炼钢车间调度优化方法设计

炼钢车间调度优化方法设计
摘要：文章利用Visual－Steelmaking对炼钢生产计划进行多次仿真得到不同的调度方案，然后利用AHP层次分析法求得调度优化评价指标的重要程度，最后利用模糊评价方法对调度方案进行综合评判得到优化结果。

关键词：炼钢；层次分析法；优化
1基于层次分析法的调度优化方法
AHP方法是在多目标、多规则的条件下，对多种对象（目标、方案等）进行评价的一种简洁而有力的工具。

其实施的流程如图1所示。

一方面，AHP方法能汲取决策者个人或集体的阅历、智慧、判断能力；另一方面，AHP丰富的数学原理为该方法的准确性提供了可靠的基础。

层次分析法是20世纪70年代由美国学者A.L.萨坦（A.L. Saaty）提出的一种多目标评价决策方法，他将决策人复杂系统的评价的思维过程数学化、系统化，以便决策依据易于被人接受。

同时，应用AHP方法所需要的定量信息要求不多，但决策人对决策问题的本质、所包含的系统要素以及相互之间的逻辑关系必须掌握的十分透彻。

另外，AHP方法对无结构化的系统的评价决策以及多目标的决策问题更为适用。

应用层次分析法的基本步骤是：①对构成决策问题的各种要素建立多级（多层次）递阶结构模型；对同一层次（等级）上的要素与上一级要素为准则进行两两比较，并根据结果评定尺度；②确定其重要程度，最后依此建立判断矩阵；③通过一定计算，确定各要素的相对重要程度；④通过综合重要度的计算，对所有的替代方法进行优先排序，从而为决策人选择最优方案提供科学的决策依据。

2基于层次分析法的调度优化步骤
（1）建立系统的递阶层次结构。

对于基于仿真的炼钢生产调度系统而言，可以把系统分为3个层次：①最高层（目标层）：这一层次只有一个元素，即经过多次仿真得到最优调度方案（EH）。

②中间层（决策准则）：根据前文提出的评价指标，以目标层的元素为导向，可得到五项决策准则（见表1）。

对于一个较优的调度方案来说，连浇实现率、设备平均利用率越大越好；而计划完成时间（makespan）、系统平均等待队列、系统平均等待时间越小越好，因此取它们的倒数作为决策准则。

③最低层（方案层）：这一层次包括了由计算机仿真出的各种调度结果（Fi）。

基于仿真的生产调度系统是一种完全相关性多级递阶结构。

其中上一层次的每一要素与下一层次的所有要素完全相关，见图1、图2。

为了得到一个较优的调度方案（EH），调度员在进行n次仿真之后，对任一仿真结果Fi（第三层），均需要以第二层的五项决策准则（见表1）来进行分析和评价。

也就是说，各层
次间的要素都两两有关。

（2）构造判断矩阵。

判断矩阵是层次分析法的基本信息，也是进行各要素优先权重计算的重要依据。

（3）对系统相容性和误差分析各要素的重要程度进行比较和判断。

表1调度系统的各评价指标的优先级
要素代号评价指标优先级排列考核角度备注
A1 连浇实现率 1 成本取倒数
A2 1/计划完成时间 2 效率
A3 设备平均利用率 3 效率
A4 1/系统平均等待队列 4 来源于排队率，效果等同，属于统一优先级。

取倒数
A5 1/系统平均等待时间 4 取倒数
（4）综合重要度的计算。

在计算了各层次判断矩阵有关要素对上一级EH 的重要度之后，即可从最上层开始，自上而下地求出各层次要素关于下一层要素的综合重要度（综合权重）。

在m次仿真后，假设调度方案的各评价指标的重要度为An×1，即可求得m次仿真结果的综合重要度，其中，综合重要度最大的即可作为最佳调度方案。

3结束语
根据炼钢车间生产调度多、目标优化的特点，借鉴制造行业的绩效评价手段，在完成计划调度仿真之后，使用层次分析法对多个仿真的调度方案进行决策精选得到调度优化方案。

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