一种钢铁板坯库吊机运行的控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种钢铁板坯库吊机运行的控制方法，采集钢铁板坯库中钢铁板坯的吊机运行任务信息，根据钢铁板坯的吊机运行任务信息制定吊机运行初始控制方案，计算吊机运行初始控制方案完成所有吊机运行任务的总时间，将其作为历史最优的作业效率的评价指标，采用邻域搜索迭代方法对吊机运行初始控制方案进行优化，得到最终的吊机运行最优控制方案，将最终的吊机运行最优控制方案发送至吊机终端控制器进行操作，该方法通过合理安排吊机运行任务顺序，控制吊机运行路线，提高了吊机在钢铁板坯库的工作效率，降低钢铁板坯库的物流成本，不但满足了钢铁板坯库中安全性要求，同时加快钢铁板坯流通效率，进而提高了产线的生产效率。
【专利说明】一种钢铁板坯库吊机运行的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信息【技术领域】，具体涉及一种钢铁板坯库吊机运行的控制方法。
【背景技术】
[0002] 在钢铁企业炼钢连铸一热轧一体化生产模式下，钢铁板坯库作为连铸、热轧生 产工序间的缓冲环节，钢铁板坯在钢铁板坯库内的搬运、倒垛操作都是由吊机完成，其运行 效率的高低，直接影响着连铸-热轧的生产连续性和一体化生产的成本，吊机各个任务之 间空载行程是造成吊机资源浪费的主要原因。
[0003]目前钢铁企业的产品在各工序间的衔接都是通过运载工具来实现，而吊机是钢铁 企业中最为重要的一种运载工具。吊机设备的成本很昂贵，运行成本也很高，在吊机执行生 产任务过程中，可能存在空闲等待的时间，空载的时间，这些都在很大程度上影响的吊机的 工作效率，造成设备资源的浪费。生产计划下达至钢铁板坯库后，各个子库区的吊机分别对 其各自操作区域内被编入热轧计划的钢铁板坯进行取料操作。吊机提取钢铁板坯的一个任 务操作包括吊机从当前位置移至待提取钢铁板坯垛位处、提起障碍坯、将障碍坯移至其目 标垛位、放下障碍坯、空载至待提取钢铁板坯垛位处、提起待提取坯并运送至上料区、放下 待提取钢铁板坯等八个动作。
[0004] 国内大部分钢铁企业对于热轧钢铁板坯库的物流设备运行效率及物流成本没有 足够重视，目前企业生产过程中，主要存在以下几个问题：1)不同生产环节之间任务不能 交叉执行，都是先执行完一种类型的任务如入库操作再执行出库或者倒垛操作，这样会在 生产过程中吊机出现长时间的等待；2)生产现场大多是根据人工经验进行指导吊机的作 业，过分依赖人工的业务水平，缺乏定量性和科学性，使得任务堆积影响后续工艺生产的节 奏；3)吊机运行路线控制不合理，造成大量空载行程。一旦出现这些情况，不仅会对整个生 产线的工作效率造成影响，而且会大大增加设备的运行成本。使得热轧的生产效率（下游 工序）受到钢铁板坯库物流设备运行效率（上游工序）的制约，由于相邻工序衔接的不顺 畅，影响了热轧生产节奏。因此，为了充分利用企业现有的信息和设备资源，降低生产成本、 提高经济效益，设计一种可以提高吊机运行效率的控制方法势在必行。
[0005] 已有的专利"板坯库吊车自动吊运卡车坯出入库的方法（CN102616657B)"是人工 确定吊机打车小车位置及吊起放下高度作为吊车记录器记录的位置，然后吊机根据记录完 成，该发明只能对单一垛位的板坯进行操作；"吊车自动控制模式下夹取板坯的板坯信息检 测方法（201110033345) "该发明是在吊机夹取板坯的同时，对板坯的长度进行检测，然后对 比信息库中是否符合所需板坯的规格要求。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提出一种钢铁板坯库吊机运行的控制方法。
[0007] 本发明技术方案如下：
[0008] -种钢铁板坯库吊机运行的控制方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤1 :采集钢铁板坯库中钢铁板坯的吊机运行任务信息，包括钢铁板坯初始垛 位、钢铁板坯目标垛位、时间优先级，提取出具有时间优先级要求的吊机运行任务；
[0010] 步骤2 :根据钢铁板坯库中钢铁板坯的吊机运行任务信息对具有时间优先级要求 的吊机运行任务制定具有时间优先级要求的吊机运行控制方案；
