達(dá)的簡(jiǎn)化程度以及簡(jiǎn)化問(wèn)題對(duì)應(yīng)的搜索空間的平滑程度； 若a＝1，表示沒(méi)有平滑轉(zhuǎn)換，還是原函數(shù)表達(dá)； 若a＞1，表示進(jìn)行了平滑轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的搜索空間比原來(lái)問(wèn)題的搜索空間要平坦光滑，局部極小值點(diǎn)減少，對(duì)轉(zhuǎn)換后的函數(shù)表達(dá)使用局部搜索算法效率更高； 若a＞＞1，表示轉(zhuǎn)換后的搜索空間比原函數(shù)表達(dá)的搜索空間要更加平滑，只有少量局部極小值點(diǎn)，對(duì)轉(zhuǎn)換后的函數(shù)表達(dá)使用局部搜索算法能快速得到最優(yōu)解。
該第一數(shù)據(jù)庫(kù)中還包括CAST_LOT和CAST_LOT內(nèi)調(diào)寬次數(shù)，所述一組CAST_LOT和CAST_LOT內(nèi)調(diào)寬次數(shù)應(yīng)用于第一數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)個(gè)條目。
本發(fā)明提供以爐次為單位的組中間包模型，恢復(fù)包含實(shí)際最優(yōu)可能性的解空間的原始大小，不像以CAST_LOT(數(shù)個(gè)爐次的固定組合)為單位的組中間包模型會(huì)漏掉絕大部分解空間。比如某天澆鑄20爐鋼水，以爐次為單位的組中間包模型的解空間是1，2，...，20的所有排列，即20！＝2.4×1018種組合；若以CAST_LOT為單位來(lái)組中間包，假設(shè)平均每個(gè)CAST_LOT有2爐，則總共能有10個(gè)CAST_LOT，它們的解空間是1，2，...，10的所有排列，即10！＝3.6×106種組合，與前面的解空間相比，漏掉了99.99999999985％的解空間。以爐次為單位的組中間包模型的解空間巨大，一般方法不能有效求解，本發(fā)明提供了平滑空間搜索技術(shù)能很好地求解此類問(wèn)題。此技術(shù)中的一系列的平滑空間，有點(diǎn)類似于梯度的作用，給搜索指定了一系列的方向。平滑空間法里再使用啟發(fā)式算法來(lái)尋找局部最優(yōu)點(diǎn)。



圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用方法的流程圖； 圖2示出了對(duì)應(yīng)于所有可能的澆鑄序列的函數(shù)表達(dá)的曲面圖形； 圖3A和圖3B示出了應(yīng)用空間平滑法的示意圖； 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施例方式 首先本發(fā)明提供一種煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用方法100，參考圖1所示，包括如下的步驟 102.建立第一數(shù)據(jù)庫(kù)，第一數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一個(gè)條目包括爐次信息、每一爐的出鋼記號(hào)、每一爐的最大澆鑄寬度、每一爐的最小澆鑄寬度以及爐內(nèi)調(diào)寬次數(shù)。在一些實(shí)施例中，第一數(shù)據(jù)庫(kù)中還包括CAST_LOT和CAST_LOT內(nèi)調(diào)寬次數(shù)，一組CAST_LOT和CAST_LOT內(nèi)調(diào)寬次數(shù)應(yīng)用于第一數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)個(gè)條目。上述的表2可以被視為第一數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)示例。
104.確定所有可能的澆鑄序列，并選取其中的一個(gè)澆鑄序列。
106.根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系。
108.選取所有可能的澆鑄序列中的下一個(gè)序列，繼續(xù)根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定該下一個(gè)澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系，直至完成對(duì)所有可能澆鑄序列的處理。
110.根據(jù)每一個(gè)澆鑄序列的映射關(guān)系獲得對(duì)應(yīng)于所有可能的澆鑄序列的函數(shù)表達(dá)，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)。根據(jù)一實(shí)施例，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)，該函數(shù)表達(dá)包括中間包劃分函數(shù)countret1＝count1(SL1，SL2，...，SLn)，返回中間包個(gè)數(shù)值；調(diào)寬次數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)countret2＝count2(SL1，SL2，...，SLn)，返回調(diào)寬總次數(shù)；CAST個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)countret3＝count3(SL1，SL2，...，SLn)，返回CAST個(gè)數(shù)值。該函數(shù)表達(dá)的總體表達(dá)式為min countret1+countret2+countret3，其中1≤Li≤n，i＝1，2，...，n，并且Li≠Lj，i，j＝1，2，...，n，且i≠j。
