CN104573956A - 一种钢铁企业板坯资源精准分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钢铁企业板坯资源精准分配方法，包括：对钢铁企业热轧前库无委托板坯与合同进行分组；判断每个无委托板坯合同组内板坯与合同的可分配关系；计算无委托板坯与合同的分配成本目标约束；将无委托板坯分配给合同，形成无委托板坯与合同分配方案；将未包含在无委托板坯与合同分配方案中的无委托板坯进行聚类形成虚拟合同生成方案，并下发至钢铁企业制造执行***。本发明解决了钢铁企业中存在的无委托板坯库存高、无委托板坯利用率低导致的库存成本高、板坯切损量大等问题，提高了无委托板坯的利用率，同时减少重复炼钢造成的大量的能源浪费，降低了板坯切损量及库存量，为企业节省大量的生产和存储成本。
Description
技术领域
本发明属于信息技术领域，具体涉及一种钢铁企业板坯资源精准分配方法。
背景技术
钢铁企业的工艺流程分为炼铁区、炼钢区、铸造区及轧钢区四个区域，其主要工艺流程是：(1)在炼铁区，矿石经烧结机加工成烧结矿，焦煤经焦炉加工成焦炭，两者经高炉冶炼成铁水，其过程是将粉状原料转化成液态产品；(2)在炼钢区，铁水经转炉冶炼和炉外精炼成钢水，其生产过程中生产原料及产品均为液态物质；(3)在铸造区，铸造方式分为连续浇铸及模铸两种，钢水一方面经连铸机铸成板坯，供给热轧机，另一方面，经模铸成钢锭，供给初轧机，铸造过程是将液态原料转为固态产品；(4)轧钢区主要分为三个子区即初轧子区、热轧子区及冷轧子区，在初轧子区，通过初轧机将钢锭生产成板、方、管坯，并将钢管坯经钢管轧机生产成各类或各种规格的钢管，初轧板坯也可供热轧机生产成板卷；在热轧子区，板坯经过热轧机生产为热轧板卷及钢板等；在冷轧子区，将热轧板卷经冷轧机生产成冷轧板卷。整个轧钢过程中的生产原料及产品均为固态钢件。
板坯是钢铁生产过程中连接液态生产和固态生产的重要的中间产品，在理想情况下，炼钢连铸工序生产出的板坯全部用于加工客户需求的产品，但是由于炼铁、炼钢环节生产设备大，启动及运行成本高，多数钢铁企业在这两个环节以追求产能最大化为主要生产目标，导致大量无委托板坯的产生。另外，上游生产设备故障导致不符合用户合同要求的板坯(如板坯化学成分不符或板坯规格不符等)产出，及下游工序无委托材料的优先匹配造成的合同超量，都会导致无委托板坯的产生。无委托板坯的存在对于钢铁企业生产和运作造成了诸多不利影响，如增加板坯库的库存成本，增加重复炼钢，延长生产周期等。对于大量的库存无委托板坯，钢铁生产企业一般采用将无委托板坯分配给生产合同的方式对其加以利用，如果无委托板坯不能够完全分配给生产合同，则为了快速降低库存，钢铁企业将剩余的无委托板坯按照宽度及钢级属性组成虚拟合同进行生产。目前钢铁企业大多采用人工基于经验进行无委托板坯的分配及虚拟合同的制定，由于人工的局限性使得钢铁企业无委托板坯利用率低，进而导致库存成本高、板坯切损量高等问题，从而增加了钢铁企业的生产成本。因此，如何有效降低热轧前库的无委托板坯库存，提高无委托板坯利用率，从而对于减少资源浪费、降低生产与库存成本，成为困扰钢铁企业的技术难题。
国内外已有一些文献对板坯匹配问题进行了相关研究。Vasko等(F.J.Vasko,M.L.Cregger,K.L.Stott,L.R.Woodyatt.Assigning slabs to orders:An example of appropriate model formulation.Computers&Industrial Engineering.1994.26:797-800)和Dawande等(M.Sawande,J.Kalagnanam,H.S.Lee,C.Reddy,S.Siegel,M.Trumbo.The Slab-Design Problem in the SteelIndustry.Interfaces.2004.34-215-225)研究了将板坯分配给合同的匹配问题，其中板坯可以分割成多个分给不同的合同。胡琨元等(胡琨元,朱云龙,汪定伟.《自适应PBIL算法求解合同优化匹配问题》.***工程.2004.22:87-91)研究了合同与库存材料的优化匹配问题，在该问题中没有考虑钢铁生产的实际约束。田志波等(田志波,唐立新,任一鸣,赵永明,邬成新.基于合成邻域的蚁群算法求解无委托板坯匹配问题.自动化学报.2009.35:186-192)研究了钢铁企业剩余板坯与合同的匹配问题。
