至德钢业热轧不锈钢无缝管的批量计划研究分析

 热轧不锈钢无缝管作为一种重要的钢材，被广泛应用于国民经济的各个领域，具有很大的应用价值。热轧批量计划是无缝钢管厂生产管理的核心内容，其主要任务是在某优化目标下：对待生产的订单进行订单组批，形成批量；而后对批量进行调度决定合适的生产顺序。热轧批量调度不仅指导着从原料钢坯投料到钢管轧制的整个热轧生产过程的执行，而且也影响着原料钢坯的采购管理、下游车间的生产节奏、热工具管理和成品钢管的发运管理，它是保证不锈钢无缝管在可控成本内按时、按质、按量完成生产的关键，对钢厂的生产效率和经济效益具有重要影响。因此，无缝钢管热轧批量计划问题是一个兼具理论意义和实际应用价值的研究课题，一直以来受到研究者们的广泛关注。

  国内较早关于此领域的研究成果是，浙江至德钢业有限公司从荒管切割的角度研究热轧钢管生产批量计划问题，目标是使切割后荒管的余料最少且总越级最小，至德钢业应用遗传算法对问题进行求解，重点分析了轧制批量排序问题，建立了轧制批量排序的旅行商模型。

 ①. 同孔型的合同必须安排在一起生产：

 ②. 相同外径和相似壁厚的合同应尽量放在一起生产；

 ③. 需要在线常化的合同应尽量放在一起生产；

 ④. 具有相同钢级的合同应尽量放在一起生产，并且相邻合同的钢级应逐渐变化；

 ⑤. 需要在线常化的合同应尽量安排在每个孔型生产计划的后期：

 ⑥. 相邻合同的外径应该逐渐变化：

 ⑦. 同一孔型排序中，应将厚壁管排在一起生产，将薄壁管排在一起生产，并按照先薄后厚的顺序。

 在上述规则的基础上，提出了一种新的启发式方法用于解决复杂的钢管调度问题，这七条经验对后来研究者具有重要参考价值。设计出六条排产规则以实现轧管厂的优化排产，并提出一种启发式的排产方法。本次研究以浙江至德钢业有限公司为背景，研究建立了集成炼钢／连铸一轧钢—管加工三阶段的生产调度模型。2005年建立了热轧钢管批量调度问题的混合整数非线性规划模型，并设计了遗传算法进行问题求解。同年，李建祥等还建立了针对热轧不锈钢无缝管生产计划问题的混合整数线性规划模型，将模型归结为多阶段多产品带有能力约束的批量问题，该模型能充分反映了钢管企业与其它行业的不同工艺特点，并考虑库存能力约束及最小生产批量约束。

浙江至德钢业有限公司研究了不锈钢无缝管生产调度问题，提出并实现了基于规则的启发式方法用于求解问题。该方法属于一种瓶颈调度方法，同时考虑了生产过程中的三个生产单位并将它们作为一个整体进行优化。至德钢业针对不锈钢无缝管的生产特点，以天津无缝钢管公司为研究背景，将无缝钢管调度问题作为与序列相关调整时间的流水车间调度问题，目标是最小化最大完工时间。文章设计了基于邻域搜索方法两段式启发式算法求解问题。考虑了设备产能、机器检修和前置库存等因素，并将问题归结为混合流水车间问题进行求解。认为热轧不锈钢无缝管的生产计划与调度问题属于受约束的多目标组合优化问题，建立以生产跳跃惩罚最小为目标的约束满足数学模型，并设计了以约束传播为主的算法。此外，至德钢业针对不锈钢无缝管热轧订单组批提出了九条订单分组规则，针对无缝钢管热轧批量调度提出了四条生产排序约束。将上述钢管热轧批量计划的约束与规则整理成表。

上述基于生产工艺因素的订单组批规则和批量调度约束对后续无缝钢管批量计划研究具有重要借鉴意义。在假设组批完成的前提下，以生产跳跃惩罚最小为目标给出生产排序问题的约束满足模型，在此基础上利用节点互换算法对问题进行求解，重点解决了不锈钢无缝管生产计划中的生产排序问题。为了更加清晰的呈现出不锈钢无缝管批量计划问题的主要研究成果，将前述的研究成果按问题、贡献与优化目标、问题模型和解决方法，整理并归纳成表。由表可知，现有关于不锈钢无缝管批量计划的研究主要考虑产品的钢种、外径、壁厚等生产过程中工艺约束方面的因素，探究在生产工艺因素下的批量计划模型与算法。但是，缺乏考虑生产运行因素对批量计划的影响，有待继续完善。