112.對(duì)函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法，確定初始澆鑄序列。根據(jù)一實(shí)施例，對(duì)該函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法，以減少局部極小點(diǎn)數(shù)量，平滑空間法在一個(gè)參數(shù)空間里改變函數(shù)表達(dá)的形狀，簡(jiǎn)化函數(shù)表達(dá)并得到函數(shù)表達(dá)的平滑近似。在對(duì)函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法時(shí)，提供一參數(shù)a，參數(shù)a表示對(duì)函數(shù)表達(dá)的簡(jiǎn)化程度以及簡(jiǎn)化問(wèn)題對(duì)應(yīng)的搜索空間的平滑程度；若a＝1，表示沒(méi)有平滑轉(zhuǎn)換，還是原函數(shù)表達(dá)；若a＞1，表示進(jìn)行了平滑轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的搜索空間比原來(lái)問(wèn)題的搜索空間要平坦光滑，局部極小值點(diǎn)減少，對(duì)轉(zhuǎn)換后的函數(shù)表達(dá)使用局部搜索算法效率更高；若a＞＞1，表示轉(zhuǎn)換后的搜索空間比原函數(shù)表達(dá)的搜索空間要更加平滑，只有少量局部極小值點(diǎn)，對(duì)轉(zhuǎn)換后的函數(shù)表達(dá)使用局部搜索算法能快速得到最優(yōu)解。
114.對(duì)于初始澆鑄序列，按照爐次平均寬度從寬到窄的順序再一次進(jìn)行調(diào)整，對(duì)調(diào)整后的澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)。
116.對(duì)澆鑄序列中的一個(gè)位置進(jìn)行鄰域移位處理，獲得一個(gè)新的澆鑄序列，對(duì)該澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)。
118.依次對(duì)澆鑄序列中所有的位置進(jìn)行所有可能的鄰域移位處理，并計(jì)算確定每一個(gè)移位處理后的澆鑄序列的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)。
120.選取具有最小中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的澆鑄序列，并根據(jù)該澆鑄序列確定預(yù)計(jì)劃組中間包。
在上述的方法100中，首先需要解決的是建立問(wèn)題模型。假設(shè)根據(jù)煉鋼約束得到若干可連澆的CAST_LOT，把它們分解成n爐可連澆的鋼水，現(xiàn)在要把它們重新組成一個(gè)個(gè)中間包進(jìn)行澆鑄。組中間包問(wèn)題屬于組合優(yōu)化問(wèn)題。設(shè)n爐鋼水為S1，S2，...，Sn，每爐鋼水的出鋼記號(hào)可能是不同的，但它們是可以連澆的，即屬于同一連澆族碼，每爐鋼水的澆鑄寬度也是不一樣的，現(xiàn)在的問(wèn)題是這n爐鋼水確定一個(gè)怎樣的澆鑄序列，然后考慮連鑄最大調(diào)寬量、中間包調(diào)寬次數(shù)以及中間包最大爐數(shù)等約束把它們按順序劃分為一個(gè)個(gè)的中間包去澆鑄。
若L1，L2，...，Ln是1，2，...，n的一個(gè)排列，則SL1，SL2，...，SLn就是一個(gè)澆鑄序列，一旦該澆鑄序列確定，就可以用以上全部約束去把這個(gè)序列劃分成一段一段的，每一段就是一個(gè)中間包。
為了獲得最佳的澆鑄序列，首先需要建立能夠反映所有的澆鑄序列對(duì)應(yīng)的中間包劃分方式的數(shù)學(xué)模型。該模型的建立方式如下，確定所有可能的澆鑄序列，并選取其中的一個(gè)澆鑄序列。根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系。選取所有可能的澆鑄序列中的下一個(gè)序列，繼續(xù)根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定該下一個(gè)澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系，直至完成對(duì)所有可能澆鑄序列的處理。根據(jù)每一個(gè)澆鑄序列的映射關(guān)系獲得對(duì)應(yīng)于所有可能的澆鑄序列的函數(shù)表達(dá)，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)。
因此可以建立起如下的數(shù)學(xué)模型 min countret1+countret2+countret3 (1) 其中，1≤Li≤n，i＝1，2，...，n (2) Li≠Lj，i，j＝1，2，...，n，且i≠j(3) 公式(1)中分別是3個(gè)目標(biāo)函數(shù)的返回值 countret1是中間包劃分函數(shù)count1(SL1，SL2，...，SLn)返回的中間包個(gè)數(shù)值； countret2是調(diào)寬次數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)count2(SL1，SL2，...，SLn)返回的調(diào)寬次數(shù)值； countret3是CAST個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)count3(SL1，SL2，...，SLn)返回的CAST個(gè)數(shù)值。
