一种板坯库热轧轧制备料的控制方法
【专利摘要】本发明提供一种板坯库热轧轧制备料的控制方法，包括：获取热轧计划板坯信息、板坯库中的板坯信息、板坯库中的垛位信息和备料要求信息；确定初始备料控制方案及其对应吊机指令；采用禁忌搜索方法对初始备料控制方案进行优化；根据优化后得到的最终的备料控制方案通过吊机操作进行热轧计划备料。本发明方法通过降低倒垛次数，提高了行车备料的工作效率，降低板坯库的物流成本；通过降低吊机移动距离，提高吊机使用效率，减少备料时间；通过提高倒垛板坯摆放的规整性，进而提高了板坯库空间利用效率，不但满足了板坯库中安全性要求，同时加快板坯流通效率，降低了物流成本。
【专利说明】一种板坯库热轧轧制备料的控制方法 【技术领域】
[〇〇〇1] 本发明涉及信息【技术领域】，具体涉及一种板坯库热轧轧制备料的控制方法。 【背景技术】
[0002] 目前一般钢铁企业的生产流程如图1所示，其中板坯作为一种半成品在连铸环节 被生产出来，之后存储在板坯库中。板坯库作为炼钢-连铸和热轧之间缓冲环节，对协调 炼钢和轧钢的能力、保持整个生产过程的均衡起着至关重要的作用。板坯库物流操作主要 包括板坯入库、备料和出库等操作，吊机负责执行所有操作。倒垛操作总是伴随着需求板坯 执行移出操作产生，当准备提取需求板坯移出时，如果需求板坯被其他板坯覆盖，那么覆盖 它的板坯需要先移至其他位置，此时倒垛发生。在执行备料方案时，库区管理人员按照与 热轧计划的批次顺序相反的次序提取计划板坯，并依次将计划板坯放入上料区，在此备料 过程中如果计划板坯上层有板坯覆盖就行进行倒垛：如果被倒到含有其他需求板坯的垛位 中，那么该板坯可能会发生再次倒垛；如果被倒到离当前将要移出需求板坯所在的垛位较 远时，那么吊机需要移动较长距离，延长备料时间，影响热轧生产节奏；如果被倒到板坯摆 放混乱的垛位中，则会增加该垛位的混乱程度，不同规格的板坯混堆在一起，特别是尺寸相 差较大板坯堆在一垛的情况，若对其进行操作很可能发生倒塌事故，同时板坯的混乱摆放 增加库物流管理难度和成本。该备料方法就是在给定热轧计划的情况下，对同批次的计划 板坯的提取顺序进行决策，在此基础上决策对应倒垛板坯的摆放位置，最小化倒垛量及备 料时间，同时兼顾垛位的规整程度，进而提高板坯堆放规整性以及空间利用效率，加快板坯 流通效率，降低物流成本。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种板坯库热轧轧制备料的控制方法。
[0004] 本发明的技术方案是：
[0005] -种板坯库热轧轧制备料的控制方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤1 :获取热轧计划板坯信息、板坯库中的板坯信息、板坯库中的垛位信息和备 料要求信息；
[0007] 其中，热轧计划板坯信息包括：板坯号、出钢记号、合同号、库区、材料号、垛位号、 坯重、坯宽、坯长、乳制计划号和批次号；
[0008] 板述库中的板述信息包括：板述号、出钢记号、合同号、库区、材料号、垛位号、述重 和述宽；
[0009] 板坯库中的垛位信息包括：垛位号、垛位最大层数、垛位实际层数、垛位状态和垛 位类型；
[0010] 备料要求信息包括：板坯家族分类要求、倒垛次数权重、备料时间权重和垛位规整 性权重；
[0011] 步骤2 :确定初始备料控制方案及其对应吊机指令；
[0012] 步骤2. 1 :根据板坯家族分类要求以及板坯库中的板坯信息对板坯库中所有板坯 分类，并为每块板坯标记板坯家族；
[0013] 步骤2. 2 :获取热轧计划板坯信息，根据当前板坯所处垛位以及该垛位所有板坯 信息统计每块热轧计划的板坯对应的倒垛板坯集合：
[0014] 如果当前热轧计划板坯上层的板坯中没有其他热轧计划板坯，则当前热轧计划板 坯对应的倒垛板坯包括其上层的所有板坯；