Tang等(L.X.Tang,J.X.Luo,J.Y.Liu.Modelling and a Tabu Search Solution for the SlabReallocation Problem in Steel Industry)申请号为201210101494.3的中国专利“一种提高钢铁企业板坯利用率的板坯与合同转用匹配方法”)研究了两种类型的单一产线的板坯转用匹配方法，分别设计了不同的智能算法进行求解。唐立新等申请号为“201210073591.6”的中国专利“热轧板坯前库剩余板坯的分配方法及装置”均研究了单一产线的剩余板坯匹配方法。
上述方法及发明均是将板坯分配给合同，没有考虑当以后合同不能消化无委托板坯时，如何将无委托板坯组成虚拟合同从而快速降低无委托库存。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种钢铁企业板坯资源精准分配方法。
本发明的技术方案是：
一种钢铁企业板坯资源精准分配方法，包括以下步骤：
步骤1：按照钢级对钢铁企业热轧前库无委托板坯与合同进行分组，得到多个无委托板坯合同组；
步骤2：依据板坯-合同规格匹配判据，判断每个无委托板坯合同组内板坯与合同的可分配关系，即判断给定无委托板坯与指定合同是否匹配，若无委托板坯合同组内无委托板坯与合同符合板坯-合同规格匹配判据，则该无委托板坯与合同存在可分配关系，构成一个无委托板坯合同对，否则，该无委托板坯与合同不存在可分配关系；
板坯-合同规格匹配判据：
1)当无委托板坯的钢级与合同所需的钢级相同或存在钢级优充关系时，称无委托板坯与合同钢级匹配；
2)当无委托板坯的宽度在合同规定的板坯宽度上限和板坯宽度下限之间时，称无委托板坯与合同宽度匹配；
3)当无委托板坯的重量在合同规定的重量上限和重量下限之间时，称无委托板坯与合同重量匹配；
4)当无委托板坯的长度在合同规定的长度上限和长度下限之间时，称无委托板坯与合同长度匹配；
5)每个合同都有指定的热轧产线，匹配给合同的无委托板坯需要在合同指定的卷取机进行卷取操作，无委托板坯的重量不可超出卷取机的承重极限，当无委托板坯的重量在合同指定的卷取机的承重极限内时，称无委托板坯与合同极限重量匹配；
步骤3：计算无委托板坯与合同的分配成本目标约束，包括无委托板坯量未分配成本目标、分配规格差异成本目标和合同的完整性成本目标；若当前合同符合合同完整性判据，则计算无委托板坯量未分配成本和分配规格差异成本，若当前合同不符合合同完整性判据，则计算无委托板坯量未分配成本、分配规格差异成本和合同的完整性成本；
所述的合同完整性判据是：
钢铁企业允许合同在交货时存在欠量或超量，但要控制在客户允许的超欠量范围内；在分配板坯时，根据合同的订货公差上限和定货公差下限来确定是否完整，即：分配给合同的板坯与合同原有的板坯总重量与合同订货量之间的差值在定货公差上限、定货公差下限之间，且多出合同订货量的值最多不能超过合同内任意一个板坯的重量；
订货公差即交货量与订货量之差；
无委托板坯未分配成本目标即通过最小化无委托板坯量未分配成本来提高无委托板坯的分配量；
分配规格差异成本目标即通过最小化分配规格差异成本，降低板坯的钢级、宽度、重量、长度和毫米单重与合同要求之间的差异；
合同的完整性成本目标即最小化合同的完整性成本即最大化完整合同份数、最小化合同欠量及超量在客户允许范围内，合同的完整性即合同既不存在欠量也不存在超量的合同；
步骤4：根据无委托板坯与合同的可分配关系及无委托板坯与合同的分配成本，将无委托板坯分配给合同，形成无委托板坯与合同分配方案；
步骤4.1：根据各无委托板坯与合同的可分配关系确定无委托板坯与合同的可分配关系集合；
