八钢中厚板生产组织管理及其优化

中厚板产能提升分析目标：日轧制量达到5000t/日，月均日产稳定在4500t/日以上；月轧制量13.5万吨/月，月商品量大于12万吨。

一、生产能力1、产品结构2、加热轧制能力3、实际生产水平4、产能提升目标二、问题分析中厚板年修及工程技改技措项目投产后，通过中间冷却和轧线自动化系统优化，单块钢的轧制节奏由原来的19.3块/小时提升至23.8块/小时，达到国内平均水平22~24块/小时。

轧机能力略大于加热炉能力，已具备品种钢大于4500吨/天和日产5000吨能力。

影响日产量的因素：板坯单重、轧制节奏、作业率，主要是轧制节奏，关键是轧制计划的集批生产。

1、板坯单重：受坯型限制及品种钢占比增加，板坯单重减小。

1）普板单重较正常水平10.5t/块减小1吨，主要是中厚板产量大于4#铸机产能，普板改用1#和3#铸机补充250*1490坯型，2月份共轧制2万吨；2）风电钢机型增大，钢板厚度、宽度及单件重增加，受坯型限制，在组板设计时可增加的倍尺数量减少，2月份板坯单重小于8.5吨的品种钢共轧制1万吨。

2、轧制节奏：实际轧制节奏小于加热炉和轧机能力。

1）轧制计划未做到集批生产，三炉品种规格不匹配，块与块的间隙时间增加20~30秒，加热轧制节奏降低10%：炼钢未按炉按状态倒运，中厚板P01库堆放混乱，日计划审核把关不严，板坯质量缺陷及改判率；2）轧制模型及生产操作：轧机负荷分配，轧制操作方式，操作工技能水平，设备状态及运行稳定性。

3、作业率：日历作业率和有效作业率偏低。

1）检修模型：每月定修两大两小，16+8+12+8=48小时，国内平均水平每月2次共24小时，多两次共24小时；设备状态不稳定，检修力量不足，影响检修质量和设备状态，被迫以时间换空间。

2）精轧换辊频次：平均换辊吨位5200吨，每月22次，低于目标值1.5天一换，主要影响因素是品种钢宽板占比高和轧制计划未集批生产。

3）故障热停频次：热停频次2.7次/天，最好水平及国内平均1.5次/天，点检质量、生产操作、设备状态、定修质量等影响生产设备运行稳定性。

闫梦江，孔鹏，朱豪，赵虎(新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂)摘 要：文章介绍了八钢中厚板机组从生产的源头--轧制计划编排入手，充分考虑加热炉与轧制能力匹配、轧制工艺差异、精整各工序三方面平衡，制定相应优化装钢制度、集批生产平稳过渡等措施，最终确定了编制轧制计划需要遵循和考虑的优化原则，并付诸以实践，有效提升中厚板机组生产效率。

关键词：中厚板机组；轧制计划；生产组织优化；生产效率中图分类号：TG335.5 文献标识码：B 文章编号：1672—4224(2020)03—0038—03Optimization Practice of Plate Rolling Plan in Medium Plate Millof Bayi SteelYAN Meng-jiang ,KONG Peng ,ZHU Hao ，ZHAO Hu（Rolling Mill,Xinjiang Bayi Iron & Steel Co.,Ltd.）大多数中厚板厂生产的产品批量小、规格多，在满足不同用户各种差异化需求的同时，通过生产组织如何提高生产效率是大部分中厚板厂急需解决的问题。

八钢中厚板厂（4200mm/3500mm ）设计年产量为100万t ，由于八钢中厚板采用定制化（小批量、多品种规格）生产，如何将定制化生产转化为集批量化生产是工业生产的关键，即通过轧制计划编排优化生产组织过程，提高生产效率。

1 八钢中厚板生产组织面临的主要问题八钢中厚板厂生产工艺流程布置图如图1所示。

联系人：闫梦江，男，36岁，轧钢工程师，乌鲁木齐（830022）新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂中厚板分厂E-mail:八钢中厚板轧制计划编排的优化Abstract:This paper introduces the rolling plan arrangement, which is the source of production for medium and heavy plate mill of Bayi Steel ，which takes into full consideration the matching of heating furnace and rolling capacity, rolling process difference and finishing process, formulates corresponding measures to optimize the charging system and smooth transition of batch production. Finally, it determines the optimization principles to be followed and considered in the preparation of rolling plan and puts them into practice Effectively improve the production efficiency of plate mill.Key words ：medium and heavy plate ；rolling schedule ；production organization optimization; production efficiency轧制计划针对于加热炉、轧机以及精整三大工序的工序能力及设备特点，结合不同钢种、不同规格产品的生产顺序进行计划编排，对三座加热炉满负荷生产过程中计划编排出现的主要问题进行分析。