[0015] 如果当前热轧计划板坯上层的板坯中有次序在其之后的热轧计划板坯，则当前热 轧计划板坯对应的倒垛板坯包括其上层的所有板坯，而次序在当前热轧计划板坯之后的热 轧计划板坯对应的倒垛板坯集合为空集；
[0016] 如果当前计划板坯上层的板坯中有次序在当前板坯之前的热轧计划板坯，则当前 计划板坯对应的倒垛板坯包括其上层所有板坯，且排除所有次序在当前板坯之前的热轧计 划板坯和其对应的倒垛板坯；
[0017] 步骤2.3 :按照热轧计划中板坯的先后顺序产生初始备料控制方案，为倒垛板坯 的目标垛位，具体步骤如下：
[0018] 步骤2. 3. 1 :如果热轧计划板坯无对应的倒垛板坯，则查看下一块热轧计划板坯 有无对应的倒垛板坯；否则执行步骤2. 3. 2 ;
[0019] 步骤2. 3. 2 :为倒垛板坯选择候选目标垛位并分类：首先排除满垛的垛位、禁入垛 位以及包含其他计划板坯的垛位，剩余的垛位即候选目标垛位；然后对候选目标垛位进行 分类：一类为空垛；一类为只存放属于同一板坯家族的板坯的垛位，即规整垛位；另一类为 存放多种板坯家族的板坯的垛位，即混乱垛位；
[0020] 步骤2. 3. 3 :在规整垛位中查找存放的板坯所属的板坯家族与倒垛板坯一致的候 选目标垛位，如果查找到则选择离倒垛板坯所在垛位距离最近的规整垛位作为目标垛位， 如果没有查找到，则开放离倒垛板坯所在垛位距离最近的空垛作为目标垛位，如果没有空 垛，则选择离倒垛板坯所在垛位距离最近的混乱垛位作为目标垛位；
[0021] 步骤2. 4 :根据热轧计划中板坯的先后顺序，依次对每个计划板坯所在垛位中的 倒垛板坯从上到下进行预倒垛，即生成初始备料控制方案，进而产生吊机指令，该指令信息 包括：板坯号、起始垛位、起始层号、目标垛位号和目标层号；
[0022] 步骤3 :采用禁忌搜索方法对初始备料控制方案进行优化，具体步骤如下：
[0023] 步骤3. 1 :建立禁忌表，包括禁忌对象、禁忌长度、以及破禁准则，其中，禁忌对象 为搜索操作的反操作，只要搜索操作被执行，其相反的操作信息就会添加到禁忌表中以避 免回到已搜索到的方案；禁忌表长度为容纳禁忌对象的个数；破禁准则是指：若候选方案 的搜索被禁，则查看该候选方案是否优于历史最好方案，若优于则破禁；
[0024] 步骤3. 2 :计算综合备料指标作为对备料控制方案的评价，综合备料指标包括备 料时间评价指标、备料倒垛次数评价指标和备料规整性评价指标；
[0025] 具体方法如下：
[0026] 步骤3. 2. 1 :计算备料时间评价指标；
[0027] (1)载物移动，即吊机吊起板坯后从起始垛位到目标垛位的移动，通过载物移动距 离除以吊机载物速度即获得载物移动时间；
[0028] (2)空载移动，即完成放下板坯后，开始执行下一条吊机指令，空载的吊机从上一 条指令的目标垛位到下一条指令的起始垛位的移动，通过空载移动距离除以吊机空载速度 即获得空载移动时间；
[0029] 对所有吊机指令的移动时间求和，即获得总备料时间，备料时间乘以备料时间权 重即得到备料时间评价指标；
[0030] 步骤3. 2. 2 :备料控制方案中的吊机指令个数乘以倒垛次数权重得到备料倒垛评 价指标；
[0031] 步骤3. 2. 3 :根据备料中的吊机指令信息获得备料操作后的板坯库布局，累计所 有选择目标垛位的规整程度值得到总规整程度值，其各种目标垛位对应规整程度值由小到 大的排序为：规整垛位、空垛、混乱垛位，总规整程度值乘以规整程度权重得到备料规整性 评价指标；
[0032] 步骤3. 2. 4 :将备料时间评价指标、备料倒垛评价指标和备料规整性评价指标相 加得到综合备料指标，作为对备料控制方案的评价；