步骤4.2：根据无委托板坯与合同的可分配关系确定无委托板坯与合同分配初始方案；
步骤4.2.1：根据无委托板坯与合同的分配成本，选择无委托板坯与合同的可分配关系集合中权重最小的无委托板坯与合同的可分配关系作为初始访问节点，并将其加入可行无委托板坯与合同分配初始方案中；
步骤4.2.2：如果将所选择的无委托板坯与合同的可分配关系中的无委托板坯分配给合同后合同满足合同需求量约束，则将涉及相同板坯的无委托板坯与合同的可分配关系从无委托板坯与合同的可分配关系集合中删除；如果不满足合同需求量约束，则以涉及该合同的分配成本最小的无委托板坯与合同的可分配关系作为下一访问节点，直至满足合同完整性判据或无委托板坯与合同的可分配关系集合中无涉及该合同的匹配关系为止，此时，将涉及该合同的无委托板坯与合同的可分配关系从无委托板坯与合同的可分配关系集合中删除，并得到无委托板坯与合同分配初始方案；
其中，合同需求量约束是指分配给合同的板坯与合同原有的板坯总重量与合同订货量之间的差值小于定货公差上限，且多出合同订货量的值最多不能超过合同内任意一个板坯的重量；
步骤4.2.3：重复步骤4.2.2，依次选择下一访问节点，直到无委托板坯与合同的可分配关系集合为空；
步骤4.2.4：重复步骤4.2.2～步骤4.2.3，随机产生新的初始访问节点进而产生若干个无委托板坯与合同分配初始方案；
步骤4.3：分别计算各无委托板坯与合同分配初始方案中的无委托板坯与合同的分配成本，将分配成本最小的无委托板坯与合同分配初始方案作为当前无委托板坯与合同分配方案；
步骤4.4：选择当前无委托板坯与合同分配方案中的任一无委托板坯与合同分配关系，分别计算将该分配关系中的板坯与当前无委托板坯与合同分配方案中其他分配关系中的板坯进行交换后的分配成本；
步骤4.5：如果交换后的分配成本小于当前无委托板坯与合同分配方案的分配成本，则执行该交换，将交换后的分配方案作为当前无委托板坯与合同分配方案；否则，维持当前无委托板坯与合同分配方案；
步骤4.6：重复步骤4.6～步骤4.5，直到任意一交换后的分配方案的分配成本均大于等于当前无委托板坯与合同分配方案，执行步骤4.5；
步骤4.7：选择未包含在当前无委托板坯与合同分配方案中的任一无委托板坯，分别计算将该板坯分配给当前无委托板坯与合同分配方案所包含的合同后的分配成本；
步骤4.8：如果分配后的无委托板坯与合同分配方案的分配成本小于当前无委托板坯与合同分配方案的分配成本，则执行此分配，将分配后的无委托板坯与合同分配方案作为当前无委托板坯与合同分配方案；否则，维持当前无委托板坯与合同分配方案；
步骤4.9：重复步骤4.7～步骤4.8，直到任一分配后的无委托板坯与合同分配方案的分配成本均大于等于当前无委托板坯与合同分配方案，则当前无委托板坯与合同分配方案为最终的无委托板坯与合同分配方案；
步骤5：将未包含在无委托板坯与合同分配方案中的无委托板坯进行聚类，形成虚拟合同生成方案；
步骤6：将无委托板坯与合同分配方案和虚拟合同生成方案构成钢铁企业板坯资源精准分配方案，下发至钢铁企业制造执行***，完成钢铁企业板坯资源精准分配。
所述步骤1根据钢级对钢铁企业热轧前库无委托板坯与合同进行分组，具体步骤如下：
步骤1.1：令钢级子集g＝1，从钢级集合中选择一个钢级，并将其从钢级集合中删除，将该钢级放入到钢级子集g中，如果钢级集合为空，则执行步骤1.4，否则执行步骤1.2；
步骤1.2：从钢级集合中选择与钢级子集g中钢级存在钢级优充关系的钢级，并将其从钢级集合中删除，将该钢级加入到钢级子集g中；
钢级优充关系是指在匹配板坯时某一个钢级与另一个钢级之间的可替代关系；
步骤1.3：当钢级集合中没有与钢级子集g中的钢级存在优充关系的钢级时，新增加一个钢级子集，即g＝g+1，返回步骤1.1；
步骤1.4：将钢级属于同一钢级子集的合同和板坯分到同一组。
所述步骤5将未包含在无委托板坯与合同分配方案中的无委托板坯进行聚类，形成虚拟合同生成方案，具体步骤如下：
步骤5.1：将无委托板坯按照轧制宽度下限值从小到大的顺序排序，并对板坯从1开始编号，直到h，令所有板坯的聚类号为0；