中厚板生产速度制度一、背景与目的：中厚板是一种在工业领域广泛使用的钢铁制品，被广泛应用于建筑、船舶、桥梁、机械设备等领域。

保证中厚板的生产速度，对于提高企业的生产效率和市场竞争力具有重要意义。

本制度的目的是建立科学合理、规范高效的中厚板生产速度制度，确保保质保量地完成生产任务。

二、适用范围：本制度适用于中厚板生产车间、工段和相关岗位的工作人员。

三、责任与权限：1.生产车间经理负责全面组织、指导、监督和控制中厚板生产速度的工作。

2.生产班组长负责具体实施生产计划，合理安排生产人员，保证生产速度的达成。

3.工人需要按照生产计划要求，高效完成任务。

四、工作原则：1.科学合理：根据市场需求和企业生产能力，制定合理的生产计划，确保生产速度能够满足客户需求。

2.安全第一：在保证生产速度的前提下，重视安全生产，确保员工的人身安全。

3.质量至上：在保证生产速度的同时，严格按照质量标准进行生产，确保产品质量。

4.合理组织：合理安排生产流程，充分利用设备和人力资源，确保高效率的生产。

5.持续改进：不断总结经验，改进生产工艺，提高生产速度和质量。

五、具体要求：1.制定生产计划：根据市场需求和生产能力制定生产计划，并将其及时下达给生产班组长和工人。

2.合理安排生产流程：根据生产计划，合理安排中厚板的生产流程，确保流程顺畅，减少生产环节的浪费。

3.优化设备配置：根据生产需求，合理配置生产设备，保证设备处于正常工作状态，并及时进行维护和保养。

4.提高员工技能：通过培训和技能提升，提高员工对中厚板生产工艺的理解和掌握，提高生产效率。

5.强化沟通与协调：生产车间经理、班组长和工人之间要保持良好的沟通和协调，及时解决生产过程中出现的问题和难题，确保生产进度不受阻碍。

6.关注生产数据：生产车间经理要关注生产数据，及时了解生产情况，发现问题及时调整生产计划和生产速度。

7.持续改进：不断总结经验，改进生产工艺，提高生产效率和质量。

六、工作记录与考核：1.生产计划执行情况记录：生产班组长要及时记录并报告生产计划的执行情况，包括生产进度、产量、质量等方面的指标。

八钢中厚板生产组织管理及其优化张亮;周忠华;李斌【摘要】从中厚板坯料料型、加热炉炉型、轧制计划、精整物流以及合同管理方面分析了八钢中厚板生产组织管理存在的难点.结合中厚板分厂的工艺装备,提出了中厚板生产以优化组板规程、生产计划编制优化、畅通物流为原则的组织管理模式.【期刊名称】《新疆钢铁》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】4页(P49-52)【关键词】生产组织;优化组板;生产计划;物流管理;合同跟踪【作者】张亮;周忠华;李斌【作者单位】新疆八一钢铁股份有限公司;新疆八一钢铁股份有限公司;新疆八一钢铁股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】TG335.5+2八钢4200mm/3500mm中厚板一期工程于2009年2月投产，一期设计年产量为65万t，年所需原料72.22万t连铸板坯，产品品种比例构成为普通碳素结构板占40%，低合金高强度板、工程机械用板、锅炉容器板、桥梁板合计占60%。

产品交货状态为热轧和简易控轧状态交货，成品厚度规格8～40mm，宽度规格1400～3200mm，成品最大长度16000mm。

八钢3500mm中厚板产线自投产以来，为了充分发挥设备的技术水平，在生产组织方式上不断探索，通过改进优化组板规程、计划编制、合同跟踪和畅通物流，中厚板生产管理水平和产能得到了显著提高。

八钢中厚板产线一期工艺流程如图1所示。

（1）加热炉：2座推钢式侧烧四段连续加热炉，炉体有效尺寸（炉长×炉宽）：40.15m×4.5m，燃烧介质采用混合煤气、焦炉煤气，炉筋管冷却采用汽化冷却。

（2）精轧机：四辊可逆式3500mm精轧机，工作辊尺寸为1020/960×3500（mm），支撑辊尺寸为2000/1860×3400（mm），最大允许轧制压力60000kN，最大允许轧制力矩2×2800kN·m，最高轧制速度6.4m/s，弯辊力单侧1500kN，HGC缸总承载力60000kN。

中厚板精整剪切是钢板加工的一个重要工艺，它是将原材料切割成特定尺寸的重要工序之一。

在这个工艺过程中，如果剪切质量不佳，会影响整个生产流程的效率和产品质量，因此对于如何控制中厚板精整剪切的质量至关重要。

以下是一些控制中厚板精整剪切质量的方法和改进措施。

1.加强设备维护：保持设备的良好状态对于控制中厚板精整剪切质量非常重要。

因此，我们需要加强设备维护工作，定期检查设备的各项指标是否正常，及时更换损坏的部件，确保设备能够正常运行。

2.增强操作员技能：操作员的技能对中厚板精整剪切质量的控制也非常重要。

我们需要加强操作员的培训，让他们了解和掌握中厚板精整剪切的基本知识和技能，增强他们的操作技能和质量意识。

3.优化剪切参数：剪切参数的优化也是控制中厚板精整剪切质量的一个关键环
节。

我们需要通过不断的实践和研究，找到合适的剪切参数，以达到更好的剪切效果和质量。

4.引进先进技术：在中厚板精整剪切质量控制中，引进先进的剪切技术和设备
也是一个重要的方法。

通过引进先进技术和设备，我们能够更好地控制中厚板精整剪切的质量，并提高生产效率和产品质量。

5.建立质量监控体系：建立完善的质量监控体系，对中厚板精整剪切的质量进
行监控和管理，及时发现和纠正问题，对于提高生产效率和产品质量也有很大帮助。

综上所述，通过加强设备维护，增强操作员技能，优化剪切参数，引进先进技术和设备，以及建立完善的质量监控体系等措施，可以有效地控制中厚板精整剪切的质量，提高生产效率和产品质量，同时还能提高企业的竞争力和市场占有率。