[0033] 步骤3. 3 :将初始备料控制方案中的各批次中的热轧计划板坯根据其所在的不同 垛位进行分组，之后依次对该批次中的各组进行顺序编号，此编号是对该批次中计划板坯 以垛位为单位进行备料的先后顺序；
[0034] 步骤3. 4 :按照先大批后小批的顺序依次优化各批次初始备料控制方案；
[0035] 步骤3. 4. 1 :设定停止准则参数：初始化不更新迭代次数参数为0,迭代次数参数 为〇 ;
[0036] 步骤3. 4. 2 :通过交换邻域结构对当前批次中的板坯进行备料优化：对同批次中 的两个板坯组的编号进行交换，产生当前批次新的备料控制方案，之后调用步骤2. 3为该 新的批次备料控制方案对应的倒垛板坯决策出目标垛位进而产生吊机指令，并根据步骤 3. 2对该批次备料控制方案进行评价，得到综合备料指标；
[0037] 步骤3. 4. 3 :根据综合备料指标对当前批次新的备料控制方案进行破禁检查，获 取最优方案，在备料优化过程中不断执行步骤3. 4. 2和3. 4. 3直到满足停止准则，具体包括 以下步骤：
[0038] 步骤3. 4. 3. 1 :若当前批次新的备料控制方案在禁忌表中未被禁，则产生新的禁 忌对象，将该对象加入到禁忌表的末尾，同时将禁忌表中的第一个元素删除，保留该方案并 更新当前最优方案；
[0039] 步骤3. 4. 3. 2 :若当前批次新的备料控制方案在禁忌表中被禁，则查看该方案的 综合备料指标是否优于历史最优方案的综合备料指标，若优于，则破禁，保留该方案并更新 当前最优方案，否则放弃该方案；
[0040] 步骤3. 4. 3. 3 :判断是否满足停止准则，若不满足，则执行步骤3. 4. 2和步骤 3. 4. 3 ;满足，则执行步骤3. 4. 1对下一批次进行备料优化，直到对所有批次都完成优化，则 执行步骤3. 5 ;
[0041] 停止准则包括两个条件：
[〇〇42] 条件1 :当迭代次数达到最大迭代次数的预设值；
[0043] 条件2 :在多次破禁检查后，当前最优方案一直没有更新，则停止；
[0044] 步骤3. 5 :当初始备料控制方案的所有批次都完成优化，则将所有批次优化备料 控制方案合并，得到最终的备料控制方案；
[0045] 步骤4:根据优化后得到的最终的备料控制方案通过吊机操作进行热轧计划备 料。
[0046] 有益效果：
[〇〇47] 本发明通过提供一种科学的、安全的、低成本的备料方法，根据计划人员的备料要 求迅速生成备料控制方案。该方法通过降低倒垛次数，提高了行车备料的工作效率，降低板 坯库的物流成本；通过降低吊机移动距离，提高吊机使用效率，减少备料时间；通过提高倒 垛板坯摆放的规整性，进而提高了板坯库空间利用效率，不但满足了板坯库中安全性要求， 同时加快板坯流通效率，降低了物流成本。 【专利附图】
【附图说明】
[〇〇48] 图1为热轧板坯库工艺流程图；
[0049] 图2为本实施方式中的板坯库热轧轧制备料的控制方法流程图；
[0050] 图3为本实施方式中的板坯库板坯布局示意图；
[0051] 图4为本实施方式中的热轧板坯库垛位结构示意图；
[0052] 图5为本实施方式中的备料操作示意图；
[0053] 图6为本实施方式中的计算吊机移动距离示意图；
[0054] 图7为本实施方式中的交换邻域搜索方法示意图； 【具体实施方式】
[0055] 下面结合附图对本发明的实施方式做进一步说明。
[0056] 本实施方式的板坯库热轧轧制备料的控制方法，如图2所示，包括以下步骤：
[0057] 步骤1 :获取热轧计划板坯信息、板坯库中的板坯信息、板坯库中的垛位信息和备 料要求信息；
[0058] 其中，热轧计划板坯信息包括：板坯号、出钢记号、合同号、库区、材料号、垛位号、 坯重、坯宽、坯长、乳制计划号和批次号；
[0059] 板述库中的板述信息包括：板述号、出钢记号、合同号、库区、材料号、垛位号、述重 和述宽；