步骤5.2：将各无委托板坯的轧制宽度上限和下限值从小到大进行排序，若轧制宽度值相同，则按照轧制宽度下限值在前、轧制宽度上限值在后进行排序，形成无委托板坯轧制宽度序列；
步骤5.3：对无委托板坯轧制宽度序列中的轧制宽度值从1开始进行编号，令Wi表示无委托板坯轧制宽度序列中第i个轧制宽度值，令轧制宽度值序号i＝1；
步骤5.4：寻找Wi后面的第一个轧制宽度上限值Wk；
步骤5.5：将Wi到Wk之间的轧制宽度值对应的板坯的聚类号设为Wi所对应的板坯编号，则该聚类的最小轧制宽度为Wi到Wk之间的最大轧制宽度下限，该聚类的最大轧制宽度为Wk即Wi后面的第一个轧制宽度上限；从无委托板坯轧制宽度序列中删除这些轧制宽度下限和轧制宽度下限，若无委托板坯轧制宽度序列不为空，则执行步骤5.3，否则执行步骤5.6；
步骤5.6：将具有相同聚类号的板坯形成一个虚拟合同生成方案。
有益效果：
本发明解决了钢铁企业中存在的无委托板坯库存高、无委托板坯利用率低导致的库存成本高、板坯切损量大等问题，实现了板坯资源的精准分配，提高了无委托板坯的利用率，同时减少重复炼钢造成的大量的能源浪费，降低了板坯切损量及库存量，为企业节省大量的生产和存储成本，本发明在将剩余无委托板坯分配给合同外，还将合同不能消化的剩余无委托板坯组成虚拟合同，实现板坯的精准分配。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的钢铁企业板坯资源精准分配方法流程图；
图2是本发明具体实施方式的按照钢级对钢铁企业热轧前库无委托板坯与合同进行分组的流程图；
图3是本发明具体实施方式的将无委托板坯分配给合同形成无委托板坯与合同分配方案的流程图；
图4是本发明具体实施方式的根据无委托板坯与合同的可分配关系确定无委托板坯与合同分配初始方案流程图；
图5是本发明具体实施方式的将未包含在无委托板坯与合同分配方案中的无委托板坯进行聚类形成虚拟合同生成方案流程图；
图6是本发明具体实施方式的剩余无委托板坯组批过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
一种钢铁企业板坯资源精准分配方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：按照钢级对钢铁企业热轧前库无委托板坯与合同进行分组，得到多个无委托板坯合同组，具体步骤如图2所示；
步骤1.1：令钢级子集g＝1，从钢级集合中选择一个钢级，并将其从钢级集合中删除，将该钢级放入到钢级子集g中，如果钢级集合为空，则执行步骤1.4，否则执行步骤1.2；
步骤1.2：从钢级集合中选择与钢级子集g中钢级存在钢级优充关系的钢级，并将其从钢级集合中删除，将该钢级加入到钢级子集g中；
钢级优充关系是指在匹配板坯时某一个钢级与另一个钢级之间的可替代关系；
步骤1.3：当钢级集合中没有与钢级子集g中的钢级存在优充关系的钢级时，新增加一个钢级子集，即g＝g+1，返回步骤1.1；
步骤1.4：将钢级属于同一钢级子集的合同和板坯分到同一组。
步骤2：依据板坯-合同规格匹配判据，判断每个无委托板坯合同组内板坯与合同的可分配关系，即判断给定无委托板坯与指定合同是否匹配，若无委托板坯合同组内无委托板坯与合同符合板坯-合同规格匹配判据，则该无委托板坯与合同存在可分配关系，构成一个无委托板坯合同对，否则，该无委托板坯与合同不存在可分配关系；
板坯-合同规格匹配判据：
1)当无委托板坯的钢级与合同所需的钢级相同或存在钢级优充关系时，称无委托板坯与合同钢级匹配；
2)当无委托板坯的宽度在合同规定的板坯宽度上限和板坯宽度下限之间时，称无委托板坯与合同宽度匹配；
3)当无委托板坯的重量在合同规定的重量上限和重量下限之间时，称无委托板坯与合同重量匹配；
4)当无委托板坯的长度在合同规定的长度上限和长度下限之间时，称无委托板坯与合同长度匹配；
5)每个合同都有指定的热轧产线，匹配给合同的无委托板坯需要在合同指定的卷取机进行卷取操作，无委托板坯的重量不可超出卷取机的承重极限，当无委托板坯的重量在合同指定的卷取机的承重极限内时，称无委托板坯与合同极限重量匹配；
