生產(chǎn)計劃和調(diào)度和解決方法ppt課件

1、生產(chǎn)型企業(yè)的生產(chǎn)計劃和調(diào)度解決方案及工業(yè)應(yīng)用實例,陳玉旺 博士研究生 上海交通大學(xué)自動化系2、找出滿足條件：djmax Fi 的任務(wù)，當(dāng)滿足條件的任務(wù)只有一項時，該任務(wù)不調(diào)整，當(dāng)滿足條件的任務(wù)有多項時，對這些任務(wù)按SPT規(guī)則調(diào)整。 去掉已調(diào)整的任務(wù)，對剩余任務(wù)反復(fù)用第二步直至所有任務(wù)調(diào)整完,生產(chǎn)計劃和調(diào)度系統(tǒng)功能,生產(chǎn)計劃和調(diào)度系統(tǒng)功能,平均流程時間,平均交貨延期量 = 0,生產(chǎn)計劃和調(diào)度系統(tǒng)功能,流水型排序問題 n項任務(wù)，等待多臺串聯(lián)設(shè)備組成的生產(chǎn)線加工，各項任務(wù)的工藝順序相同。 例：8項任務(wù)、單臺設(shè)備，數(shù)據(jù)如下：,生產(chǎn)計劃和調(diào)度系統(tǒng)功能,N項任務(wù)、兩臺設(shè)備的排序 N項任務(wù)，均按 Ma-Mb

2、 的工藝順序加工，要求最大流程時間最小化的最優(yōu)排序方案。,生產(chǎn)計劃和調(diào)度系統(tǒng)功能,用哈姆表算法，求得各任務(wù)在各設(shè)備上的完工時間如下表,升序排列J8-J7-J6-J1-J3-J5-J4-J2,生產(chǎn)計劃和調(diào)度系統(tǒng)功能,排序前的流程時間計算,生產(chǎn)調(diào)度問題解決方案,Step 1: 問題描述和定義 Step 2: 問題建模（數(shù)學(xué)方法） Step 3: 在模型基礎(chǔ)上給出優(yōu)化算法產(chǎn)生調(diào)度解決方案,問題,模型,解決方案,調(diào)度方案的優(yōu)劣依賴于問題描述、系統(tǒng)模型和優(yōu)化方法,目標(biāo) 、約束,調(diào)度目標(biāo)、約束和調(diào)度方案間的關(guān)系,滿足目標(biāo)和約束的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果,生產(chǎn)調(diào)度問題解決方案,生產(chǎn)調(diào)度問題建模方法 離散事件仿真模型 網(wǎng)

3、絡(luò)模型 狀態(tài)空間和數(shù)學(xué)模型 多智能體模型 流體網(wǎng)絡(luò)模型 混合模型,生產(chǎn)調(diào)度問題解決方案,生產(chǎn)調(diào)度問題優(yōu)化算法 運籌學(xué)方法，線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃和約束規(guī)劃等 啟發(fā)式方法，如Tabu搜索、模擬退火等 進(jìn)化算法, 如遺傳算法等. 多目標(biāo)優(yōu)化算法 人工智能算法，蟻群算法、粒子群算法. Extremel 優(yōu)化算法 混合優(yōu)化算法,鋼鐵生產(chǎn)流程,高爐 (BF),轉(zhuǎn)爐 (BOF),冷軋 (CM),板坯庫,熱軋 (HSM),Plate Mill,Plates,冷軋鋼板&鋼帶,熱軋鋼板&鋼帶,鐵礦石 石灰石 焦炭,鋼渣 鐵水 氧氣,煉鋼&連鑄生產(chǎn),煉鐵,板坯,物料流,信息流,資金流,鋼鐵生產(chǎn)是Marke

