基于分散模式下的冷轧供应链调度研究

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钢铁冷轧生产过程包括多个生产阶段、多个生产线,生产工艺复杂,供料关系呈现交叉网状结构,形成了冷轧供应链;同时,冷轧产品具有多品种小批量特点;企业在制定合理生产调度方案的过程中,需要协调各生产环节的运行节奏,平衡生产物流,优化库存结构,从而提高生产稳定性,降低生产成本;考虑从全局角度出发集中对供应链调度的问题复杂度高、实施难度大;本文针对基于分散模式的冷轧供应链调度对问题进行研究,将供应链内部各生产线作为平等主体,对供应链范围内各生产线的钢卷调度问题进行研究。本文以冷轧生产流程中的酸轧、连退、热镀锌三个产线构成的两级供应链为研究对象,在考虑实际生产工艺约束的情况下,以最小化各产线的生产切换费用和等待时间为目标,分析并设计不同的生产协调机制,建立了推式和拉式供应链调度模型,并构造问题的下界,对所设计的不同的协调调度模型性能进行验证。本文主要工作包括:1)针对由酸轧、连退、热镀锌三个产线构成的两级供应链,设计了前道工序优先排产的推式协调模式和后道工序优先排产的拉式协调模式;在前道工序优先排产的推式协调模式中优先决策酸轧机组的调度方案,后道工序基于前道工序的排产方案决策自身的钢卷调度方案;在后道工序优先排产的拉式协调模式中,优先决策连退、热镀锌产线的钢卷调度方案,基于后道工序的调度方案,决策酸轧生产线的钢卷调度方案,并对后道工序调度方案进行调整从而保证调度方案的可行性;针对上述两种模式,分别建立混合整数线性规划模型,利用CPLEX求解器对模型进行求解,通过数据实验验证了分散模型的有效性,并分析了两种分散模型的适用场合。2)为了进一步验证上述模型的有效性,通过理论分析分别证明了集成模型最优解为推式协调协调模型和拉式协调模型的下界,为了获得问题下界,对集成模型按照生产供应链各产线的耦合关系进行了模型重构,并设计列生成算法获得问题下界,针对子问题难以求解的困难,设计了动态规划算法,最后,通过计算实验进一步验证了分散模型解的质量的有效性。3)基于上文提出的分散模式下的冷轧生产供应链协调调度模型和方法,设计并开发了冷轧生产供应链决策支持系统,实现相关数据管理与计划排程的功能,为冷轧供应链钢卷调度方案的决策提供有效支持。
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