中厚板生产中自动化控制系统的应用与优化摘要：中厚板轧制自动化系统反映了线材轧制控制的自动化程度，采用中厚板轧机自动控制系统不仅可以提高生产质量和利用率，而且可以满足特殊的控制要求。

从AGC绝对厚度控制、轧区跟踪系统和自动轧制三个方面介绍了自动控制优化的实际应用关键词“绝对ＡＧＣ”；中厚板；自动化系统钢铁行业是典型的制造生产过程包括各种钢铁工业，具有很高的针对性和渗透性。

生产过程不仅包括成本、质量和效率等市场竞争因素，还包括资源、能效和可承受性等因素，以及过程排放、环境兼容性和工业生态系统等可持续发展因素。

一、中厚板生产工艺概述轧制产品（各种钢材）作为钢铁行业长流终端技术，直接服务于各行各业。

轧钢工艺的品种和质量首先代表了钢铁行业的整体生产水平，经过检查和清理的坯料被送到铸坯车间原料跨进行切割所需的长度。

按类型、来源、钢种和生产计划储存。

推料机将一个轧制坯料一个接一个推入辊道，并将其送入加热炉；送料机将板材加热至1150-1250℃后将其推入热炉，板材通过辊子输送至轧机。

除鳞箱经过首先氧化铁皮从高压水中去除；然后进入轧机。

四辊可逆式轧机。

轧机配有锥形工作辊，用于轧制工件。

高压水去除轧制表面的氧化铁。

通用13-17次往复轧，至最终产品的尺寸，轧制后，钢板由钢板矫直机矫直，钢板矫直后由冷床冷却。

在生产过程中，钢板的加工主要包括厚度、宽度、钢板长度等物理尺寸。

为了提高轧制板材的机械性能，通常在轧机后部安装快速冷却装置，将轧制板材冷却到一定温度，以获得所需的板材性能。

厚板自动轧制系统的控制功能包括：将工件从原来的厚度、宽度和长度轧制到所需的厚度、宽度和工件长度。

快速冷却板具有良好的机械性能。

计划在该地区增加产量，以提高生产速度和生产率。

在生产过程中，操作者必须在生产过程中进行指导和控制，维修人员必须有一定的控制手段，以便于错误的处理。

二、案例分析1.AGC厚度绝对控制。

厚钢板轧机的自动控制系统采用AGC绝对厚度控制系统建立轧制宏微观跟踪平台，根据L2系统数据和自动轧制的主要功能，实现可逆自动轧制过程。

第36卷第2期自动化学报Vol.36,No.10 2010年2月ACTA AUTOMATICA SINICA February,2010中厚板热轧生产调度优化方法於春月1王成恩1曲蓉霞1摘要中厚板热轧生产调度,是一个有优先约束、等待时间和缓冲容量有限的单机调度问题.用AON(Activity-on-node)网络对问题进行描述,提出并证明了面向单机调度问题的AON网络平衡定理,根据平衡定理,建立了以轧机利用率最大为优化目标的非线性约束优化数学模型,并利用优化软件LINGO进行求解.计算实例表明,所提出的数学优化方法,与现有的启发式方法相比,能够获得更好的优化目标,所得到的生产调度方案,生产节奏稳定,更有利于组织生产.关键词中厚板热轧,AON(Activity-on-node)网络,非线性约束优化,单机调度DOI10.3724/SP.J.1004.2010.00282Optimization Method for Plate Hot Rolling Production SchedulingYU Chun-Yue1WANG Cheng-En1QU Rong-Xia1Abstract Scheduling steel plate hot rolling is a typical single-machine scheduling problem subject to multiple constraints including precedence constraints and limited waiting time andfinite buffer capacity.To describe the steel plate hot rolling scheduling problem with an AON(Activity-on-node)network,an equilibrium principle is formulated for single-machine scheduling problems on the AON networks.Subsequently,a nonlinear constrained optimization model is built for steel plate hot rolling scheduling problems,which maximizes utilization of the rolling mill and is solved by software LINGO. Numerical computations indicate that the hot rolling scheduling method is more effective than the heuristic methods available in reaching optimal production schedules that may significantly improve production stability and efficiency. Key words Plate hot rolling,AON(Activity-on-node)network,nonlinear constrained optimization,single-machine scheduling中厚板生产都广泛采用控制轧制工艺[1−2],每块板坯的轧制过程,包括第一阶段轧制、待温和第二阶段轧制.中厚板热轧调度问题,就是根据板坯的轧制时间和待温时间的匹配关系,以及辊道长度限制,合理确定板坯的开始轧制时间或间隔时间,在避免板坯等待时间过长、终轧温度过高(过低)和板坯相碰撞的前提下,充分利用轧机的空闲时间,提高轧机利用率,是全自动轧钢过程控制的重要功能[3].目前,研究热轧生产计划优化的文献较多[4−6],而关于中厚板热轧调度问题的研究很少,Heedman[7]在镍钒钢轧制工艺设计方面,提出了缩短轧制时间、提高轧机利用率的方案.姚小兰[8]给出了最多3块板坯控制轧制的轧机利用率计算公式,但没有对多板坯(3块以上)热轧调度问题进行深入的研究.