现如今,我国已成为全球最大的碳排放国家,减排任务变得异常繁重。而作为高排放典型的钢铁行业将是今后控碳减排的重点,但废钢铁再制造作为钢铁绿色生产大循环的重要组成部分,在我国以其为主要原材料的电炉短流程炼钢只占比10%左右,且单耗在不断降低,远落后于发达国家。目前,国内外学者在钢铁工业碳排放领域的研究多体现在碳排放权交易和长流程碳排放计量方面;在废钢铁再制造方面的研究主要集中在炼钢连铸静态生产调度优化,较少考虑碳排放因素和生产不确定性因素,其中在碳减排背景下研究废钢铁炼钢连铸动态生产调度的就更少了。因此,将碳减排背景和废钢铁再制造静态/动态生产调度联系起来,不仅满足了节能减排、绿色生产的环境需求,而且更加符合世界钢铁行业的发展新潮流。前人对于传统长流程炼钢连铸生产调度问题研究成果较为丰富,但是碳减排背景下的废钢铁再制造生产调度问题有其特殊性,主要体现在以下几个方面:(1)原材料。由于废钢铁行业炉料标准缺失,再制造所使用的废钢铁在金属成分、回收质量等方面具有更大的不确定性,而目前国内废钢铁存储量的不足进一步增加生产难度;(2)碳排放计量模型。废钢铁-电弧炉短流程工艺与传统高炉-转炉长流程工艺相比,后者多用碳素平衡原理来计算CO2排放量,较为繁琐。而废钢铁-电弧炉工艺中,CO2排放基本来自于电弧炉、精炼炉、连铸机等设备的电力消耗,耗材和溶剂使用量较少,因此可方便的使用电力碳排放系数来计算废钢铁再制造CO2排放量;(3)生产扰动事件。短流程的加工设备、加工时间、加工工序更少,但生产过程更为紧凑,对于炉次加工时间准确度的把握要求更高。因此,与长流程中多样多变的生产扰动事件不同,废钢铁-电弧炉工艺中出钢延迟类生产扰动事件最为常见。另外,在设计静态生产调度计划时要考虑到生产扰动事件,尽可能减少使用动态调度来调整,比如应充分利用精炼站缓冲功能。综上,本文将在碳减排背景下对钢铁工业碳排放、废钢铁再制造、炼钢连铸静态生产调度及动态生产调度等方面研究进行综述基础上,分析废钢铁再制造生产流程,突出废钢铁再制造特征,明确废钢铁再制造流程中的不确定性因素,构建废钢铁再制造静态/动态生产调度模型。本文研究主要包含以下四部分:(1)废钢铁再制造生产调度特征、关键环节、不确定性因素研究。废钢铁再制造主要以废钢铁-电弧炉工艺为主,选取电弧炉-精炼站-连铸连扎为关键环节,根据其生产特征和调度要求,分析废钢铁回收再加工、废钢铁金属成分、生产扰动事件、外部环境等方面的不确定性;(2)废钢铁再制造过程碳排放计量模型研究。首先基于电力碳排放系数研究废钢铁再制造静态生产调度碳排放计量模型,继而研究动态生产调度碳排放计量模型;(3)废钢铁再制造静态生产调度模型及算法研究。基于精炼缓冲功能设计静态生产调度模型,力求减少延迟类事件的出现频率,并提升炉次合格率及降低碳排放量,使用遗传算法求出近优解;(4)废钢铁再制造动态生产调度模型及算法研究。将其分为非碳减排背景和碳减排背景两种情况,在设计的动态生产调度模型中前者着眼于有效性和稳定性,后者着眼于绿色生产性,并都将使用启发式算法求出最优解。可见,本文研究将能够帮助钢铁企业有效解决废钢铁再制造生产问题,并为企业提供一种低碳思维来优化静态生产调度及解决动态生产调度问题,也可为企业的废钢铁回收再加工提供决策依据和理论基础,为政府出台碳减排政策提供参考。