钢铁原料场物流传输设备调度

论文摘要

钢铁企业产成品的成本主要由原料成本、生产成本和物流成本三部分构成。现如今,由于国际市场原料供应情况十分紧张,进口原料成本随之水涨船高,而生产成本的挖掘潜力越来越小,所以通过对物流过程的优化来降低物流成本,成为如今大家所关注的焦点。又因为在钢铁企业中,原料场占用了整个钢铁企业的大部分流动资金,所以对原料场物流过程的优化管理成为整个钢铁企业物流的重中之重。而在原料场中,对传输设备的调度不仅贯穿于原料物流的整个过程,而且其效率更是直接影响整个原料场的管理运作。由于原料场物流传输设备调度问题具有运输对象为散状物料、下游工序带有很强的时间约束以及运输方式为多段式交叉网状等特征,采用人工调度方法很难实现合理的资源分配与优化作业,常常会因为调度的不合理而影响正常的钢铁生产,因此,对钢铁企业物流设备调度的研究是十分必要的。在本文中主要针对原料场的传输设备调度问题进行研究,包括取料机调度与传送带调度。本文围绕上述内容做了以下工作：（1）取料机调度问题的建模与优化取料机调度是根据料场实际与取料计划,在满足各原料取料时间窗、取料量的前提下制定取料方案并进行取料机调度,最终确定所取料堆、取料顺序以及取料机从开始取料到取料结束的时间和路线。本文根据生产工艺与管理要求,以最小化取料费用与取料机的走行费用以及开堆费用为目标,建立了混合整数规划模型。然后使用标准粒子群优化算法对问题进行求解。在此基础上,对取料机调度问题的特点进行分析,在算法中加入两条改进策略,再次对问题进行求解。最后设计了三组不同规模的实验,并对其进行显著性水平分析,实验结果表明,改进的粒子群优化算法的算法性能更好,解的质量更高。（2）传送带调度问题的建模与优化传送带调度问题是在一个计划期内,有多种料要运输到各自目的地,运料的顺序不定,而且在计划期内保证连续运料,已知每种原料的重量,传送带的运输能力以及每条传送带的长,最终确定每种料的运料时间以及运输路径。本文根据生产工艺与管理要求,以最小化原料的传输时间以及传输路线上传送带变更方向所带来的时间消耗为目标,建立了0-1整数规划模型。然后使用二进制PSO算法对问题进行求解。在此基础上,对传送带调度问题的特点进行分析,在算法中加入两条改进策略,再次对问题进行求解。最后设计了两组模拟实际规模的实验,并对其进行显著性水平分析,实验结果表明,改进二进制PSO算法与模拟人工产生的解相比,改进十分明显。（3）原料场物流管理优化系统的设计与开发在对国内多家钢铁企业原料场的实地调研基础上,针对其在管理过程中出现的问题,基于人机交互的思想,开发了原料场物流管理优化系统。该系统主要包括原料场输入配置、库存及设备管理、原料场输出、质量监控、混匀矿堆积、原料计划六大功能模块。然后对原料码头泊位分配、原料输入配置、原料库存、混匀配矿、取料机作业、传送带调度等物流过程进行了优化,并取得了很好的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钢铁企业原料场物流设备调度问题概述
• 1.1.1 问题的研究背景
• 1.1.2 问题的研究目的及意义
• 1.2 问题的研究现状
• 1.2.1 钢铁物流研究现状
• 1.2.2 粒子群优化算法综述
• 1.3 集装箱码头物流与钢铁原料物流调度作业对比分析
• 1.4 本文主要工作
• 1.5 本文技术路线
• 第2章 钢铁企业原料场物流系统概述
• 2.1 原料物流过程概述
• 2.2 原料场简介
• 2.2.1 原料场布局及设施
• 2.2.2 原料场物流传输设备简介
• 2.3 原料场物流优化问题描述
• 2.3.1 原料码头泊位分配问题
• 2.3.2 原料库存问题
• 2.3.3 原料输入配置问题
• 2.3.4 原料场传输设备调度问题
• 2.3.5 混匀配料问题
• 2.4 本章小结
• 第3章 取料机调度问题的建模与算法
• 3.1 引言
• 3.2 取料机调度问题描述
• 3.3 取料机调度问题模型
• 3.3.1 模型参数
• 3.3.2 决策变量
• 3.3.3 目标函数及约束
• 3.3.4 模型约束注释
• 3.4 粒子群优化算法
• 3.4.1 粒子群优化算法概述
• 3.4.2 标准粒子群算法在取料机调度问题中的应用
• 3.4.3 改进粒子群算法在取料机调度问题中的应用
• 3.5 实验结果与分析
• 3.5.1 数据来源
• 3.5.2 实验结果
• 3.6 本章小结
• 第4章 传送带调度问题的建模与算法
• 4.1 引言
• 4.2 传送带调度问题描述
• 4.3 传送带调度问题模型
• 4.3.1 模型参数
• 4.3.2 决策变量
• 4.3.3 目标函数及约束
• 4.3.4 模型约束注释
• 4.4 进制粒子群优化算法
• 4.4.1 二进制粒子群优化算法概述
• 4.4.2 二进制粒子群算法在传送带调度问题中的应用
• 4.4.3 改进二进制粒子群算法在传送带调度问题中的应用
• 4.5 实验结果与分析
• 4.5.1 数据来源
• 4.5.2 实验结果
• 4.6 本章小结
• 第5章 原料场物流管理优化系统
• 5.1 系统概述
• 5.2 系统设计思想
• 5.2.1 系统开发工具
• 5.2.2 功能模块设计
• 5.2.3 数据库设计
• 5.3 系统结构及功能
• 5.3.1 系统结构
• 5.3.2 系统界面功能
• 5.4 本章小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