由于這些值都無(wú)法用表達(dá)式直接解析，因此采用函數(shù)編程的方法計(jì)算。
公式(2)中是自變量Li的定義域范圍，且都取整數(shù)。
公式(3)中是表示自變量互不相等，即屬于排他問(wèn)題。
所以，所要找的最佳澆鑄序列其實(shí)是要找出以下函數(shù)的極小值點(diǎn) minf(SL1，SL2，...，SLn) (4) ＝min[count1(SL1，SL2，...，SLn)+count2(SL1，SL2，...，SLn)+count3(SL1，SL2，...，SLn)] 該函數(shù)的解空間是1，2，...，n的所有排列，而目標(biāo)函數(shù)是有很多連續(xù)起伏的波峰波谷的曲面，有如圖2所示，用一般的搜索算法很容易陷入其局部極小點(diǎn)。
所以，在本發(fā)明中，應(yīng)用平滑空間法來(lái)尋找上述函數(shù)表達(dá)的極小值點(diǎn)。
組合優(yōu)化問(wèn)題的解空間是離散的，其最優(yōu)解一般不在邊界上取得，并且分布是毫無(wú)規(guī)律的，即使把離散變量化為連續(xù)變量，也無(wú)法用梯度等信息來(lái)確定搜索方向。何況高維組合優(yōu)化問(wèn)題的解空間所對(duì)應(yīng)的曲面就像溝壑縱橫一樣，波峰波谷連續(xù)不斷，解空間又大，一般搜索方法很難湊效。
像以上這種帶有很多極小點(diǎn)的問(wèn)題，可以采用搜索空間平滑技術(shù)來(lái)減少局部極小點(diǎn)數(shù)量。其基本思想是在一個(gè)參數(shù)空間里，通過(guò)改變目標(biāo)函數(shù)的形狀，使原組合優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化成一系列的一個(gè)比一個(gè)簡(jiǎn)單、搜索空間一個(gè)比一個(gè)平滑的優(yōu)化問(wèn)題，每一個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題都是原問(wèn)題的平滑近似。
如圖3A所示，實(shí)線表示某原始問(wèn)題，虛線表示平滑后的問(wèn)題。原始問(wèn)題有很多極小點(diǎn)，平滑后的問(wèn)題只有少許極小點(diǎn)。
如圖3B所示是將上述的函數(shù)表達(dá)經(jīng)過(guò)一系列的平滑得到的一組解空間S1，S2， ...，Sk。根據(jù)本發(fā)明，在進(jìn)行空間平滑是提供一個(gè)參數(shù)a，用于表示對(duì)原問(wèn)題的簡(jiǎn)化程度以及簡(jiǎn)化問(wèn)題對(duì)應(yīng)的搜索空間的平滑程度。若a＝1，表示沒(méi)有平滑轉(zhuǎn)換，還是原問(wèn)題。若a＞1，表示進(jìn)行了平滑轉(zhuǎn)換，問(wèn)題(Sa，fa)的搜索空間比原來(lái)問(wèn)題的搜索空間要平坦光滑，局部極小值點(diǎn)較少，用局部搜索算法來(lái)求解問(wèn)題(Sa，fa)效率高。若a＞＞1，表示問(wèn)題(Sa，fa)的搜索空間比原問(wèn)題的搜索空間要更加平滑，局部極小值點(diǎn)只有少許，用局部搜索算法來(lái)求解問(wèn)題(Sa，fa)更容易，效率更高，很快可求得全局最優(yōu)解。(這里Sa表示解空間，fa是目標(biāo)函數(shù))。
通過(guò)上述的平滑空間法，就能得到接近最佳組中間包方案的澆鑄序列的初始解，也就是初始的最優(yōu)澆鑄序列。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出的結(jié)論，如果把爐次按平均寬度從寬到窄排序，有可能會(huì)得到最好的澆鑄序列，因此，可以把空間平滑法得到的初步解進(jìn)一步按照爐次平均寬度從寬到窄的順序再一次進(jìn)行調(diào)整，把調(diào)整后的序列作為初始解，然后采用鄰域移動(dòng)的方法進(jìn)行迭代求出下一個(gè)解，從而搜索局部最優(yōu)解。具體的步驟如下對(duì)調(diào)整后的澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)。對(duì)澆鑄序列中的一個(gè)位置進(jìn)行鄰域移位處理，獲得一個(gè)新的澆鑄序列，對(duì)該澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)。依次對(duì)澆鑄序列中所有的位置進(jìn)行所有可能的鄰域移位處理，并計(jì)算確定每一個(gè)移位處理后的澆鑄序列的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)。上述的過(guò)程也可稱為“啟發(fā)式算法”。
上述模型的求解過(guò)程可以如下設(shè)n爐鋼水的澆鑄寬度分別為W1，W2，...，Wn(這里Wi均在0與1之間，用澆鑄最大寬度去除就能辦到)，若所有爐次的澆鑄寬度都相等，則n爐任意一個(gè)排列以中間包最大爐數(shù)劃分中間包，最后所得的中間包個(gè)數(shù)都最少，調(diào)寬次數(shù)也最少。這時(shí)的搜索空間是最平滑的，沒(méi)有局部最小值點(diǎn)。
令即W為所有爐次的平均寬度，對(duì)于最平滑的空間來(lái)說(shuō)，Wi＝W，i＝1，2，...，n。為了使問(wèn)題逐步平滑，構(gòu)造如下的平滑變換