矫志杰等[9]设计并利用轧机时位图(Time-location-matrix,T-L-M)对单规格中厚板热轧调度问题进行了分析,提出了一种启发式调度方法,与文献[8]一样,研究的都收稿日期2008-10-14录用日期2009-05-31Manuscript received October14,2008;accepted May31,2009解放军总装备部武器装备预研重点基金项目(9140A18010207LN 0101)资助Supported by the Ministry of General Equipment of PLA Weapon Equipment Pre-research Foundation (9140A18010207LN0101)1.东北大学流程工业综合自动化教育部重点实验室沈阳1100041.Key Laboratory of Process Industry Automation,Ministry of Education,Northeastern University,Shenyang110004是单规格中厚板轧制的特殊情况,所提出的方法不适用于多规格中厚板轧制的一般情况.针对钢铁行业中的生产调度问题,国内外的研究都从不同的角度抽象问题,用不同的模型和算法进行求解[10−12],本文利用AON网络进行问题描述,提出并利用网络平衡定理,建立了非线性约束优化数学模型,利用优化软件LINGO进行求解,最后给出了计算实例.1问题描述中厚板热轧线布局如图1所示,板坯在加热炉内加热到一定温度后出炉,由辊道运输到除鳞机进行除鳞(去氧化皮),再运输到四辊单机架可逆轧机进行轧制,然后以一定的速度通过层流水冷设备进行冷却,进入精整线.中厚板轧制与带钢热连轧不同,需要在四辊单机架可逆轧机上进行多道次(8∼16道次)的往复轧制,这个多道次轧制过程包括前后两个轧制阶段和一个待温阶段,即:板坯除鳞后,先在轧机上反复轧制4∼6道次(第一轧制阶段),达到某一中间尺寸(中间厚度、宽度),然后在轧机前或轧机后辊道上进行摆动降温(待温阶段),经过一段时间(待温时间),温度降到某一温度(终轧温度)时,再轧制其余道次(第二轧制阶段).为了提高轧机利用率,充分利用板坯待温时轧机的空闲时间,必须进行合理调度,实现多块板坯同时在线进行轧制.2期於春月等:中厚板热轧生产调度优化方法283图1中厚板热轧线Fig.1Plate hot rolling line图1中,同时在线轧制的共有两块板坯B和C,板坯C在轧机前辊道上摆动待温时,板坯B正在进行第二阶段轧制.可以同时在线轧制的板坯数量,受到时间与空间(辊道长度)的双重限制,与每块板坯的轧制时间、待温时间、终轧长度(第二阶段轧制之后的钢板长度)和轧机前后辊道长度有关.如果板坯的待温时间较长,轧制时间较短,并且轧机前后辊道长度很长,就可以实现多块板坯同时在线轧制,轧机利用率就可能提高.假设一个轧制单元计划[4]内有n块板坯,第i 块板坯的两个轧制阶段分别称为作业J i1和J i2,所需要的轧制时间分别是p i1和p i2,待温时间为w i,约束条件有:1)由轧制单元计划确定的轧制顺序,决定了作业J i1是J j1的前序作业(j=i+1);2)由控制轧制工艺,决定了作业J i1是J i2的前序作业,而且还要求二者之间有等待时间约束,待温时间为w i;3)由热轧线布局决定了作业J i2是J j2的前序作业(j=i+1);4)辊道长度有限,同时在线工件(板坯或钢板)的长度之和不能超过可利用待温辊道长度,即缓冲容量有限.AON网络是一种非常直观的建模方法,起源于50年代末发展起来的网络计划[13].网络计划借助于网络表示各项活动及所需时间,以及活动之间的相互关系,是生产运作管理中经常采用的建模方法[14].如果活动对应网络的弧,活动持续时间对应弧的权值,则称为AOA(Activity-on-arc)网络;如果活动对应网络的节点,弧的权值表示活动间的时距,则称为AON(Activity-on-node)网络.AON网络构图简单,能直观地反映活动之间的优先关系,比AOA 网络更适合用于建立上述单机调度的网络模型,如图2所示.图2中节点表示轧制作业(J i1,J i2,i= 1,···,n),节点旁的数字表示作业加工所需时间(p i1,p i2≥0);有向弧表示作业之间的优先约束,箭头作业必须在箭尾作业加工结束后才可以开始;有向弧上的常量(w i,w i≥0)表示箭尾作业必须在箭头作业完工后,等待w i时间后立即开始加工;有向弧上的非负变量x ij和z ij,说明两个作业之间没有等待时间约束,二者都是生产调度问题的决策变量,表示两个作业的实际间隔时间(本文中所提及的作业间隔时间,均表示箭头作业结束距离箭尾作业开始的间隔时间);任意两个作业J i2与J j1(i<j, i=1,···,n−1;j=i+1,···,n)之间没有等待时间约束,也没有优先约束,两个作业的间隔时间和加工先后顺序,都是生产调度问题的决策变量.这里用0/1变量a ij表示二者之间的加工先后顺序,用非负变量y ij表示间隔时间.各变量定义如下:a ij=1:安排作业J i2在J j1之前加工,箭头指向作业J j1;a ij=0:安排作业J i2在J j1之后加工,箭头指向作业J i2;x ij:作业J i1和J j1的间隔时间,x ij≥0, i=1,···,n−1;j=i+1,···,n;y ij:作业J i2与J j1的间隔时间,y ij≥0, i=1,···,n−1;j=i+1,···,n;z ij:作业J i2和J j2的间隔时间,z ij≥0, i=1,···,n−1;j=i+1,···,n.图2AON网络Fig.2AON network调度问题的优化目标就是可行调度的加工路线最短,即在AON图上找到一条连接从作业J11到作业J n2的最短路.以文献[9]中某一具体热轧调度问题(n=6,p i1=67.3s, p i2=46.4s,w i=112s)为例,利用文献[9]提出的“一待一轧”启发规则,确定的最短加工路线(J11,J21,J12,J22,J31,J41,J32,J42,J51,J61, J52,J62)长为879s,AON网络图及最短路线表示为图3.284自动化学报36卷图3最短加工路线Fig.3The shortest processing path本文研究的调度问题中,p i 1、p i 2、w i 是常数,当确定了变量x ij 以后,就可以计算出变量a ij 、z ij 和y ij ,作业加工路线也随之产生.