超薄铝箔加工的动态集成排产方法研究

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【摘 要】超薄铝箔的制造在我国的生产越来越多的被关注，其生产方面具有流程性生产、离散加工和装配生产的特征，根据这些特点建立了众多的模型，推导出状态变化的迭代公式。为了保证生产的顺利进行、订单的及时交货和能耗的降低，生产上运营了启发式的方法来优惠排序。运用排产方法进行排序和装炉的计划调整增减计划和在线生产的控制。

【关键词】铝箔 加工 排产 优化

铝箔的生产，在工艺方面和材料的使用方面要求都比较高。需要的工艺流程复杂，要经过焙铸、热轧铸轧、冷轧、箔材轧制、分切等加工工艺和热处理过程才能对铝制品进行加工，工序比较长、难度比较大。铝箔的生产技术不断的发展使我国在铝箔方面的消费比例不断的提高但是铝箔的生产水平还依然存在很多问题，对于加工方法还有待研究。本文对超薄铝箔的加工动态集成排产方法进行研究。

1热轧问题的使用方法

1.1数学规划方法

在热轧的问题上，我们早期使用的方法是数学规划的方法。数学规划模型的使用是利用动态的规划方法对离散钢铁企业的优化生产问题进行解决的。PVC板生产中的多开工时间调度问题开发出了一种TABU搜索启发的算法，这种算法的应用很大程度上减弱了开工时间的调度问题。分支界定算法的出现是对无缝钢管的轧制进行多阶段的分批调度问题的解决。而在轧机、加热炉、能力损耗和制造成本方面的调度目标模块所使用的是分支界定求解的方法。在国外，这几种方法得到了广泛的应用但是应用的时效性受到了限制。

1.2非数学规划的方法

非数学的规划方法可以分为两大类，主要是启发式方法和人工智能的方法。启发式方法是通过对计算过程和评价指数的运算在比较短的时间里，有意识的寻找最佳的解决方案。COWLING提出了一种决策系统，这种决策系统是以钢铁热轧过程的多模型为依据，利用TSBU的算法对调度问题进行有效的解决。热轧调度问题的简化是PCVRP的模型，同时提出了基于大规模邻域定义的局部搜索方法。模拟退火算法有时候也被用于求解热轧调度的相关问题。

1.3数学模型的建立

我国的研究者陈雄创造出了轧制批量计划问题的数学模型，这种数学模型分为启发式算法和模拟退火算法。我国在热轧批量计算问题的约束满意问题进行了处理，对轧热问题的PCTSP建模和该模蚁群的蒜放方面做出了研究。针对轧热问题的CVRP建模还提出了混合免疫算法。

上述的这些方法都是轧制生产中的优化排产的基本理论和方法。由于我国超薄铝箔的生产不断的发展，生产要求也随之提高，在排产计划和热处理方面要使生产具有动态性就要根据具体实际进行任务的不断完善和添加，随时对排产计划进行调整，排产的相关实时性要求和方法要快速的计算，增加可靠性和实用性特点。

2代数法建模

2.1符号函数的定义方法

I设置为铝卷号，I=1，2...，P。J为设备的编号，J=1，2，...，M。工艺路线矩形阵R。R是n*m型矩阵，其中元素R表示铝卷I在加工工艺路线中设备J所占的顺序位。铝卷号关系表E%表E中每行代表一个铝卷号的属性、各列分别表示物料编码、炉架号、直径、计划开始时间、加工时间、设备编号、工艺顺序号其中物料编码、设备编号、工艺顺序号、加工时间的数据来源于工艺路线矩阵和加工时间矩阵。图1所示为炉架和铝卷的几何尺寸其中a、b、h分别代表炉架的长、宽、高。条件如下所示：

H=h1+h2+h3

r1>r2>....rk rk+1>rk+2>....>rk2k

上排

h1>r1 h2>r1 u1=r1 u2=r1+r2

下排

H3>rk+1 h2>rk+1

图1.炉架和铝卷的几何参数

2.2第一次排序

第一次排序是对订单池中的铝卷进行排序，排序按照重要的程度和紧急的程度进行安排，优化的准则体现在评价指数当中。对调度问题的NP难度性，要选择计算量不大，计算时间不长的效果优化好的启发式目标函数作为评判的标准。

兼顾能够对设备的使用率提高、合同按照完工率和装炉系数等进行多样性目标的归集，评价的指数可以参照铝卷号和炉架号进行归类。第一次排序是对任务中的全部铝卷进行加工，按照从小到大的顺序进行排序。

2.3第二次排序

第二次排序是第一次排序的升级，把第一次排序截取的归属于统一最佳的铝卷进行内部的排序，使吕佳能够安装更多的铝卷，这样能够节省热处理电费。这种方法也被称为炉次计划，计划的步骤主要体现在：

首先，在按照排好的序列中从前向后截取铝卷直径之和小于或等于2a最好接近2a的铝卷子序列。

其次，从这种子序列中对铝卷进行选择，每隔一个选取一个，按照铝卷的直径大小排列，排列顺序是由小到大的排列顺序。

最后，将该两段铝卷分别摆放在支架的上下两排，对每个铝卷的位置是否满足约束条件进行检查，如果符合则排产成功，进行下一步，如果没有成功就要对两端序列进行保留。截取两端子序列，在四段中选配评价指数最小的又能满足条件的方案。然后输出铝卷的两次排序方式和炉架上的摆放方式。

2.4状态赋值

当设备为退火炉时，设定编号为K，设备轧机时设定编号为J。这种情况下设备的变量的计算方式主要有三种，分别表示为：

首先，设备编号为轧制设备时每一个炉架的第一铝卷开工时间为上一道热处理时间与本轮最后一个任务完成时间的最大值。每一个炉架非第一个铝卷轧制工序设备加工最近的铝卷被上一道工序加工完毕是具有以下公式：

在设备J没有加工铝卷时，铝卷被上一道程序加工时的公式是：

在这里i表示设备k加工的上一道铝卷，热处理工序的状态时间是在当前设备加工的前一个炉架的结束时间和当前铝卷时间的最大值。

3结语

综上所述，本文从铝卷的排产方法、炉架的布置以及生产的调度方面对超薄铝箔的生产排产方法进行了研究。按照订单的需求进行先后的排序，在同一个铝卷在炉架上的合理排放方式进行了分析。超薄铝箔具有工艺流程复杂性的特点，我们要对对象进行合并、分割、集中的特点运用相应的代数方法进行模型的建立以此促进按时完成订单和节能减排的一员。

参考文献：

[1]李铁克，郭东芬.基于约束满足的热轧批量计划与模型算法[J].控制与决策，2010，22（4）：88-89.

[2]刘世新，宋建海.热轧带刚轧制批量计划优化模型及算法[J].控制理论与应用，2011，24（2）：56-57.