當(dāng)a從一個(gè)較大的數(shù)比如10一步步減少到1時(shí)，原組中間包問(wèn)題的一系列簡(jiǎn)化問(wèn)題(S10，f10)，(S9，f9)，...，(S1，f1)就生成了。若a越大，對(duì)應(yīng)的問(wèn)題就越簡(jiǎn)單，搜索空間越平滑，特別當(dāng)a＞＞1時(shí)，就是搜索空間最平滑的時(shí)候。當(dāng)a＝1時(shí)，就是原問(wèn)題。如果任選一個(gè)初始解用局部搜索算法求解問(wèn)題(S10，f10)，得到的解作為下一問(wèn)題的初始解，繼續(xù)求解，重復(fù)步驟，直到求出問(wèn)題(S1，f1)為止，則最后得到的解就是原問(wèn)題的近似最優(yōu)解或最優(yōu)解，從而擺脫了局部極小值的困擾。
本發(fā)明是在充分考慮了煉鋼和連鑄約束條件的基礎(chǔ)上，建立了以爐次為單位的組中間包模型，用平滑空間搜索技術(shù)的方法來(lái)尋找該組合優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解，使連鑄產(chǎn)生合理的中間包分配，提升連鑄產(chǎn)能，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
以爐次為單位的組中間包模型，恢復(fù)了解空間的原始大小，不像以CAST_LOT為單位的組中間包模型會(huì)漏掉絕大部分解空間。比如某天澆鑄20爐鋼水，以爐次為單位的組中間包模型的解空間是1，2，...，20的所有排列，即20?。?.4×1018種組合；若以CAST_LOT為單位來(lái)組中間包，假設(shè)平均每個(gè)CAST_LOT有2爐，則總共能有10個(gè)CAST_LOT，它們的解空間是1，2，...，10的所有排列，即10?。?.6×106種組合，與前面的解空間相比，漏掉了99.99999999985％的解空間。
雖然以爐次為單位的組中間包模型的解空間巨大，一般方法不能有效求解，但是使用平滑空間搜索技術(shù)能很好地求解此類問(wèn)題。此技術(shù)中的一系列的平滑空間，有點(diǎn)類似于梯度的作用，給搜索指定了一系列的方向。平滑空間法里再使用啟發(fā)式算法來(lái)尋找局部最優(yōu)點(diǎn)。
下面舉例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)效果。某煉鋼廠根據(jù)合同訂單、連鑄產(chǎn)能要求，結(jié)合煉鋼組爐約束，把合同組成了20爐鋼水進(jìn)行冶煉，并且這20爐鋼水可以連澆，各爐次的屬性如下表3。
表3 其中Wi＝(最大寬度+最小寬度)/2/1600，轉(zhuǎn)化成0～1之間的小數(shù)，假設(shè) 當(dāng)這20爐鋼水排定一個(gè)澆鑄順序后，就可以劃分中間包。下面是劃分中間包的約束條件 中間包內(nèi)的總爐數(shù)不能超過(guò)中間包最大爐數(shù)限制； 中間包內(nèi)的爐次按澆鑄寬度從寬到窄排列； 中間包內(nèi)的相鄰爐次的澆鑄寬度最大跳躍值不超過(guò)100； 中間包內(nèi)的調(diào)寬次數(shù)不超過(guò)2次； 中間包劃分完畢后，統(tǒng)計(jì)中間包個(gè)數(shù)、調(diào)寬次數(shù)，再判斷中間包是否能連接以產(chǎn)生CAST個(gè)數(shù)。
如前所述，20爐鋼水澆鑄順序的全排列為20！個(gè)，如此巨大的解空間，使用智能優(yōu)化方法也不一定有效，為此使用了平滑空間搜索方法。
假設(shè)該連澆族碼的中間包最大爐數(shù)為5爐，若Wi＝W＝0.75(i＝1，2，...，20)，即如果所有爐次的澆鑄寬度一樣，則此時(shí)搜索空間最平滑，任何一個(gè)排列都是最優(yōu)解，隨便以什么順序澆鑄，都將是以20/5＝4個(gè)中間包來(lái)澆鑄，因?yàn)閷挾纫粯?，所以每個(gè)中間包的調(diào)寬次數(shù)都為零，CAST個(gè)數(shù)只有一個(gè)。
為了使問(wèn)題逐步平滑，構(gòu)造如下的平滑變換
a是平滑參數(shù)，令a從10一步步減少到1時(shí)，原組中間包問(wèn)題的一系列簡(jiǎn)化問(wèn)題(S10，f10)，(S9，f9)，...，(S1，f1)就生成了。
以下是平滑搜索法的計(jì)算步驟 ①令a＝10產(chǎn)生問(wèn)題(S10，f10)，任選一初始解，用啟發(fā)式算法求解(S10，f10)，得一局部最優(yōu)解X10； ②令a＝9產(chǎn)生問(wèn)題(S9，f9)，以X10作初始解，用啟發(fā)式算法求解(59，f9)，得一局部最優(yōu)解X9； ③令a＝8產(chǎn)生問(wèn)題(S8，f8)，以X9作初始解，用啟發(fā)式算法求解(S8，f8)，得一局部最優(yōu)解X8； ④令a＝7產(chǎn)生問(wèn)題(S7，f7)，以X8作初始解，用啟發(fā)式算法求解(S7，f7)，得一局部最優(yōu)解X7； ⑤令a＝6產(chǎn)生問(wèn)題(S6，f6)，以X7作初始解，用啟發(fā)式算法求解(S6，f6)，得一局部最優(yōu)解X6； ⑥令a＝5產(chǎn)生問(wèn)題(S5，f5)，以X6作初始解，用啟發(fā)式算法求解(S5，f5)，得一局部最優(yōu)解X5； ⑦令a＝4產(chǎn)生問(wèn)題(S4，f4)，以X5作初始解，用啟發(fā)式算法求解(54，f4)，得一局部最優(yōu)解X4； ⑧令a＝3產(chǎn)生問(wèn)題(S3，f3)，以X4作初始解，用啟發(fā)式算法求解(S3，f3)，得一局部最優(yōu)解X3； ⑨令a＝2產(chǎn)生問(wèn)題(S2，f2)，以X3作初始解，用啟發(fā)式算法求解(52，f2)，得一局部最優(yōu)解X2； ⑩令a＝1產(chǎn)生問(wèn)題(S1，f1)，即原組中間包問(wèn)題(S，f)，以X2作初始解，用啟發(fā)式算法求解(S1，f1)，得一局部最優(yōu)解X1，則原問(wèn)題的近似最優(yōu)解為X1； 由于簡(jiǎn)化的問(wèn)題局部極小點(diǎn)較少，啟發(fā)式算法很容易求得全局最優(yōu)解，這個(gè)全局最優(yōu)解在搜索空間里位于原組中間包問(wèn)題的全局最優(yōu)解的鄰域之內(nèi)，這樣用簡(jiǎn)化問(wèn)題的局部最優(yōu)解作初始解，可以很好地指導(dǎo)啟發(fā)式算法求解原問(wèn)題的全局最優(yōu)解。因此，一般X1就是原問(wèn)題的全局最優(yōu)解。