如果变量a ij 、z ij 和y ij 的值都在定义域内,则向量X =(x 12,x 23,···,x n −1,n ),表示了一个可行调度方案,否则,调度X 不可行.2网络的平衡关于单机调度的AON 网络,本文提出了一个调度可行的必要条件,称之为平衡定理.2.1平衡定理定理1.一个单机调度方案可行的必要条件是,在AON 网络上,任意一个子图中,始节点和终节点相同、但方向不同的两条路的长度相等.图4是一个单层三角形子图D (J 11,J 21,J 12),有两条路(J 11,J 12)和(J 11,J 21,J 12),平衡关系可表示为:w 1=x 12+p 21+y 12.图5是一个单层四边形子图D (J 11,J 21,J 22,J 12),有两条路(J 11,J 21,J 22)和(J 11,J 12,J 22),平衡关系可表示为:x 12+p 21+w 2=w 1+p 12+z 12.图6是一个复合形子图D (J 11,J 31,J 22,J 12),由一个三角形和一个四边形子图组成,它有两条路(J 11,J 21,J 31)和(J 11,J 12,J 22,J 31),平衡关系可表示为:x 12+p 21+x 23=w 1+p 12+z 12+p 22+y 23.所谓平衡定理,就是约束“一台设备在同一时刻最多只能加工一个作业”映射在AON 网络上,所体现的一个等式关系.对于一个调度,如果在AON 网络上,某一个子图不平衡,就表示在某一时刻,两个或多个作业的加工时间出现重叠,即存在任务冲突现象,此调度不可行.满足平衡定理,是调度方案可行的必要条件.图4单层三角形子图Fig.4One-layer trianglesubgraph图5四边形子图Fig.5Quadrilateralsubgraph图6复合形子图Fig.6Complex-type subgraph2.2平衡定理的证明证明.首先证明单层三角形子图(图4)的平衡.图中有两条路,(J 11,J 12)和(J 11,J 21,J 12),图7反映的是作业J 11、J 12、J 21的加工顺序关系.可以发现,如果要实现作业J 11、J 21、J 12在同一台设备上依次加工而在时间上不发生冲突,待温时间w 1不能小于p 21,间隔时间x 12和y 12,要保证J 12及时开工,即必须有式(1)成立:x 12+p 21+y 12=w 1(1)图7二层三角形子图的加工顺序Fig.7Processing order in double-layer triangle subgraph然后,证明带有四个作业J 11,J 12,J 21,J 31的二层三角形子图(图8)的平衡.图中有两个最小的三角形子图:D (J 11,J 12,J 21)和D (J 12,J 21,J 31),以及由这两个小子图构成的大三角形子图:D (J 11,J 12,J 31).参照前面的分析(图7),在子图D (J 12,J 21,J 31)中,作业J 12、J 21、J 31的加工顺序及间隔时间,只有满足式(2),才能保证无任务冲突.y 12+p 12+y 13=x 23(2)2期於春月等:中厚板热轧生产调度优化方法285图8二层三角形子图Fig.8Double-layer triangle subgraph由式(1)和式(2)整理得到式(3).x 12+p 21+x 23=w 1+p 12+y 13(3)等式(3)成立,说明大三角形子图D (J 11,J 12,J 31)中的两条路:(J 11,J 21,J 31)和(J 11,J 12,J 31)长度相等,证明了二层三角形子图也满足平衡定理.下面,利用数学归纳法证明,涉及i +1个工件的i 层三角形子图(图9)的平衡.图9i 层三角形子图Fig.9i -layer triangle subgraph假设i −1层子图D (J 11,J 12,J i 1)已满足平衡关系,即式(4)成立.x 12+p 21+···+x i −1,i +p i 1+y 1i =w 1(4)子图D (J 11,J 12,J i +1,1)与子图D (J 11,J 12,J i 1)相比,多一个单层三角形子图D (J 12,J i 1,J i +1,1),由于子图D (J 12,J i 1,J i +1,1)满足平衡关系,即有:y 1i +p 12+y 1,i +1=x i,i +1(5)由式(4)和式(5)整理得到式(6),即证明了i层三角形子图D (J 11,J 12,J i +1,1)的平衡.x 12+p 21+···+x i −1,i +p i 1+x i,i +1=w 1+p 12+y 1,i +1(6)以此类推,可以证明,如果一个n 块板坯控制轧制方案可行,它的n −1层三角形子图D (J 11,J 12,J n 1)应满足平衡定理.采用同样的方法,也可证明四边形子图的平衡.由于复合形子图是由三角形子图和四边形子图组成的,所以可以证明复合形子图的平衡,进而平衡定理得证. 2.3平衡关系表达式通过对AON 网络平衡定理的证明,可以总结出以下平衡关系表达式.