步骤3：计算无委托板坯与合同的分配成本目标约束，包括无委托板坯量未分配成本目标、分配规格差异成本目标和合同的完整性成本目标；若当前合同符合合同完整性判据，则计算无委托板坯量未分配成本和分配规格差异成本，若当前合同不符合合同完整性判据，则计算无委托板坯量未分配成本、分配规格差异成本和合同的完整性成本；
所述的合同完整性判据是：
钢铁企业允许合同在交货时存在欠量或超量，但要控制在客户允许的超欠量范围内；在分配板坯时，根据合同的订货公差上限和定货公差下限来确定是否完整，即：分配给合同的板坯与合同原有的板坯总重量与合同订货量之间的差值在定货公差上限、定货公差下限之间，且多出合同订货量的值最多不能超过合同内任意一个板坯的重量；
订货公差即交货量与订货量之差；
无委托板坯未分配成本目标即通过最小化无委托板坯量未分配成本来提高无委托板坯的分配量；
分配规格差异成本目标即通过最小化分配规格差异成本，降低板坯的钢级、宽度、重量、长度和毫米单重与合同要求之间的差异；
合同的完整性成本目标即最小化合同的完整性成本即最大化完整合同份数、最小化合同欠量及超量在客户允许范围内，合同的完整性即合同既不存在欠量也不存在超量的合同；
步骤4：根据无委托板坯与合同的可分配关系及无委托板坯与合同的分配成本，将无委托板坯分配给合同，形成无委托板坯与合同分配方案，如图3所示；
步骤4.1：根据各无委托板坯与合同的可分配关系确定无委托板坯与合同的可分配关系集合；
无委托板坯与合同的可分配关系(i,j)表示板坯i分配给合同j，确定可分配板坯与合同的分配关系(i,j)的集合为A。
步骤4.2：根据无委托板坯与合同的可分配关系确定无委托板坯与合同分配初始方案S，如图4所示；
分配方案为S由板坯与合同的分配关系组成，备选无委托板坯与合同的分配关系集合为C；令分配方案S不包含任何无委托板坯与合同的分配关系，C包含所有的板坯与合同的分配关系，即C＝A。
步骤4.2.1：根据无委托板坯与合同的分配成本，选择无委托板坯与合同的可分配关系集合中权重最小的无委托板坯与合同的可分配关系作为初始访问节点，并将其加入可行无委托板坯与合同分配初始方案中；
步骤4.2.2：如果将所选择的无委托板坯与合同的可分配关系中的无委托板坯分配给合同后合同满足合同需求量约束，则将涉及相同板坯的无委托板坯与合同的可分配关系从无委托板坯与合同的可分配关系集合中删除；如果不满足合同需求量约束，则以涉及该合同的分配成本最小的无委托板坯与合同的可分配关系作为下一访问节点，直至满足合同完整性判据或无委托板坯与合同的可分配关系集合中无涉及该合同的匹配关系为止，此时，将涉及该合同的无委托板坯与合同的可分配关系从无委托板坯与合同的可分配关系集合中删除，并得到无委托板坯与合同分配初始方案；
其中，合同需求量约束是指分配给合同的板坯与合同原有的板坯总重量与合同订货量之间的差值小于定货公差上限，且多出合同订货量的值最多不能超过合同内任意一个板坯的重量；
步骤4.2.3：重复步骤4.2.2，依次选择下一访问节点，直到无委托板坯与合同的可分配关系集合为空，即C＝φ；
步骤4.2.4：重复步骤4.2.2～步骤4.2.3，随机产生新的初始访问节点进而产生若干个无委托板坯与合同分配初始方案；
步骤4.3：分别计算各无委托板坯与合同分配初始方案中的无委托板坯与合同的分配成本，将分配成本最小的无委托板坯与合同分配初始方案作为当前无委托板坯与合同分配方案；
步骤4.4：选择当前无委托板坯与合同分配方案中的任一无委托板坯与合同分配关系，分别计算将该分配关系中的板坯与当前无委托板坯与合同分配方案中其他分配关系中的板坯进行交换后的分配成本；
步骤4.5：如果交换后的分配成本小于当前无委托板坯与合同分配方案的分配成本，则执行该交换，将交换后的分配方案作为当前无委托板坯与合同分配方案；否则，维持当前无委托板坯与合同分配方案；
步骤4.6：重复步骤4.3～步骤4.5，直到任意一交换后的分配方案的分配成本均大于等于当前无委托板坯与合同分配方案，执行步骤4.5；