得到了全局最優(yōu)解，也就得到了最優(yōu)的澆鑄序列和相應(yīng)的最佳的組中間包的方案。
參考圖4所示，本發(fā)明還提供了一種可實(shí)現(xiàn)上述煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用裝置200，該裝置200包括 第一數(shù)據(jù)庫(kù)202，第一數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一個(gè)條目包括爐次信息、每一爐的出鋼記號(hào)、每一爐的最大澆鑄寬度、每一爐的最小澆鑄寬度以及爐內(nèi)調(diào)寬次數(shù)；在一些實(shí)施例中，第一數(shù)據(jù)庫(kù)中還包括CAST_LOT和CAST_LOT內(nèi)調(diào)寬次數(shù)，一組CAST_LOT和CAST_LOT內(nèi)調(diào)寬次數(shù)應(yīng)用于第一數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)個(gè)條目。上述的表2可以被視為第一數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)示例。
澆鑄序列排列裝置204，確定所有可能的澆鑄序列。
澆鑄序列函數(shù)映射裝置206，選取一個(gè)澆鑄序列，根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系；選取所有可能的澆鑄序列中的下一個(gè)序列，繼續(xù)根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定該下一個(gè)澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系，直至完成對(duì)所有可能澆鑄序列的處理；根據(jù)每一個(gè)澆鑄序列的映射關(guān)系獲得對(duì)應(yīng)于所有可能的澆鑄序列的函數(shù)表達(dá)，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)。根據(jù)一實(shí)施例，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)，該函數(shù)表達(dá)包括中間包劃分函數(shù)countret1＝count1(SL1，SL2，...，SLn)，返回中間包個(gè)數(shù)值；調(diào)寬次數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)countret2＝count2(SL1，SL2，...，SLn)，返回調(diào)寬總次數(shù)；CAST個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)countret3＝count3(SL1，SL2，...，SLn)，返回CAST個(gè)數(shù)值。該函數(shù)表達(dá)的總體表達(dá)式為min countret1+countret2+countret3，其中1≤Li≤n，i＝1，2，...，n，并且Li≠Lj，i，j＝1，2，...，n，且i≠j。
平滑空間處理裝置208，對(duì)函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法，確定初始澆鑄序列。根據(jù)一實(shí)施例，對(duì)該函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法，以減少局部極小點(diǎn)數(shù)量，平滑空間法在一個(gè)參數(shù)空間里改變函數(shù)表達(dá)的形狀，簡(jiǎn)化函數(shù)表達(dá)并得到函數(shù)表達(dá)的平滑近似。在對(duì)函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法時(shí)，提供一參數(shù)a，參數(shù)a表示對(duì)函數(shù)表達(dá)的簡(jiǎn)化程度以及簡(jiǎn)化問(wèn)題對(duì)應(yīng)的搜索空間的平滑程度；若a＝1，表示沒(méi)有平滑轉(zhuǎn)換，還是原函數(shù)表達(dá)；若a＞1，表示進(jìn)行了平滑轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的搜索空間比原來(lái)問(wèn)題的搜索空間要平坦光滑，局部極小值點(diǎn)減少，對(duì)轉(zhuǎn)換后的函數(shù)表達(dá)使用局部搜索算法效率更高；若a＞＞1，表示轉(zhuǎn)換后的搜索空間比原函數(shù)表達(dá)的搜索空間要更加平滑，只有少量局部極小值點(diǎn)，對(duì)轉(zhuǎn)換后的函數(shù)表達(dá)使用局部搜索算法能快速得到最優(yōu)解。