在AON 网络上,对于任意两个工件i 和j (i <j )的三角形子图,如果J i 2在J j 1之前加工(a ij =1),则式(7)成立.y ij =j −1 k =ix k,k +1+j −1 k =i +1p k 1−p i 2−w i (7)如果J i 2在J j 1之后加工(a ij =0),则式(8)成立.y ij =w i −j −1 k =ix k,k +1−j k =i +1p k 1(8)对式(7)和式(8)整理得式(9):j −1 k =ix kk +1+j −1 k =i +1p k 1+(1−a ij )(p j 1+y ij )−a ij (p i 2+y ij )=w i(9)在AON 网络上,两个工件i 和j (i <j )的四边形子图平衡关系表示为式(10).j −1 k =ix k,k +1+j k =i +1p k 1+w j =w i +j k =i +1p k 2+j −1 k =iz k,k +1(10)特殊地,相邻两个工件i 和i +1的四边形子图,平衡定理表示为式(11).x i,i +1+p i +1,1+w i +1=w i +p i 2+z i,i +1(11)3数学模型根据以上分析,建立以下中厚板热轧生产调度优化数学模型.maxni =1(p i 1+p i 2)p 11+n −1 i =1x i,i +1+p n 1+w n +p n 2(12)s .t .j −1 k =ix k,k +1+j −1 k =i +1p k 1+(1−a ij )(p j 1+y ij )−a ij (p i 2+y ij )=w i(13)x i,i +1≥w i +p i 2−p i +1,1−w i +1(14)x ii +1≤w i +p i 2(15)no ik =il k ≤L r(16)286自动化学报36卷a ij=0,1(17)x ij,y ij≥0(18)其中,i=1,···,n−1;j=i+1,···,n;L r表示可利用待温辊道总长度;l k表示板坯k的终轧长度;no i表示在板坯i的待温时间内,最大的同时在线轧制板坯序号,no i=max{i|J i1∈P i2}; P i2={J i1|ST i2≥F T i1}表示在作业J i2开轧之前,已经完工的前序作业子集;ST表示轧制开始时间, F T表示轧制结束时间;目标函数(12)表示轧机利用率最大;约束式(13)即式(9),表示要满足等待时间约束;约束式(14)是由式(11)推导出来的,表示要求间隔时间z i,i+1非负;约束式(15)表示每块板坯第一阶段轧制最晚开始时间,是其紧前板坯第二阶段轧制结束时间;约束式(16)表示同时在线轧制的工件长度之和不能超过辊道长度;约束式(17)表示a ij为0、1变量;约束式(18)表示间隔时间x ij 与y ij非负.由于约束条件式(13)是一个多元二次等式约束,所以优化问题式(12)∼(18),属于非线性约束优化问题.非线性约束优化问题在经济、化学工程和技术科学等领域中有许多实际应用价值,但其求解难度很大,算法设计复杂,往往需要借助优秀的优化软件进行建模与求解.LINDO和LINGO是美国LINDO系统公司开发的一套专门用于求解最优化问题的软件包,在教学、科研和工业、商业、服务等领域得到了广泛应用.本文就是利用LINGO软件包,对优化问题式(12)∼(18)进行求解.4算例表1给出了9个不同规模的中厚板热轧调度问题,分别包括多种不同规格的板坯若干块,已知所有板坯的净轧制时间(不计待温时间),按轧制单元计划[4]事先确定好的顺序出炉.首先按文献[9]提出的启发式规则,先依次确定每一种规格的最优轧制模式,然后累计得到总完工时间,称为方案1;采用本文方法进行求解,称为方案2.对比结果说明,方案2的轧机利用率都有所提高,这是因为本文提出的优化方法是精确的数学方法,能找到最优解,而启发式规则主要是用来解决同规格中厚板的热轧调度问题,难以胜任复杂的多规格中厚板热轧调度问题.从求解效率上看,本文方法的求解效率相对较低,这是因为求解时需要进行优化计算,但在实际应用中,运算所耗时间还是可以接受的:如果在生产之前进行静态调度,对于一个规模为100∼150块板坯的班次(8小时)生产计划,本文方法所需运算时间不足3分种;如果在生产过程中,对轧线上板坯及加热炉内即将出炉板坯(最多不超过10块),进行实时生产调度,本文的方法所需运算时间最多在2秒左右,实际应用比较有效.实例1中有6种不同轧制规格的板坯22块,按成品厚度递增的顺序轧制,具体生产数据见表2,两种方法的详细调度结果见表3,二者的甘特图对比见图10.从表3和图10中可以看出,方案1中,开轧间隔时间为0的板坯较多,看似缩短了大量的轧机空闲时间,但没有实现目标最优,而且间隔时间分布不均匀,有时两块板坯的开轧间隔时间很大,生产节奏时紧时松,不利于进行组织生产.方案2中,相邻板坯的开轧间隔时间波动不大,分布比较均匀,之所以能实现总完工时间最小化,原因是安排适当的间隔时间,增加了充分利用板坯待温时轧机空闲时间的机会,缩短了总完工时间,由此带来的另一个效果,就是生产节奏得到均匀化,利于组织生产,同时设备的生产负荷平衡,也有利于延长设备使用寿命.表1两种方法对比Table1Comparison of the two methods实例规格数总块数净轧方案1方案2方案1方案2利用率方案1方案2时间(s)完工时间(s)完工时间(s)利用率(%)利用率(%)提高(%)耗时(s)耗时(s) 162227303514320677.6985.157.460.40.6 293024023149310776.2777.31 1.040.6 1.3 3134833914483409174.8482.017.17 1.2 2.6 4175141896018564469.6174.22 4.61 2.27.1 5206753838258752665.1871.53 6.35 5.320.9 622818471126781148766.8273.74 6.928.141.4 72410510045152221368165.9973.427.4312.363.6 82712914654208281847570.3579.328.9718.4102.1 93215016708231012019372.3282.7410.4228.3143.22期於春月等:中厚板热轧生产调度优化方法287表2实例1的生产数据Table2Production data of thefirst example规格终轧厚度(mm)终轧长度(mm)块数p i1(s)w i(s)p i2(s)单坯加工周期(s) I121450029816870336II161650045626670392III201250045615484294IV221250037018256308V241050057019642308VI30950044218256280表3实例1的调度结果Table3Schedule for thefirst example板坯方案1方案2号i ST i1F