[0060] 板坯库中的垛位信息包括：垛位号、垛位最大层数、垛位实际层数、垛位状态和垛 位类型；
[0061] 备料要求信息包括：板坯家族分类要求、倒垛次数权重、备料时间权重和垛位规整 性权重。
[0062] 本实施方式中的数据来自实际生成热轧计划和如图3所示的实际板坯库，该板坯 库共有6个吊机，每个吊机负责对应部分的板述备料，本实施方式选取3#号吊机负责的板 坯部分进行备料，共有23个垛位和147块板坯，其中垛位171被封锁不能使用，因此不考 虑。从数据库中读取热轧计划板坯信息、板坯信息、垛位信息、备料要求信息，本实施方式给 出部分数据如下：
[0063] 表1热乳计划板述信息表
[0064]
【权利要求】
1. 一种板坯库热轧轧制备料的控制方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1 :获取热轧计划板坯信息、板坯库中的板坯信息、板坯库中的垛位信息和备料要 求信息； 其中，热轧计划板坯信息包括：板坯号、出钢记号、合同号、库区、材料号、垛位号、坯重、 坯宽、坯长、乳制计划号和批次号； 板述库中的板述信息包括：板述号、出钢记号、合同号、库区、材料号、垛位号、述重和述 宽； 板坯库中的垛位信息包括：垛位号、垛位最大层数、垛位实际层数、垛位状态和垛位类 型； 备料要求信息包括：板坯家族分类要求、倒垛次数权重、备料时间权重和垛位规整性权 重； 步骤2 :确定初始备料控制方案及其对应吊机指令； 步骤2. 1 :根据板坯家族分类要求以及板坯库中的板坯信息对板坯库中所有板坯分 类，并为每块板坯标记板坯家族； 步骤2. 2 :获取热轧计划板坯信息，根据当前板坯所处垛位以及该垛位所有板坯信息 统计每块热轧计划的板坯对应的倒垛板坯集合： 如果当前热轧计划板坯上层的板坯中没有其他热轧计划板坯，则当前热轧计划板坯对 应的倒垛板坯包括其上层的所有板坯； 如果当前热轧计划板坯上层的板坯中有次序在其之后的热轧计划板坯，则当前热轧计 划板坯对应的倒垛板坯包括其上层的所有板坯，而次序在当前热轧计划板坯之后的热轧计 划板坯对应的倒垛板坯集合为空集； 如果当前计划板坯上层的板坯中有次序在当前板坯之前的热轧计划板坯，则当前计划 板坯对应的倒垛板坯包括其上层所有板坯，且排除所有次序在当前板坯之前的热轧计划板 坯和其对应的倒垛板坯； 步骤2. 3 :按照热轧计划中板坯的先后顺序产生初始备料控制方案，为倒垛板坯的目 标垛位，具体步骤如下： 步骤2. 3. 1 :如果热轧计划板坯无对应的倒垛板坯，则查看下一块热轧计划板坯有无 对应的倒垛板坯；否则执行步骤2. 3. 2 ; 步骤2. 3. 2 :为倒垛板坯选择候选目标垛位并分类：首先排除满垛的垛位、禁入垛位以 及包含其他计划板坯的垛位，剩余的垛位即候选目标垛位；然后对候选目标垛位进行分类： 一类为空垛；一类为只存放属于同一板坯家族的板坯的垛位，即规整垛位；另一类为存放 多种板坯家族的板坯的垛位，即混乱垛位； 步骤2. 3. 3 :在规整垛位中查找存放的板坯所属的板坯家族与倒垛板坯一致的候选目 标垛位，如果查找到则选择离倒垛板坯所在垛位距离最近的规整垛位作为目标垛位，如果 没有查找到，则开放离倒垛板坯所在垛位距离最近的空垛作为目标垛位，如果没有空垛，则 选择离倒垛板坯所在垛位距离最近的混乱垛位作为目标垛位； 步骤2. 4 :根据热轧计划中板坯的先后顺序，依次对每个计划板坯所在垛位中的倒垛 板坯从上到下进行预倒垛，即生成初始备料控制方案，进而产生吊机指令，该指令信息包 括：板坯号、起始垛位、起始层号、目标垛位号和目标层号； 步骤3 :采用禁忌搜索方法对初始备料控制方案进行优化，具体步骤如下： 步骤3. 