炼钢连铸系统的动态调度模型和启发式调度算法(.doc

炼钢连铸系统的动态调度模型和启发式调度算法宝钢重点预研项目 宝钢重点预研项目 李霄峰徐立云I邵惠鹤任德祥2 摘要：本文针对炼钢连铸系统进行分析研究，对单元设备建立了动态调度模型，并提出基 于该模型的赋时同步有色Petri网來对整个系统建立动态调度模型。针对该模型，提出一种 启发式调度算法解决动态调度问题，并基于此实现炼钢连铸的仿其调度系统，结果表明，该理 论能够较好地解决多级多机FIFO系统的动态调度问题。 中图分类号：TP 278 The Dynamic Model of Steel-making and Continuous Casting System and a HierarchicAlgorithm of Dynamic Scheduling Li Xiaofeng , Xu Liyun , Shao Huihe , Ren Dexiang^ (1 .Department of Automation, Shanghai JiaoTong University, Shanghai 200030, China (2. Institute of Automation , Shanghai Baosteel Group Corporation., Shanghai 201900, China) Abstract: This paper analyzes the steel-making and continuous casting System and set up the dynamics model of the processing device? A new modeling method that is called Extended Timed Synchronized Colored PN(ETSCPN) is presented to set up the dynamic model of whole system. In addition, a hierarchic algorithm is proposed to solve the dynamic scheduling of the model. The simulation result demonstrates that the algorithm is efficient and fit for the dynamic scheduling of a class of multiple stages and multiple machines and FIFO system. Keywords： dynamic scheduling; scheduling; Petri; Hierarchic algorithm; routing 众所周知，Jobshop调度是一个多输入参数的复杂决策过程。即使决策输入参数和约束 是静态和确疋的，要找到有效的调度的也不容易。已经证明，Jobshop的调度是一?个NP难 题。炼钢连铸系统是一种特殊的多级多机Jobshop系统。其中被加工对彖是高温的铁水(钢 水)。由于鬲温的钢水在运输过程中会冇连续温降，调度不合理，会使钢水温降过低，不仅 需要重新升温，而H可能造成连铸机的断流，带来更人的损失。故此，在炼钢连铸物流系统 中，设备作业采用的FIFO的调度规则。而设备调度的关键集中在对同类设备的选择上(路 山选择)。调度的FI的是为了尽可能地减小计划的等待时间，缩短整批计划的通过时间 (makespan),降低WIP,最终使得产品成本降低. 在实际生产过程中，静态调度计划是假定生产平稳、无故障的情况下制定的，因而不能 很好地适应多变的动态牛产环境。现场发牛异常时，主要依靠经验和启发式调度算法对界常 事件进行处理⑴。而卜?达的静态调度计划仅仅作为生产的参考。可见，动态调度对于生产现 场来说，比静态调度更为重要。 为解决上述问题，木文对系统屮的单个设备建立了动态调度模型，在此某础上，提出赋 时同步冇色Petri网建立了整个系统的动态调度模型.并提出一种启发式算法解决动态调度 问题，最后给出仿真实例. 1、炼钢连铸的工艺简介 炼钢连铸系统中，被加工对象是由炼铁厂生产的髙温铁水，首先转炉进行吹炼，吹炼 完的钢水通过台车将钢水运到吊车跨，吊车再将钢水吊到相应精炼设备进行二次精练，处理 结束后，吊车再将钢水包吊到连铸设备处进行连铸，或者吊到模铸跨进行浇铸。II前，国内 的许多大钢厂对炼钢连铸系统的调度是基于经验的。由于高温的钢水不允许停留时间过长, 现场对调度时间要求也很苛刻；如果生产出现异常，调度人员更难以在短时间内作出合理的 RHn转炉转炉转炉KIPL F?CASCASIIW-连钩 连铸 RH n 转炉 转炉 转炉 KIP L