T i1ST i2F T i2x i,i+1ST i1F T i1ST i2F T i2x i,i+1 109826633600982663360 298196364434238981963644340 343449075682614196252518588182 45045608268961443449075682698 55746308969661458864491098014 664470096610363366587149801050126 710361092124613302884089610501134238 81120117613301414238113411901344142828 91414147016241708281218127414281512238 10149815541708179223815121568172218060 111792186220442100015681638182018760 12186219322114217001638170818901946238 13193220022184224023819462016219822540 1422402310250625480201620862282232442 15231023802576261802128219823942436126 162380245026462688238232423942590263242 1726882758295429960243625062702274414 182758282830243066238252025902786282856 19306631083290334614264626882870292656 20312231643346340214274427862968302442 21317832203402345814282828703052310856 223234327634583514/2926296831503206/图10实例1的调度甘特图Fig.10Scheduling Gantt chart of thefirst example288自动化学报36卷5结论现有的中厚板热轧生产调度启发式规则,简单实用,适合解决单一规格中厚板热轧生产调度问题,但灵活性差,难以实现多规格中厚板热轧生产调度最优化.本文用AON网络对问题进行描述,提出并利用AON网络的平衡定理,建立了生产调度优化的数学模型,并利用优化软件LINGO进行求解.计算结果表明本文提出的优化方法,与现有的启发式规则相比,可以实现多规格中厚板热轧生产调度优化,获得更高的轧机利用率,所得到的生产调度方案,生产节奏稳定,更有利于组织生产和延长设备使用寿命.本文提出的AON网络平衡定理,对从事网络计划优化、项目管理、单机排序等问题的研究,也有一定的借鉴作用.References1Porter 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Sinica,2008,34(8): 957−963(赵玉芳,唐立新.释放时间和工期同序的单机连续型批调度问题.自动化学报,2008,34(8):957−963)12Kumar A S S,Tiwari M K.Modeling the slab stack shuffing problem in developing steel rolling schedules and its solution using improved,parallel genetic algorithms.International Journal of Production Economics,2004,91(2):135−147 13Dawson C W,Dawson R L.Generalised activity-on-the-node networks for managing uncertainty in projects.In-ternational Journal of Project Management,1995,13(6): 353−36214Marek M,Grzegorz W,Jan W.Simulated annealing and tabu search for multi-mode resource-constrained project scheduling with positive discounted cashflows and differ-ent payment models.European Journal of Operational Re-search,2005,164(3):639−668於春月东北大学流程工业综合自动化教育部重点实验室博士研究生.主要研究方向为生产调度与组合优化.本文通信作者.E-mail:ycy neu@(YU Chun-Yue Ph.D.candidate atNortheastern University.Her researchinterest covers production schedulingand combinational optimization.Cor-responding author of this paper.)王成恩东北大学教授.主要研究方向为计算机集成制造系统、多学科设计优化系统集成技术.E-mail:wangc@(W ANG Cheng-En Professor atNortheastern University.His re-search interest covers computer inte-grated making system(CIMS),multi-disciplinary design optimization system integrated technol-ogy.)曲蓉霞东北大学副教授.主要研究方向为制造执行系统.E-mail:qurongxia@(QU Rong-Xia Associate professorat Northeastern University.Her mainresearch interest is manufacturing ex-ecutive system.)。

