至德鋼業熱軋不銹鋼無縫管的批量計劃研究分析

 熱軋不銹鋼無縫管作為一種重要的鋼材，被廣泛應用于國民經濟的各個領域，具有很大的應用價值。熱軋批量計劃是無縫鋼管廠生產管理的核心內容，其主要任務是在某優化目標下：對待生產的訂單進行訂單組批，形成批量；而后對批量進行調度決定合適的生產順序。熱軋批量調度不僅指導著從原料鋼坯投料到鋼管軋制的整個熱軋生產過程的執行，而且也影響著原料鋼坯的采購管理、下游車間的生產節奏、熱工具管理和成品鋼管的發運管理，它是保證不銹鋼無縫管在可控成本內按時、按質、按量完成生產的關鍵，對鋼廠的生產效率和經濟效益具有重要影響。因此，無縫鋼管熱軋批量計劃問題是一個兼具理論意義和實際應用價值的研究課題，一直以來受到研究者們的廣泛關注。

  國內較早關于此領域的研究成果是，浙江至德鋼業有限公司從荒管切割的角度研究熱軋鋼管生產批量計劃問題，目標是使切割后荒管的余料最少且總越級最小，至德鋼業應用遺傳算法對問題進行求解，重點分析了軋制批量排序問題，建立了軋制批量排序的旅行商模型。

 ①. 同孔型的合同必須安排在一起生產：

 ②. 相同外徑和相似壁厚的合同應盡量放在一起生產；

 ③. 需要在線?；暮贤瑧M量放在一起生產；

 ④. 具有相同鋼級的合同應盡量放在一起生產，并且相鄰合同的鋼級應逐漸變化；

 ⑤. 需要在線?；暮贤瑧M量安排在每個孔型生產計劃的后期：

 ⑥. 相鄰合同的外徑應該逐漸變化：

 ⑦. 同一孔型排序中，應將厚壁管排在一起生產，將薄壁管排在一起生產，并按照先薄后厚的順序。

 在上述規則的基礎上，提出了一種新的啟發式方法用于解決復雜的鋼管調度問題，這七條經驗對后來研究者具有重要參考價值。設計出六條排產規則以實現軋管廠的優化排產，并提出一種啟發式的排產方法。本次研究以浙江至德鋼業有限公司為背景，研究建立了集成煉鋼／連鑄一軋鋼—管加工三階段的生產調度模型。2005年建立了熱軋鋼管批量調度問題的混合整數非線性規劃模型，并設計了遺傳算法進行問題求解。同年，李建祥等還建立了針對熱軋不銹鋼無縫管生產計劃問題的混合整數線性規劃模型，將模型歸結為多階段多產品帶有能力約束的批量問題，該模型能充分反映了鋼管企業與其它行業的不同工藝特點，并考慮庫存能力約束及最小生產批量約束。

浙江至德鋼業有限公司研究了不銹鋼無縫管生產調度問題，提出并實現了基于規則的啟發式方法用于求解問題。該方法屬于一種瓶頸調度方法，同時考慮了生產過程中的三個生產單位并將它們作為一個整體進行優化。至德鋼業針對不銹鋼無縫管的生產特點，以天津無縫鋼管公司為研究背景，將無縫鋼管調度問題作為與序列相關調整時間的流水車間調度問題，目標是最小化最大完工時間。文章設計了基于鄰域搜索方法兩段式啟發式算法求解問題?？紤]了設備產能、機器檢修和前置庫存等因素，并將問題歸結為混合流水車間問題進行求解。認為熱軋不銹鋼無縫管的生產計劃與調度問題屬于受約束的多目標組合優化問題，建立以生產跳躍懲罰最小為目標的約束滿足數學模型，并設計了以約束傳播為主的算法。此外，至德鋼業針對不銹鋼無縫管熱軋訂單組批提出了九條訂單分組規則，針對無縫鋼管熱軋批量調度提出了四條生產排序約束。將上述鋼管熱軋批量計劃的約束與規則整理成表。

上述基于生產工藝因素的訂單組批規則和批量調度約束對后續無縫鋼管批量計劃研究具有重要借鑒意義。在假設組批完成的前提下，以生產跳躍懲罰最小為目標給出生產排序問題的約束滿足模型，在此基礎上利用節點互換算法對問題進行求解，重點解決了不銹鋼無縫管生產計劃中的生產排序問題。為了更加清晰的呈現出不銹鋼無縫管批量計劃問題的主要研究成果，將前述的研究成果按問題、貢獻與優化目標、問題模型和解決方法，整理并歸納成表。由表可知，現有關于不銹鋼無縫管批量計劃的研究主要考慮產品的鋼種、外徑、壁厚等生產過程中工藝約束方面的因素，探究在生產工藝因素下的批量計劃模型與算法。但是，缺乏考慮生產運行因素對批量計劃的影響，有待繼續完善。