[0011] 步骤2. 1 :通过现场GPS定位系统，读取吊机的初始位置，将吊机的初始位置与具 有时间优先级要求的吊机运行任务的钢铁板坯初始垛位进行比较，将距离吊机的初始位置 最近的吊机运行任务作为第一个执行的任务；
[0012] 步骤2.2 :按照钢铁板坯库中钢铁板坯的吊机运行任务信息的顺序，依次计算当 前确定的吊机运行任务的钢铁板坯目标垛位与待完成的具有时间优先级要求的吊机运行 任务的钢铁板坯初始垛位的距离，将该距离最小的吊机运行任务作为下一个执行的吊机运 行任务，若该最小距离所确定的下一个执行的吊机运行任务不止一个，则将第一个进行计 算的吊机运行任务作为下一个执行的吊机运行任务；
[0013] 步骤2. 3:判断当前确定的吊机运行任务是否为最后一个具有时间优先级要求的 吊机运行任务，若是，则将该吊机运行方案作为具有时间优先级要求的吊机运行控制方案， 否则，返回步骤2. 2 ;
[0014] 步骤3:根据钢铁板坯库中钢铁板坯的吊机运行任务信息对没有时间优先级要求 的吊机运行任务制定没有时间优先级要求的吊机运行控制方案；
[0015] 步骤3. 1 :按照钢铁板坯库中钢铁板坯的吊机运行任务信息的顺序，依次计算最 后一个具有时间优先级要求的吊机运行任务的钢铁板坯目标垛位与待完成的没有时间优 先级要求的吊机运行任务的钢铁板坯初始垛位的距离，将该距离最小的作为下一个执行的 吊机运行任务，若该最小距离所确定的下一个执行的吊机运行任务不止一个，则将第一个 进行计算的吊机运行任务作为下一个执行的吊机运行任务；
[0016] 步骤3.2 :判断当前确定的吊机运行任务是否为最后一个吊机运行任务，若是，则 该吊机运行任务方案作为没有时间优先级要求的吊机运行控制方案，否则，返回步骤3. 1 ;
[0017] 步骤4:将具有时间优先级要求的吊机运行控制方案和没有时间优先级要求的吊 机运行控制方案作为吊机运行初始控制方案；
[0018] 步骤5:计算吊机运行初始控制方案完成所有吊机运行任务的总时间，并将其作 为历史最优的作业效率的评价指标，即所有吊机运行任务的处理时间与各个吊机运行任务 之间空载运行时间之和；
[0019] 步骤6 :采用邻域搜索迭代方法分别对具有时间优先级要求的吊机运行任务和没 有时间优先级要求的吊机运行任务的初始控制方案进行优化；
[0020] 步骤6. 1 :设定邻域搜索迭代方法的最大迭代次数和最大评价指标不更新迭代次 数；
[0021] 步骤6.2 :建立吊机运行任务交换搜索操作记录，用于记录交换任意两个吊机运 行任务次序的操作，并设定吊机运行任务交换搜索操作记录的最大个数；
[0022] 步骤6. 3 :交换任意两个吊机运行任务的执行次序，产生吊机运行候选控制方案， 计算该吊机运行候选控制方案吊机作业效率的评价指标，记录迭代次数；
[0023] 步骤6.4:判断交换的两个吊机运行任务次序的操作是否在吊机运行任务交换搜 索操作记录中，若是，则执行步骤6.7,否则，执行步骤6.5 ;
[0024] 步骤6. 5 :将交换的两个吊机运行任务次序记录到吊机运行任务交换搜索操作记 录中，并判断该吊机运行任务交换搜索操作记录是否达到吊机运行任务交换搜索操作记录 的最大个数，若是，则将最早的记录吊机运行任务交换搜索操作记录删除；
[0025] 步骤6. 6 :判断当前吊机运行候选控制方案完成所有吊机运行任务的总时间是否 小于历史最优的作业效率的评价指标，若是，则将该吊机运行候选控制方案完成所有吊机 运行任务的总时间作为历史最优的作业效率的评价指标，该吊机运行候选方案作为历史最 优吊机运行控制方案，执行步骤6. 8,否则，记录评价指标不更新迭代次数，返回步骤6. 3 ;
[0026] 步骤6. 7 :判断当前吊机运行候选控制方案完成所有吊机运行任务的总时间是否 小于历史最优的作业效率的评价指标，若是，则将该交换的两个吊机运行任务次序的操作 从吊机运行任务交换搜索操作记录中删除，将该吊机运行候选控制方案完成所有吊机运行 任务的总时间作为历史最优的作业效率的评价指标，该吊机运行候选方案作为历史最优吊 机运行控制方案，返回步骤6. 3,否则，记录评价指标不更新迭代次数，返回步骤6. 3 ;
[0027] 步骤6.8 :判断记录的迭代次数是否达到最大迭代次数，若是，执行步骤6. 10,否 贝U，执行步骤6.9 ;