最優(yōu)序列選取裝置210，對(duì)于初始澆鑄序列，按照爐次平均寬度從寬到窄的順序再一次進(jìn)行調(diào)整，對(duì)調(diào)整后的澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)；對(duì)該澆鑄序列中的一個(gè)位置進(jìn)行鄰域移位處理，獲得一個(gè)新的澆鑄序列，對(duì)該澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)；依次對(duì)澆鑄序列中所有的位置進(jìn)行所有可能的鄰域移位處理，并計(jì)算確定每一個(gè)移位處理后的澆鑄序列的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)； 預(yù)計(jì)劃組中間包確定裝置212，選取具有最小中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的澆鑄序列，并根據(jù)該澆鑄序列確定預(yù)計(jì)劃組中間包。
本發(fā)明提供以爐次為單位的組中間包模型，恢復(fù)包含實(shí)際最優(yōu)可能性的解空間的原始大小，不像以CAST_LOT(數(shù)個(gè)爐次的固定組合)為單位的組中間包模型會(huì)漏掉絕大部分解空間。以爐次為單位的組中間包模型的解空間巨大，一般方法不能有效求解，本發(fā)明提供了平滑空間搜索技術(shù)能很好地求解此類問(wèn)題。此技術(shù)中的一系列的平滑空間，有點(diǎn)類似于梯度的作用，給搜索指定了一系列的方向。平滑空間法里再使用啟發(fā)式算法來(lái)尋找局部最優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1. 一種煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用方法，其特征在于，包括
建立第一數(shù)據(jù)庫(kù)，所述第一數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一個(gè)條目包括爐次信息、每一爐的出鋼記號(hào)、每一爐的最大澆鑄寬度、每一爐的最小澆鑄寬度以及爐內(nèi)調(diào)寬次數(shù)；
確定所有可能的澆鑄序列，并選取其中的一個(gè)澆鑄序列；
根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定所述澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系；
選取所述所有可能的澆鑄序列中的下一個(gè)序列，繼續(xù)根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定該下一個(gè)澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系，直至完成對(duì)所有可能澆鑄序列的處理；
根據(jù)每一個(gè)澆鑄序列的映射關(guān)系獲得對(duì)應(yīng)于所有可能的澆鑄序列的函數(shù)表達(dá)，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)；
對(duì)所述函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法，確定初始澆鑄序列；
對(duì)于所述初始澆鑄序列，按照爐次平均寬度從寬到窄的順序再一次進(jìn)行調(diào)整，對(duì)調(diào)整后的澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)；
對(duì)所述澆鑄序列中的一個(gè)位置進(jìn)行鄰域移位處理，獲得一個(gè)新的澆鑄序列，對(duì)該澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)；
依次對(duì)澆鑄序列中所有的位置進(jìn)行所有可能的鄰域移位處理，并計(jì)算確定每一個(gè)移位處理后的澆鑄序列的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)；
選取具有最小中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的澆鑄序列，并根據(jù)該澆鑄序列確定預(yù)計(jì)劃組中間包。
2. 如權(quán)利要求1所述的煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用方法，其特征在于，所述根據(jù)每一個(gè)澆鑄序列的映射關(guān)系獲得對(duì)應(yīng)于所有可能的澆鑄序列的函數(shù)表達(dá)，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)，該函數(shù)表達(dá)包括
中間包劃分函數(shù)countret1＝count1(SL1，SL2，...，SLn)，返回中間包個(gè)數(shù)值；
調(diào)寬次數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)countret2＝count2(SL1，SL2，...，SLn)，返回調(diào)寬總次數(shù)；
CAST個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)countret3＝count3(SL1，SL2，...，SLn)，返回CAST個(gè)數(shù)值；
所述函數(shù)表達(dá)的總體表達(dá)式為