步骤4.7：选择未包含在当前无委托板坯与合同分配方案中的任一无委托板坯，分别计算将该板坯分配给当前无委托板坯与合同分配方案所包含的合同后的分配成本；
步骤4.8：如果分配后的无委托板坯与合同分配方案的分配成本小于当前无委托板坯与合同分配方案的分配成本，则执行此分配，将分配后的无委托板坯与合同分配方案作为当前无委托板坯与合同分配方案；否则，维持当前无委托板坯与合同分配方案；
步骤4.9：重复步骤4.7～步骤4.8，直到任一分配后的无委托板坯与合同分配方案的分配成本均大于等于当前无委托板坯与合同分配方案，则当前无委托板坯与合同分配方案为最终的无委托板坯与合同分配方案；
步骤5：将未包含在无委托板坯与合同分配方案中的无委托板坯进行聚类，形成虚拟合同生成方案，如图5所示；
步骤5.1：将无委托板坯按照轧制宽度下限值从小到大的顺序排序，并对板坯从1开始编号，直到h，令所有板坯的聚类号为0；
步骤5.2：将各无委托板坯的轧制宽度上限和下限值从小到大进行排序，若轧制宽度值相同，则按照轧制宽度下限值在前、轧制宽度上限值在后进行排序，形成无委托板坯轧制宽度序列；
步骤5.3：对无委托板坯轧制宽度序列中的轧制宽度值从1开始进行编号，令Wi表示无委托板坯轧制宽度序列中第i个轧制宽度值，令轧制宽度值序号i＝1；
步骤5.4：寻找Wi后面的第一个轧制宽度上限值Wk；
步骤5.5：将Wi到Wk之间的轧制宽度值对应的板坯的聚类号设为Wi所对应的板坯编号，则该聚类的最小轧制宽度为Wi到Wk之间的最大轧制宽度下限，该聚类的最大轧制宽度为Wk即Wi后面的第一个轧制宽度上限；从无委托板坯轧制宽度序列中删除这些轧制宽度下限和轧制宽度下限，若无委托板坯轧制宽度序列不为空，则执行步骤5.3，否则执行步骤5.6；
步骤5.6：将具有相同聚类号的板坯形成一个虚拟合同生成方案。
步骤6：将无委托板坯与合同分配方案和虚拟合同生成方案构成钢铁企业板坯资源精准分配方案，下发至钢铁企业制造执行***，完成钢铁企业板坯资源精准分配。
如图6所示的剩余无委托板坯组批过程中，每个水平线段端点代表一个板坯的宽度下限上限值，该图表示有四个板坯需要聚类。按照上述规则，最后产生两个聚类，第一个和第二个为第一个聚类，第三个和第四个为第二个聚类。
采用4组实际数据对本发明所提出方法进行测试，并与人工方法所得结果比较，如表1所示。其中，第1列表示数据组别，第2列表示数据规模；第3-6列表示本方法所得各个指标与人工结果的偏差，偏差计算方法为(本方法所得指标-人工方法所得指标)/人工方法所得指标；第7列为本方法运行时间。可以看出，所提出方法得到的各项指标相对于人工结果均有较大下降，求解时间也在可接受范围内，满足了实际生产方面的要求。
表1 实际数据测试结果
Claims (3)
1.一种钢铁企业板坯资源精准分配方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：按照钢级对钢铁企业热轧前库无委托板坯与合同进行分组，得到多个无委托板坯合同组；
步骤2：依据板坯-合同规格匹配判据，判断每个无委托板坯合同组内板坯与合同的可分配关系，即判断给定无委托板坯与指定合同是否匹配，若无委托板坯合同组内无委托板坯与合同符合板坯-合同规格匹配判据，则该无委托板坯与合同存在可分配关系，构成一个无委托板坯合同对，否则，该无委托板坯与合同不存在可分配关系；
板坯-合同规格匹配判据：
1)当无委托板坯的钢级与合同所需的钢级相同或存在钢级优充关系时，称无委托板坯与合同钢级匹配；
2)当无委托板坯的宽度在合同规定的板坯宽度上限和板坯宽度下限之间时，称无委托板坯与合同宽度匹配；
3)当无委托板坯的重量在合同规定的重量上限和重量下限之间时，称无委托板坯与合同重量匹配；
4)当无委托板坯的长度在合同规定的长度上限和长度下限之间时，称无委托板坯与合同长度匹配；
5)每个合同都有指定的热轧产线，匹配给合同的无委托板坯需要在合同指定的卷取机进行卷取操作，无委托板坯的重量不可超出卷取机的承重极限，当无委托板坯的重量在合同指定的卷取机的承重极限内时，称无委托板坯与合同极限重量匹配；
