生产型企业的生产计划和调度解决方案及工业应用实例.ppt

1、生产型企业的生产计划和调度解决方案及工业应用实例,陈玉旺 博士研究生 上海交通大学自动化系2、找出满足条件：djmax Fi 的任务，当满足条件的任务只有一项时，该任务不调整，当满足条件的任务有多项时，对这些任务按SPT规则调整。 去掉已调整的任务，对剩余任务反复用第二步直至所有任务调整完,生产计划和调度系统功能,生产计划和调度系统功能,平均流程时间,平均交货延期量 = 0,生产计划和调度系统功能,流水型排序问题 n项任务，等待多台串联设备组成的生产线加工，各项任务的工艺顺序相同。 例：8项任务、单台设备，数据如下：,生产计划和调度系统功能,N项任务、两台设备的排序 N项任务，均按 Ma-Mb

2、 的工艺顺序加工，要求最大流程时间最小化的最优排序方案。,生产计划和调度系统功能,用哈姆表算法，求得各任务在各设备上的完工时间如下表,升序排列J8-J7-J6-J1-J3-J5-J4-J2,生产计划和调度系统功能,排序前的流程时间计算,生产调度问题解决方案,Step 1: 问题描述和定义 Step 2: 问题建模（数学方法） Step 3: 在模型基础上给出优化算法产生调度解决方案,问题,模型,解决方案,调度方案的优劣依赖于问题描述、系统模型和优化方法,目标 、约束,调度目标、约束和调度方案间的关系,满足目标和约束的优化调度结果,生产调度问题解决方案,生产调度问题建模方法 离散事件仿真模型 网

3、络模型 状态空间和数学模型 多智能体模型 流体网络模型 混合模型,生产调度问题解决方案,生产调度问题优化算法 运筹学方法，线性规划、非线性规划、整数规划和约束规划等 启发式方法，如Tabu搜索、模拟退火等 进化算法, 如遗传算法等. 多目标优化算法 人工智能算法，蚁群算法、粒子群算法. Extremel 优化算法 混合优化算法,钢铁生产流程,高炉 (BF),转炉 (BOF),冷轧 (CM),板坯库,热轧 (HSM),Plate Mill,Plates,冷轧钢板&钢带,热轧钢板&钢带,铁矿石 石灰石 焦炭,钢渣 铁水 氧气,炼钢&连铸生产,炼铁,板坯,物料流,信息流,资金流,钢铁生产是Marke

4、t-Driven的多级、多产品大规模生产线,热连轧,连铸机 (CC),钢铁企业主要调度问题,炼钢连铸调度 (SCC) 多产品、多级、多生产线调度 热轧调度 (HSM) 多产品、单生产线或多生产线调度 精轧调度 (FL) 多产品、单生产线或多生产线调度 炼钢连铸和热轧集成调度,炼钢连铸生产计划与调度解决方案,炼钢连铸调度系统功能性分析 批量计划（生产订单的炉次和浇次分配问题） 连铸调度优化（BOF 、连铸机上的工序安排） 与MES、ERP的有效集成 快速响应的动态调度和重调度，人机交互式调整调度结果 调度目标： - 炼钢、精炼和连铸的衔接 - 最大化生产能力、提高产品质量和按时交货水平 - 减小

5、在制品数量，降低产品成本 - 提高生产效率,炼钢连铸生产计划与调度解决方案,炼钢连铸调度解决方案 调度算法模块是炼钢连铸调度系统的核心，可应用分步式求解策略，将连铸生产调度问题分解为两个算法模块 批量计划（包括组炉和组浇问题） 连铸调度优化（分解为作业排序，初始调度，数学模型优化三个子问题）,炼钢连铸生产计划与调度解决方案,数学模型,炼钢连铸生产计划与调度解决方案,炼钢连铸调度系统功能,炼钢连铸生产计划与调度解决方案,炼钢连铸调度结果,Slab(20 cm) 加工到Strip (mm),热轧生产调度系统,热轧生产流程,ReheatingFurnaces,RoughingMill,Slab,Fi

6、nishingMill,Cooling & Coiling,Coil,热轧生产调度系统,热轧调度系统功能性分析 针对生产订单，热轧调度系统在满足生产约束的基础上给出调度结果，以最大化经济指标，并提高产量、生产效率、产品质量和客户服务水平。 调度目标：最小化WIP 、产品成本、E/T等，最大化产量、产品质量等。 调度约束：板坯宽度、厚度、硬度跳变模式，轧辊能力约束、交货期约束等。,数学模型,热轧生产调度系统,complicated objectives and constraints (nonlinear ) negate “off the shelf ” optimization techni

7、ques,热轧调度系统功能性框架,生产订单,HSM Scheduler,订单 ID 钢级 宽度 厚度 质量 温度 交货期 客户等,经济指标,生产约束,规格跳变模式 min-max runs min-max delta gage min-max delta width 交货期, etc.,Slot Sequence # 订单 ID 开始时间 结束时间,性能 (统计分析),“What-if” 结果,时间范围,调度结果,热轧生产调度系统,求解过程,热轧生产调度系统,Enterprise Legacy or ERP system,Manufacturing orders,Graphical User

8、Interface,Sch. optimizer,Database,Math. model,Constraints,Parameters setting,Scheduling objectives,Statistic analysis,Scheduling Scenario,HSM Shop-floor,HSM Scheduler,Architecture of HSM scheduling system,热轧生产调度系统,Coffin pattern and min-max delta width,Body,Wide out,round,0.5 delta width,Campaign,热轧生产调度系统,热轧调度结果,热轧生产调度系统,研究领域和项目实施方向,结合生产型企业的生产特点和工艺要求，开发针对特定企业的生产计划和调度系统 （由人工进行的全厂排产计划和调度已全部由计算机自动完成