[0028] 步骤6. 9 :判断记录的评价指标不更新迭代次数是否达到最大评价指标不更新迭 代次数，若是，执行步骤6. 10,否则，执行步骤6. 3 ;
[0029] 步骤6. 10 :将当前历史最优吊机运行控制方案作为吊机运行最优控制方案；
[0030] 步骤6. 11 :对具有时间优先级要求的吊机运行任务和没有时间优先级要求的吊 机运行任务的初始控制方案均重复步骤6. 1-步骤6. 10,得到最终的吊机运行最优控制方 案；
[0031] 步骤7 :将最终的吊机运行最优控制方案发送至吊机终端控制器进行操作。
[0032] 本发明的有益效果：本发明一种钢铁板坯库吊机运行的控制方法，通过提供一种 科学的、安全的、低成本的控制方法，根据钢铁板坯库工作人员生产要求迅速生成最优吊机 控制方案，吊机设备操作优化；该方法通过合理安排吊机运行任务顺序，控制吊机运行路 线，提高了吊机在钢铁板坯库的工作效率，降低钢铁板坯库的物流成本，不但满足了钢铁板 坯库中安全性要求，同时加快钢铁板坯流通效率，进而提高了产线的生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0033] 图1为本发明【具体实施方式】中吊机吊取钢铁板坯操作示意图；
[0034] 图2为本发明【具体实施方式】中的钢铁板坯库吊机运行的控制方法的流程图；
[0035] 图3为本发明【具体实施方式】中的钢铁板坯库钢铁板坯布局示意图；
[0036] 图4为本发明【具体实施方式】中的采用邻域搜索迭代方法分别对吊机运行初始控 制方案进行优化的示意图。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图对本发明【具体实施方式】加以详细的说明。
[0038] 吊机提取钢铁板坯的一个任务操作包括吊机从当前位置移至待提取钢铁板坯垛 位处、提起障碍坯、将障碍坯移至其目标垛位、放下障碍坯、空载至待提取钢铁板坯垛位处、 提起待提取坯并运送至上料区、放下待提取钢铁板坯等八个动作，吊机吊取钢铁板坯操作 过程示意图如图1所示。
[0039] -种钢铁板坯库吊机运行的控制方法，如图2所示，包括以下步骤：
[0040] 步骤1 :采集钢铁板坯库中钢铁板坯的吊机运行任务信息，包括钢铁板坯初始垛 位、钢铁板坯目标垛位、时间优先级，提取出具有时间优先级要求的吊机运行任务。
[0041] 本实施方式中，实际钢铁板坯库布局如图3所示，该钢铁板坯库共有6个吊机，每 个吊机负责对应逻辑区域进行生产操作，本实施方式中选取4#号吊机负责的钢铁板坯库 逻辑子库区进行生产操作，从数据库中读取钢铁板坯信息和吊机运行任务信息，本实施方 式中，具体的数据如下：
[0042] 本实施方式中钢铁板述的信息包括：钢铁板述号、出钢记号、合同号、材料状态和 垛位号，如表1所示：
[0043] 表1钢铁板述的信息表
[0044]
【权利要求】
1. 一种钢铁板坯库吊机运行的控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1:采集钢铁板坯库中钢铁板坯的吊机运行任务信息，包括钢铁板坯初始垛位、钢 铁板坯目标垛位、时间优先级，提取出具有时间优先级要求的吊机运行任务； 步骤2 :根据钢铁板坯库中钢铁板坯的吊机运行任务信息对具有时间优先级要求的吊 机运行任务制定具有时间优先级要求的吊机运行控制方案； 步骤3 :根据钢铁板坯库中钢铁板坯的吊机运行任务信息对没有时间优先级要求的吊 机运行任务制定没有时间优先级要求的吊机运行控制方案； 步骤4 :将具有时间优先级要求的吊机运行控制方案和没有时间优先级要求的吊机运 行控制方案作为吊机运行初始控制方案； 步骤5 :计算吊机运行初始控制方案完成所有吊机运行任务的总时间，并将其作为历 史最优的作业效率的评价指标，即所有吊机运行任务的处理时间与各个吊机运行任务之间 空载运行时间之和； 步骤6 :采用邻域搜索迭代方法分别对具有时间优先级要求的吊机运行任务和没有时 间优先级要求的吊机运行任务的初始控制方案进行优化； 步骤6. 1 :设定邻域搜索迭代方法的最大迭代次数和最大评价指标不更新迭代次数； 步骤6. 