min countret1+countret2+countret3，其中1≤Li≤n，i＝1，2，...，n，并且Li≠Lj，i，j＝1，2，...，n，且i≠j。
3. 如權(quán)利要求2所述的煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用方法，其特征在于，對(duì)所述函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法，以減少局部極小點(diǎn)數(shù)量，所述平滑空間法在一個(gè)參數(shù)空間里改變所述函數(shù)表達(dá)的形狀，簡(jiǎn)化所述函數(shù)表達(dá)并得到所述函數(shù)表達(dá)的平滑近似。
4. 如權(quán)利要求3所述的煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用方法，其特征在于，在對(duì)所述函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法時(shí)，提供一參數(shù)a，參數(shù)a表示對(duì)所述函數(shù)表達(dá)的簡(jiǎn)化程度以及簡(jiǎn)化問(wèn)題對(duì)應(yīng)的搜索空間的平滑程度；
若a＝1，表示沒(méi)有平滑轉(zhuǎn)換，還是原函數(shù)表達(dá)；
若a＞1，表示進(jìn)行了平滑轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的搜索空間比原來(lái)問(wèn)題的搜索空間要平坦光滑，局部極小值點(diǎn)減少，對(duì)轉(zhuǎn)換后的函數(shù)表達(dá)使用局部搜索算法效率更高；
若a＞＞1，表示轉(zhuǎn)換后的搜索空間比原函數(shù)表達(dá)的搜索空間要更加平滑，只有少量局部極小值點(diǎn)，對(duì)轉(zhuǎn)換后的函數(shù)表達(dá)使用局部搜索算法能快速得到最優(yōu)解。
5. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用方法，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)庫(kù)中還包括CAST_LOT和CAST_LOT內(nèi)調(diào)寬次數(shù)，所述一組CAST_LOT和CAST_LOT內(nèi)調(diào)寬次數(shù)應(yīng)用于第一數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)個(gè)條目。
6. 一種用于煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用裝置，其特征在于，包括
第一數(shù)據(jù)庫(kù)，所述第一數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一個(gè)條目包括爐次信息、每一爐的出鋼記號(hào)、每一爐的最大澆鑄寬度、每一爐的最小澆鑄寬度以及爐內(nèi)調(diào)寬次數(shù)；
澆鑄序列排列裝置，確定所有可能的澆鑄序列；
澆鑄序列函數(shù)映射裝置，選取一個(gè)澆鑄序列，根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定所述澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系；選取所有可能的澆鑄序列中的下一個(gè)序列，繼續(xù)根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定該下一個(gè)澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系，直至完成對(duì)所有可能澆鑄序列的處理；根據(jù)每一個(gè)澆鑄序列的映射關(guān)系獲得對(duì)應(yīng)于所有可能的澆鑄序列的函數(shù)表達(dá)，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)；
平滑空間處理裝置，對(duì)所述函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法，確定初始澆鑄序列；
最優(yōu)序列選取裝置，對(duì)于初始澆鑄序列，按照爐次平均寬度從寬到窄的順序再一次進(jìn)行調(diào)整，對(duì)調(diào)整后的澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)；對(duì)該澆鑄序列中的一個(gè)位置進(jìn)行鄰域移位處理，獲得一個(gè)新的澆鑄序列，對(duì)該澆鑄序列計(jì)算確定的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)；依次對(duì)澆鑄序列中所有的位置進(jìn)行所有可能的鄰域移位處理，并計(jì)算確定每一個(gè)移位處理后的澆鑄序列的中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)；
預(yù)計(jì)劃組中間包確定裝置，選取具有最小中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的澆鑄序列，并根據(jù)該澆鑄序列確定預(yù)計(jì)劃組中間包。