中厚板生产计划优化方案探索发表时间：2017-11-29T11:53:19.760Z 来源：《基层建设》2017年第24期作者：王如江李圣贤赵裕健吕品[导读] 摘要：近年来，我国的经济发展迅猛，为了保证经济结构的合理性，政府加大了对制造业的扶持力度。

中厚板作建筑工程常用的板件，其订单具有多品种、多规格、小批量的特点。

为了保证中厚板生产的科学性和合理性，对其生产计划方案进行优化是非常重要的。

基于此，文章结合邯钢中板厂中厚板生产计划的制约因素，从板件的加热、冷却等方面提出了相应的优化措施，以期能提高中厚板的生产水平。

河北钢铁集团邯钢有限责任公司河北邯郸 056001摘要：近年来，我国的经济发展迅猛，为了保证经济结构的合理性，政府加大了对制造业的扶持力度。

中厚板作建筑工程常用的板件，其订单具有多品种、多规格、小批量的特点。

为了保证中厚板生产的科学性和合理性，对其生产计划方案进行优化是非常重要的。

基于此，文章结合邯钢中板厂中厚板生产计划的制约因素，从板件的加热、冷却等方面提出了相应的优化措施，以期能提高中厚板的生产水平。

关键词：中厚板；生产计划；优化方案引言建筑行业的发展离不开高性能材料的支持，中厚板作为建筑施工中的小批量材料，其生产品种包括普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金结构钢、造船用钢、工程机械用钢、桥梁钢、压力容器钢、管线钢、抗层状撕裂钢及高层建筑用钢等中厚板材。

但由于合同总量少、规格品种多，在中厚板生产过程中，企业需要优化轧制生产计划，保证合同能够及时兑现，提升企业的经济效益。

因此，企业在中厚板生产过程中，应对其生产计划进行优化，保证中厚板生产能够满足企业的经营需求。

1邯钢中板厂简介多年来邯钢中板厂一直倡导以质量求生存的理念，产品质量优良性能稳定，2006年宽厚板线高强度船板D32、D36一次性通过中国、英国、法国、德国、美国、挪威、日本、韩国、意大利九国船级社的认证；2007年3月顺利通过欧标认证，获得钢板出口欧洲的许可证。

浅谈中厚板生产过程的质量控制发布时间：2022-10-08T01:24:36.903Z 来源：《工程建设标准化》2022年第11期作者：陈宗强[导读] 中厚板在建筑领域具有非常重要的作用，国家和社会对于中厚板的质量要求也实现了明显的提升。

陈宗强新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂摘要：中厚板在建筑领域具有非常重要的作用，国家和社会对于中厚板的质量要求也实现了明显的提升。

由此可见，中厚板的质量控制和检验有着非常重要的意义。

只有做好中厚板生产过程中每个环节的控制，才能够达到良好的生产效果。

因此我们应对中厚板生产过程中的质量控制方法进行探索基于此，本文章对中厚板生产过程的质量控制进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：中厚板；生产过程；质量控制引言中厚板产品广泛应用于船舶、机械制造等领域，具有广阔的市场前景，在制造业快速发展的当下，其市场需求量是比较可观的。

中厚板生产具有规格多、批量小的特点，因此对于坯料的质量特别是外观尺寸质量的要求非常严格。

如果中厚板坯料尺寸设计不合理，与客户要求相差较大，这样不仅会增加坯料的切割损失或是造成钢板尺寸改判，而且还影响生产效率，降低与客户合同的兑现率。

这对于企业来说无疑会带来比较大的经济损失以及客户的流失。

一、中厚板技术的主要特点（一）TMCP技术目前我国所采用的中厚板先进生产技术，包括TMCP技术，是适应高强度、低合金技术发展所做出的基本技术。

早期的钢度低合金钢都是依靠添加合金元素来保证强度的，很难对焊接性能、成型性能及抗碎性、抗裂性做出分析。

如今的细化铁素体精粒组织材料能够生产出相同强度的钢材，也在焊接性能方面大大提高，也广泛用于造船、锅炉容器，建筑钢结构体系之内。

（二）厚度自动化控制系统AGC是轧机的控制系统，是控制面板厚度的方法，包括相对AGC和绝对AGC的操作模式。

相对AGC提高了钢板的控制精度，但基于钢板轧制力的预测精度和钢板在头部位置的厚度剧烈波动，“相对AGC”只能控制一个板的厚度差异，不能很好地控制不同板的厚度差异。