步骤3：计算无委托板坯与合同的分配成本目标约束，包括无委托板坯量未分配成本目标、分配规格差异成本目标和合同的完整性成本目标；若当前合同符合合同完整性判据，则计算无委托板坯量未分配成本和分配规格差异成本，若当前合同不符合合同完整性判据，则计算无委托板坯量未分配成本、分配规格差异成本和合同的完整性成本；
所述的合同完整性判据是：
钢铁企业允许合同在交货时存在欠量或超量，但要控制在客户允许的超欠量范围内；在分配板坯时，根据合同的订货公差上限和定货公差下限来确定是否完整，即：分配给合同的板坯与合同原有的板坯总重量与合同订货量之间的差值在定货公差上限、定货公差下限之间，且多出合同订货量的值最多不能超过合同内任意一个板坯的重量；
订货公差即交货量与订货量之差；
无委托板坯未分配成本目标即通过最小化无委托板坯量未分配成本来提高无委托板坯的分配量；
分配规格差异成本目标即通过最小化分配规格差异成本，降低板坯的钢级、宽度、重量、长度和毫米单重与合同要求之间的差异；
合同的完整性成本目标即最小化合同的完整性成本即最大化完整合同份数、最小化合同欠量及超量在客户允许范围内，合同的完整性即合同既不存在欠量也不存在超量的合同；
步骤4：根据无委托板坯与合同的可分配关系及无委托板坯与合同的分配成本，将无委托板坯分配给合同，形成无委托板坯与合同分配方案；
步骤4.1：根据各无委托板坯与合同的可分配关系确定无委托板坯与合同的可分配关系集合；
步骤4.2：根据无委托板坯与合同的可分配关系确定无委托板坯与合同分配初始方案；
步骤4.2.1：根据无委托板坯与合同的分配成本，选择无委托板坯与合同的可分配关系集合中权重最小的无委托板坯与合同的可分配关系作为初始访问节点，并将其加入可行无委托板坯与合同分配初始方案中；
步骤4.2.2：如果将所选择的无委托板坯与合同的可分配关系中的无委托板坯分配给合同后合同满足合同需求量约束，则将涉及相同板坯的无委托板坯与合同的可分配关系从无委托板坯与合同的可分配关系集合中删除；如果不满足合同需求量约束，则以涉及该合同的分配成本最小的无委托板坯与合同的可分配关系作为下一访问节点，直至满足合同完整性判据或无委托板坯与合同的可分配关系集合中无涉及该合同的匹配关系为止，此时，将涉及该合同的无委托板坯与合同的可分配关系从无委托板坯与合同的可分配关系集合中删除，并得到无委托板坯与合同分配初始方案；
其中，合同需求量约束是指分配给合同的板坯与合同原有的板坯总重量与合同订货量之间的差值小于定货公差上限，且多出合同订货量的值最多不能超过合同内任意一个板坯的重量；
步骤4.2.3：重复步骤4.2.2，依次选择下一访问节点，直到无委托板坯与合同的可分配关系集合为空；
步骤4.2.4：重复步骤4.2.2～步骤4.2.3，随机产生新的初始访问节点进而产生若干个无委托板坯与合同分配初始方案；
步骤4.3：分别计算各无委托板坯与合同分配初始方案中的无委托板坯与合同的分配成本，将分配成本最小的无委托板坯与合同分配初始方案作为当前无委托板坯与合同分配方案；
步骤4.4：选择当前无委托板坯与合同分配方案中的任一无委托板坯与合同分配关系，分别计算将该分配关系中的板坯与当前无委托板坯与合同分配方案中其他分配关系中的板坯进行交换后的分配成本；
步骤4.5：如果交换后的分配成本小于当前无委托板坯与合同分配方案的分配成本，则执行该交换，将交换后的分配方案作为当前无委托板坯与合同分配方案；否则，维持当前无委托板坯与合同分配方案；
步骤4.6：重复步骤4.3～步骤4.5，直到任意一交换后的分配方案的分配成本均大于等于当前无委托板坯与合同分配方案，执行步骤4.5；
步骤4.7：选择未包含在当前无委托板坯与合同分配方案中的任一无委托板坯，分别计算将该板坯分配给当前无委托板坯与合同分配方案所包含的合同后的分配成本；
步骤4.8：如果分配后的无委托板坯与合同分配方案的分配成本小于当前无委托板坯与合同分配方案的分配成本，则执行此分配，将分配后的无委托板坯与合同分配方案作为当前无委托板坯与合同分配方案；否则，维持当前无委托板坯与合同分配方案；