4、t-Driven的多級、多產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)線,熱連軋,連鑄機(jī) (CC),鋼鐵企業(yè)主要調(diào)度問題,煉鋼連鑄調(diào)度 (SCC) 多產(chǎn)品、多級、多生產(chǎn)線調(diào)度 熱軋調(diào)度 (HSM) 多產(chǎn)品、單生產(chǎn)線或多生產(chǎn)線調(diào)度 精軋調(diào)度 (FL) 多產(chǎn)品、單生產(chǎn)線或多生產(chǎn)線調(diào)度 煉鋼連鑄和熱軋集成調(diào)度,煉鋼連鑄生產(chǎn)計劃與調(diào)度解決方案,煉鋼連鑄調(diào)度系統(tǒng)功能性分析 批量計劃（生產(chǎn)訂單的爐次和澆次分配問題） 連鑄調(diào)度優(yōu)化（BOF 、連鑄機(jī)上的工序安排） 與MES、ERP的有效集成 快速響應(yīng)的動態(tài)調(diào)度和重調(diào)度，人機(jī)交互式調(diào)整調(diào)度結(jié)果 調(diào)度目標(biāo)： - 煉鋼、精煉和連鑄的銜接 - 最大化生產(chǎn)能力、提高產(chǎn)品質(zhì)量和按時交貨水平 - 減小

5、在制品數(shù)量，降低產(chǎn)品成本 - 提高生產(chǎn)效率,煉鋼連鑄生產(chǎn)計劃與調(diào)度解決方案,煉鋼連鑄調(diào)度解決方案 調(diào)度算法模塊是煉鋼連鑄調(diào)度系統(tǒng)的核心，可應(yīng)用分步式求解策略，將連鑄生產(chǎn)調(diào)度問題分解為兩個算法模塊 批量計劃（包括組爐和組澆問題） 連鑄調(diào)度優(yōu)化（分解為作業(yè)排序，初始調(diào)度，數(shù)學(xué)模型優(yōu)化三個子問題）,煉鋼連鑄生產(chǎn)計劃與調(diào)度解決方案,數(shù)學(xué)模型,煉鋼連鑄生產(chǎn)計劃與調(diào)度解決方案,煉鋼連鑄調(diào)度系統(tǒng)功能,煉鋼連鑄生產(chǎn)計劃與調(diào)度解決方案,煉鋼連鑄調(diào)度結(jié)果,Slab(20 cm) 加工到Strip (mm),熱軋生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),熱軋生產(chǎn)流程,ReheatingFurnaces,RoughingMill,Slab,Fi

6、nishingMill,Cooling & Coiling,Coil,熱軋生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),熱軋調(diào)度系統(tǒng)功能性分析 針對生產(chǎn)訂單，熱軋調(diào)度系統(tǒng)在滿足生產(chǎn)約束的基礎(chǔ)上給出調(diào)度結(jié)果，以最大化經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并提高產(chǎn)量、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和客戶服務(wù)水平。 調(diào)度目標(biāo)：最小化WIP 、產(chǎn)品成本、E/T等，最大化產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量等。 調(diào)度約束：板坯寬度、厚度、硬度跳變模式，軋輥能力約束、交貨期約束等。,數(shù)學(xué)模型,熱軋生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),complicated objectives and constraints (nonlinear ) negate “off the shelf ” optimization techni

7、ques,熱軋調(diào)度系統(tǒng)功能性框架,生產(chǎn)訂單,HSM Scheduler,訂單 ID 鋼級 寬度 厚度 質(zhì)量 溫度 交貨期 客戶等,經(jīng)濟(jì)指標(biāo),生產(chǎn)約束,規(guī)格跳變模式 min-max runs min-max delta gage min-max delta width 交貨期, etc.,Slot Sequence # 訂單 ID 開始時間 結(jié)束時間,性能 (統(tǒng)計分析),“What-if” 結(jié)果,時間范圍,調(diào)度結(jié)果,熱軋生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),求解過程,熱軋生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),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,熱軋生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),Coffin pattern and min-max delta width,Body,Wide out,round,0.5 delta width,Campaign,熱軋生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),熱軋調(diào)度結(jié)果,熱軋生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),研究領(lǐng)域和項目實施方向,結(jié)合生產(chǎn)型企業(yè)的生產(chǎn)特點和工藝要求，開發(fā)針對特定企業(yè)的生產(chǎn)計劃和調(diào)度系統(tǒng) （由人工進(jìn)行的全廠排產(chǎn)計劃和調(diào)度已全部由計算機(jī)自動完成