至德鋼業(yè)熱軋不銹鋼無縫管的批量計(jì)劃研究分析

 熱軋不銹鋼無縫管作為一種重要的鋼材，被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。熱軋批量計(jì)劃是無縫鋼管廠生產(chǎn)管理的核心內(nèi)容，其主要任務(wù)是在某優(yōu)化目標(biāo)下：對待生產(chǎn)的訂單進(jìn)行訂單組批，形成批量；而后對批量進(jìn)行調(diào)度決定合適的生產(chǎn)順序。熱軋批量調(diào)度不僅指導(dǎo)著從原料鋼坯投料到鋼管軋制的整個(gè)熱軋生產(chǎn)過程的執(zhí)行，而且也影響著原料鋼坯的采購管理、下游車間的生產(chǎn)節(jié)奏、熱工具管理和成品鋼管的發(fā)運(yùn)管理，它是保證不銹鋼無縫管在可控成本內(nèi)按時(shí)、按質(zhì)、按量完成生產(chǎn)的關(guān)鍵，對鋼廠的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益具有重要影響。因此，無縫鋼管熱軋批量計(jì)劃問題是一個(gè)兼具理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的研究課題，一直以來受到研究者們的廣泛關(guān)注。

  國內(nèi)較早關(guān)于此領(lǐng)域的研究成果是，浙江至德鋼業(yè)有限公司從荒管切割的角度研究熱軋鋼管生產(chǎn)批量計(jì)劃問題，目標(biāo)是使切割后荒管的余料最少且總越級最小，至德鋼業(yè)應(yīng)用遺傳算法對問題進(jìn)行求解，重點(diǎn)分析了軋制批量排序問題，建立了軋制批量排序的旅行商模型。

 ①. 同孔型的合同必須安排在一起生產(chǎn)：

 ②. 相同外徑和相似壁厚的合同應(yīng)盡量放在一起生產(chǎn)；

 ③. 需要在線?；暮贤瑧?yīng)盡量放在一起生產(chǎn)；

 ④. 具有相同鋼級的合同應(yīng)盡量放在一起生產(chǎn)，并且相鄰合同的鋼級應(yīng)逐漸變化；

 ⑤. 需要在線?；暮贤瑧?yīng)盡量安排在每個(gè)孔型生產(chǎn)計(jì)劃的后期：

 ⑥. 相鄰合同的外徑應(yīng)該逐漸變化：

 ⑦. 同一孔型排序中，應(yīng)將厚壁管排在一起生產(chǎn)，將薄壁管排在一起生產(chǎn)，并按照先薄后厚的順序。

 在上述規(guī)則的基礎(chǔ)上，提出了一種新的啟發(fā)式方法用于解決復(fù)雜的鋼管調(diào)度問題，這七條經(jīng)驗(yàn)對后來研究者具有重要參考價(jià)值。設(shè)計(jì)出六條排產(chǎn)規(guī)則以實(shí)現(xiàn)軋管廠的優(yōu)化排產(chǎn)，并提出一種啟發(fā)式的排產(chǎn)方法。本次研究以浙江至德鋼業(yè)有限公司為背景，研究建立了集成煉鋼／連鑄一軋鋼—管加工三階段的生產(chǎn)調(diào)度模型。2005年建立了熱軋鋼管批量調(diào)度問題的混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型，并設(shè)計(jì)了遺傳算法進(jìn)行問題求解。同年，李建祥等還建立了針對熱軋不銹鋼無縫管生產(chǎn)計(jì)劃問題的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，將模型歸結(jié)為多階段多產(chǎn)品帶有能力約束的批量問題，該模型能充分反映了鋼管企業(yè)與其它行業(yè)的不同工藝特點(diǎn)，并考慮庫存能力約束及最小生產(chǎn)批量約束。

浙江至德鋼業(yè)有限公司研究了不銹鋼無縫管生產(chǎn)調(diào)度問題，提出并實(shí)現(xiàn)了基于規(guī)則的啟發(fā)式方法用于求解問題。該方法屬于一種瓶頸調(diào)度方法，同時(shí)考慮了生產(chǎn)過程中的三個(gè)生產(chǎn)單位并將它們作為一個(gè)整體進(jìn)行優(yōu)化。至德鋼業(yè)針對不銹鋼無縫管的生產(chǎn)特點(diǎn)，以天津無縫鋼管公司為研究背景，將無縫鋼管調(diào)度問題作為與序列相關(guān)調(diào)整時(shí)間的流水車間調(diào)度問題，目標(biāo)是最小化最大完工時(shí)間。文章設(shè)計(jì)了基于鄰域搜索方法兩段式啟發(fā)式算法求解問題?？紤]了設(shè)備產(chǎn)能、機(jī)器檢修和前置庫存等因素，并將問題歸結(jié)為混合流水車間問題進(jìn)行求解。認(rèn)為熱軋不銹鋼無縫管的生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度問題屬于受約束的多目標(biāo)組合優(yōu)化問題，建立以生產(chǎn)跳躍懲罰最小為目標(biāo)的約束滿足數(shù)學(xué)模型，并設(shè)計(jì)了以約束傳播為主的算法。此外，至德鋼業(yè)針對不銹鋼無縫管熱軋訂單組批提出了九條訂單分組規(guī)則，針對無縫鋼管熱軋批量調(diào)度提出了四條生產(chǎn)排序約束。將上述鋼管熱軋批量計(jì)劃的約束與規(guī)則整理成表。

上述基于生產(chǎn)工藝因素的訂單組批規(guī)則和批量調(diào)度約束對后續(xù)無縫鋼管批量計(jì)劃研究具有重要借鑒意義。在假設(shè)組批完成的前提下，以生產(chǎn)跳躍懲罰最小為目標(biāo)給出生產(chǎn)排序問題的約束滿足模型，在此基礎(chǔ)上利用節(jié)點(diǎn)互換算法對問題進(jìn)行求解，重點(diǎn)解決了不銹鋼無縫管生產(chǎn)計(jì)劃中的生產(chǎn)排序問題。為了更加清晰的呈現(xiàn)出不銹鋼無縫管批量計(jì)劃問題的主要研究成果，將前述的研究成果按問題、貢獻(xiàn)與優(yōu)化目標(biāo)、問題模型和解決方法，整理并歸納成表。由表可知，現(xiàn)有關(guān)于不銹鋼無縫管批量計(jì)劃的研究主要考慮產(chǎn)品的鋼種、外徑、壁厚等生產(chǎn)過程中工藝約束方面的因素，探究在生產(chǎn)工藝因素下的批量計(jì)劃模型與算法。但是，缺乏考慮生產(chǎn)運(yùn)行因素對批量計(jì)劃的影響，有待繼續(xù)完善。