7. 如權(quán)利要求6所述的用于煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用裝置，其特征在于，所述澆鑄序列函數(shù)映射裝置根據(jù)每一個(gè)澆鑄序列的映射關(guān)系獲得對(duì)應(yīng)于所有可能的澆鑄序列的函數(shù)表達(dá)，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)，該函數(shù)表達(dá)包括
中間包劃分函數(shù)countret1＝count1(SL1，SL2，...，SLn)，返回中間包個(gè)數(shù)值；
調(diào)寬次數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)countret2＝count2(SL1，SL2，...，SLn)，返回調(diào)寬總次數(shù)；
CAST個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)countret3＝count3(SL1，SL2，...，SLn)，返回CAST個(gè)數(shù)值；
所述函數(shù)表達(dá)的總體表達(dá)式為
min countret1+countret2+countret3，其中1≤Li≤n，i＝1，2，...，n，并且Li≠Lj，i，j＝1，2，...，n，且i≠j。
8. 如權(quán)利要求7所述的用于煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用裝置，其特征在于，所述平滑空間處理裝置對(duì)函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法，以減少局部極小點(diǎn)數(shù)量，所述平滑空間法在一個(gè)參數(shù)空間里改變所述函數(shù)表達(dá)的形狀，簡(jiǎn)化所述函數(shù)表達(dá)并得到所述函數(shù)表達(dá)的平滑近似。
9. 如權(quán)利要求8所述的用于煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用裝置，其特征在于，所述平滑空間處理裝置在對(duì)函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法時(shí)，提供一參數(shù)a，參數(shù)a表示對(duì)所述函數(shù)表達(dá)的簡(jiǎn)化程度以及簡(jiǎn)化問(wèn)題對(duì)應(yīng)的搜索空間的平滑程度；
若a＝1，表示沒(méi)有平滑轉(zhuǎn)換，還是原函數(shù)表達(dá)；
若a＞1，表示進(jìn)行了平滑轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的搜索空間比原來(lái)問(wèn)題的搜索空間要平坦光滑，局部極小值點(diǎn)減少，對(duì)轉(zhuǎn)換后的函數(shù)表達(dá)使用局部搜索算法效率更高；
若a＞＞1，表示轉(zhuǎn)換后的搜索空間比原函數(shù)表達(dá)的搜索空間要更加平滑，只有少量局部極小值點(diǎn)，對(duì)轉(zhuǎn)換后的函數(shù)表達(dá)使用局部搜索算法能快速得到最優(yōu)解。
10. 如權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的用于煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用裝置，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)庫(kù)中還包括CAST_LOT和CAST_LOT內(nèi)調(diào)寬次數(shù)，所述一組CAST_LOT和CAST_LOT內(nèi)調(diào)寬次數(shù)應(yīng)用于第一數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)個(gè)條目。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種煉鋼-連鑄生產(chǎn)工藝的中間包使用方法，包括建立第一數(shù)據(jù)庫(kù)，其中每一個(gè)條目包括爐次信息、出鋼記號(hào)、最大澆鑄寬度、最小澆鑄寬度以及爐內(nèi)調(diào)寬次數(shù)；確定所有澆鑄序列，并依次對(duì)于其中的每一個(gè)澆鑄序列根據(jù)連鑄最大調(diào)寬量限制、中間包調(diào)寬次數(shù)限制以及中間包最大爐數(shù)限制確定該澆鑄序列與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的映射關(guān)系，獲得對(duì)應(yīng)于所有澆鑄序列的函數(shù)表達(dá)，該函數(shù)表達(dá)與中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)相關(guān)；對(duì)該函數(shù)表達(dá)應(yīng)用平滑空間法，確定初始澆鑄序列；對(duì)初始澆鑄序列應(yīng)用啟發(fā)式算法，選取具有最小中間包使用數(shù)量、調(diào)寬總次數(shù)以及CAST個(gè)數(shù)的澆鑄序列，并根據(jù)該澆鑄序列確定預(yù)計(jì)劃組中間包。
文檔編號(hào)B22D11/16GK101286186SQ20071003939
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2007年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
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