2 :建立吊机运行任务交换搜索操作记录，用于记录交换任意两个吊机运行任 务次序的操作，并设定吊机运行任务交换搜索操作记录的最大个数； 步骤6. 3 :交换任意两个吊机运行任务的执行次序，产生吊机运行候选控制方案，计算 该吊机运行候选控制方案吊机作业效率的评价指标，记录迭代次数； 步骤6. 4 :判断交换的两个吊机运行任务次序的操作是否在吊机运行任务交换搜索操 作记录中，若是，则执行步骤6. 7,否则，执行步骤6. 5 ; 步骤6. 5 :将交换的两个吊机运行任务次序记录到吊机运行任务交换搜索操作记录 中，并判断该吊机运行任务交换搜索操作记录是否达到吊机运行任务交换搜索操作记录的 最大个数，若是，则将最早的记录吊机运行任务交换搜索操作记录删除； 步骤6. 6 :判断当前吊机运行候选控制方案完成所有吊机运行任务的总时间是否小于 历史最优的作业效率的评价指标，若是，则将该吊机运行候选控制方案完成所有吊机运行 任务的总时间作为历史最优的作业效率的评价指标，该吊机运行候选方案作为历史最优吊 机运行控制方案，执行步骤6. 8,否则，记录评价指标不更新迭代次数，返回步骤6. 3 ; 步骤6. 7 :判断当前吊机运行候选控制方案完成所有吊机运行任务的总时间是否小于 历史最优的作业效率的评价指标，若是，则将该交换的两个吊机运行任务次序的操作从吊 机运行任务交换搜索操作记录中删除，将该吊机运行候选控制方案完成所有吊机运行任务 的总时间作为历史最优的作业效率的评价指标，该吊机运行候选方案作为历史最优吊机运 行控制方案，返回步骤6. 3,否则，记录评价指标不更新迭代次数，返回步骤6. 3 ; 步骤6. 8 :判断记录的迭代次数是否达到最大迭代次数，若是，执行步骤6. 10,否则，执 行步骤6. 9 ; 步骤6. 9 :判断记录的评价指标不更新迭代次数是否达到最大评价指标不更新迭代次 数，若是，执行步骤6. 10,否则，执行步骤6. 3 ; 步骤6. 10 :将当前历史最优吊机运行控制方案作为吊机运行最优控制方案； 步骤6. 11 :对具有时间优先级要求的吊机运行任务和没有时间优先级要求的吊机运 行任务的初始控制方案均重复步骤6. 1-步骤6. 10,得到最终的吊机运行最优控制方案； 步骤7 :将最终的吊机运行最优控制方案发送至吊机终端控制器进行操作。
2. 根据权利要求1所述的一种钢铁板坯库吊机运行的控制方法，其特征在于，所述的 步骤2包括以下步骤： 步骤2. 1 :通过现场GPS定位系统，读取吊机的初始位置，将吊机的初始位置与具有时 间优先级要求的吊机运行任务的钢铁板坯初始垛位进行比较，将距离吊机的初始位置最近 的吊机运行任务作为第一个执行的任务； 步骤2. 2 :按照钢铁板坯库中钢铁板坯的吊机运行任务信息的顺序，依次计算当前确 定的吊机运行任务的钢铁板坯目标垛位与待完成的具有时间优先级要求的吊机运行任务 的钢铁板坯初始垛位的距离，将该距离最小的吊机运行任务作为下一个执行的吊机运行任 务，若该最小距离所确定的下一个执行的吊机运行任务不止一个，则将第一个进行计算的 吊机运行任务作为下一个执行的吊机运行任务； 步骤2. 3 :判断当前确定的吊机运行任务是否为最后一个具有时间优先级要求的吊机 运行任务，若是，则将该吊机运行方案作为具有时间优先级要求的吊机运行控制方案，否 贝U，返回步骤2. 2。
3. 根据权利要求1所述的一种钢铁板坯库吊机运行的控制方法，其特征在于，所述的 步骤3包括以下步骤： 步骤3. 1 :按照钢铁板坯库中钢铁板坯的吊机运行任务信息的顺序，依次计算最后一 个具有时间优先级要求的吊机运行任务的钢铁板坯目标垛位与待完成的没有时间优先级 要求的吊机运行任务的钢铁板坯初始垛位的距离，将该距离最小的作为下一个执行的吊机 运行任务，若该最小距离所确定的下一个执行的吊机运行任务不止一个，则将第一个进行 计算的吊机运行任务作为下一个执行的吊机运行任务； 步骤3. 2 :判断当前确定的吊机运行任务是否为最后一个吊机运行任务，若是，则该吊 机运行任务方案作为没有时间优先级要求的吊机运行控制方案，否则，返回步骤3. 1。
【文档编号】B66C13/16GK104444821SQ201410581553
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】唐立新, 赵国栋 申请人:东北大学