1 :建立禁忌表，包括禁忌对象、禁忌长度、以及破禁准则，其中，禁忌对象为搜 索操作的反操作，只要搜索操作被执行，其相反的操作信息就会添加到禁忌表中以避免回 到已搜索到的方案；禁忌表长度为容纳禁忌对象的个数；破禁准则是指：若候选方案的搜 索被禁，则查看该候选方案是否优于历史最好方案，若优于则破禁； 步骤3. 2 :计算综合备料指标作为对备料控制方案的评价，综合备料指标包括备料时 间评价指标、备料倒垛次数评价指标和备料规整性评价指标； 具体方法如下： 步骤3. 2. 1 :计算备料时间评价指标； (1) 载物移动，即吊机吊起板坯后从起始垛位到目标垛位的移动，通过载物移动距离除 以吊机载物速度即获得载物移动时间； (2) 空载移动，即完成放下板坯后，开始执行下一条吊机指令，空载的吊机从上一条指 令的目标垛位到下一条指令的起始垛位的移动，通过空载移动距离除以吊机空载速度即获 得空载移动时间； 对所有吊机指令的移动时间求和，即获得总备料时间，备料时间乘以备料时间权重即 得到备料时间评价指标； 步骤3. 2. 2 :备料控制方案中的吊机指令个数乘以倒垛次数权重得到备料倒垛评价指 标； 步骤3. 2. 3 :根据备料中的吊机指令信息获得备料操作后的板坯库布局，累计所有选 择目标垛位的规整程度值得到总规整程度值，其各种目标垛位对应规整程度值由小到大的 排序为：规整垛位、空垛、混乱垛位，总规整程度值乘以规整程度权重得到备料规整性评价 指标； 步骤3. 2. 4 :将备料时间评价指标、备料倒垛评价指标和备料规整性评价指标相加得 到综合备料指标，作为对备料控制方案的评价； 步骤3. 3 :将初始备料控制方案中的各批次中的热轧计划板坯根据其所在的不同垛位 进行分组，之后依次对该批次中的各组进行顺序编号，此编号是对该批次中计划板坯以垛 位为单位进行备料的先后顺序； 步骤3. 4 :按照先大批后小批的顺序依次优化各批次初始备料控制方案； 步骤3. 4. 1 :设定停止准则参数：初始化不更新迭代次数参数为0,迭代次数参数为0 ; 步骤3. 4. 2 :通过交换邻域结构对当前批次中的板坯进行备料优化：对同批次中的两 个板坯组的编号进行交换，产生当前批次新的备料控制方案，之后调用步骤2. 3为该新的 批次备料控制方案对应的倒垛板坯决策出目标垛位进而产生吊机指令，并根据步骤3. 2对 该批次备料控制方案进行评价，得到综合备料指标； 步骤3. 4. 3 :根据综合备料指标对当前批次新的备料控制方案进行破禁检查，获取最 优方案，在备料优化过程中不断执行步骤3. 4. 2和3. 4. 3直到满足停止准则，具体包括以下 步骤： 步骤3. 4. 3. 1 :若当前批次新的备料控制方案在禁忌表中未被禁，则产生新的禁忌对 象，将该对象加入到禁忌表的末尾，同时将禁忌表中的第一个元素删除，保留该方案并更新 当前最优方案； 步骤3. 4. 3. 2 :若当前批次新的备料控制方案在禁忌表中被禁，则查看该方案的综合 备料指标是否优于历史最优方案的综合备料指标，若优于，则破禁，保留该方案并更新当前 最优方案，否则放弃该方案； 步骤3. 4. 3. 3 :判断是否满足停止准则，若不满足，则执行步骤3. 4. 2和步骤3. 4. 3 ;满 足，则执行步骤3. 4. 1对下一批次进行备料优化，直到对所有批次都完成优化，则执行步骤 3. 5 ； 停止准则包括两个条件： 条件1 :当迭代次数达到最大迭代次数的预设值； 条件2 :在多次破禁检查后，当前最优方案一直没有更新，则停止； 步骤3. 5 :当初始备料控制方案的所有批次都完成优化，则将所有批次优化备料控制 方案合并，得到最终的备料控制方案； 步骤4 :根据优化后得到的最终的备料控制方案通过吊机操作进行热轧计划备料。
【文档编号】G06Q10/08GK104091254SQ201410307353
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】唐立新, 葛沛鑫 申请人:东北大学