步骤4.9：重复步骤4.7～步骤4.8，直到任一分配后的无委托板坯与合同分配方案的分配成本均大于等于当前无委托板坯与合同分配方案，则当前无委托板坯与合同分配方案为最终的无委托板坯与合同分配方案；
步骤5：将未包含在无委托板坯与合同分配方案中的无委托板坯进行聚类，形成虚拟合同生成方案；
步骤6：将无委托板坯与合同分配方案和虚拟合同生成方案构成钢铁企业板坯资源精准分配方案，下发至钢铁企业制造执行***，完成钢铁企业板坯资源精准分配。
2.根据权利要求1所述的钢铁企业板坯资源精准分配方法，其特征在于：所述步骤1根据钢级对钢铁企业热轧前库无委托板坯与合同进行分组，具体步骤如下：
步骤1.1：令钢级子集g＝1，从钢级集合中选择一个钢级，并将其从钢级集合中删除，将该钢级放入到钢级子集g中，如果钢级集合为空，则执行步骤1.4，否则执行步骤1.2；
步骤1.2：从钢级集合中选择与钢级子集g中钢级存在钢级优充关系的钢级，并将其从钢级集合中删除，将该钢级加入到钢级子集g中；
钢级优充关系是指在匹配板坯时某一个钢级与另一个钢级之间的可替代关系；
步骤1.3：当钢级集合中没有与钢级子集g中的钢级存在优充关系的钢级时，新增加一个钢级子集，即g＝g+1，返回步骤1.1；
步骤1.4：将钢级属于同一钢级子集的合同和板坯分到同一组。
3.根据权利要求1所述的钢铁企业板坯资源精准分配方法，其特征在于：所述步骤5将未包含在无委托板坯与合同分配方案中的无委托板坯进行聚类，形成虚拟合同生成方案，具体步骤如下：
步骤5.1：将无委托板坯按照轧制宽度下限值从小到大的顺序排序，并对板坯从1开始编号，直到h，令所有板坯的聚类号为0；
步骤5.2：将各无委托板坯的轧制宽度上限和下限值从小到大进行排序，若轧制宽度值相同，则按照轧制宽度下限值在前、轧制宽度上限值在后进行排序，形成无委托板坯轧制宽度序列；
步骤5.3：对无委托板坯轧制宽度序列中的轧制宽度值从1开始进行编号，令Wi表示无委托板坯轧制宽度序列中第i个轧制宽度值，令轧制宽度值序号i＝1；
步骤5.4：寻找Wi后面的第一个轧制宽度上限值Wk；
步骤5.5：将Wi到Wk之间的轧制宽度值对应的板坯的聚类号设为Wi所对应的板坯编号，则该聚类的最小轧制宽度为Wi到Wk之间的最大轧制宽度下限，该聚类的最大轧制宽度为Wk即Wi后面的第一个轧制宽度上限；从无委托板坯轧制宽度序列中删除这些轧制宽度下限和轧制宽度下限，若无委托板坯轧制宽度序列不为空，则执行步骤5.3，否则执行步骤5.6；
步骤5.6：将具有相同聚类号的板坯形成一个虚拟合同生成方案。
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| CN201410854805.2A CN104573956A (zh) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | 一种钢铁企业板坯资源精准分配方法 |
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| CN201410854805.2A CN104573956A (zh) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | 一种钢铁企业板坯资源精准分配方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN108876129A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-11-23 | 莱芜钢铁集团电子有限公司 | 一种板坯的组板方法及装置 |
| WO2023130773A1 (zh) * | 2022-01-07 | 2023-07-13 | 宝山钢铁股份有限公司 | 冷热卷余材跨工序充当的方法、设备、介质及程序产品 |
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