现代大型炼钢-连铸生产过程都是由多个浇次,多个炉次,多台转炉、精炼炉、连铸机及多重精炼方式等组成。转炉将冶炼好的钢水倒入钢包中(称一个炉次),钢包载运钢水到精炼炉进行精炼,然后将钢水载运到连铸机前并倒入中间包中,由多炉次的钢水经中间包流入连铸机并连续浇铸成板坯(称一个浇次)。炼钢-连铸生产调度是以浇次计划为基础,在炉次的生产工艺路径,炉次在转炉、精炼炉上的加工时间及运输时间已知的条件下,以浇次在连铸机上准时开浇,浇次内的炉次连续浇铸,同一个设备两个相邻炉次不能产生作业冲突及各炉次在连铸前的等待时间不超过企业给定范围为目标,确定各浇次中的炉次在哪台转炉、哪台精炼炉上加工,并确定出各炉次在转炉,精炼炉及连铸机上加工的开始时间和结束时间,形成炼钢-连铸生产作业时间表(称为调度计划)。但调度计划的真正实施是由钢包来完成,如果钢水在转炉冶炼好后,钢包没有及时到转炉接受钢水就要延长钢水在转炉上的加工时间,如果选配的钢包温度过低,就要延长其烘烤时间,从而增加了能耗。因此,炼钢-连铸生产调度必须考虑钢包选配问题。由多个浇次、多个炉次、多台转炉、精炼炉和连铸机、多重精炼方式构成的炼钢-连铸生产调度,不仅要求每个浇次准时开浇、浇次中的炉次连续浇铸,各炉次在连铸前的等待时间不超过企业给定范围,而且要求不同炉次在同一设备上不能产生作业冲突。这一约束在具有同功能的多台转炉,多台精炼炉上难以精确描述,难以采用常规优化方法去解决。现行炼钢-连铸生产调度模型由于不是针对多重精炼方式进行建模,也没有考虑各炉次在连铸前的等待时间不能超过企业给定范围,而且忽略钢包选配对调度计划的影响,导致所研究的方法不能应用到具有多台转炉、多台精炼和连铸机,多重精炼方式的钢厂中,所以,钢厂只好采用人工调度和人工选配钢包。人工制定调度计划效率低,容易造成炉次在加工设备间冗余时间过长,使得钢水温度下降,难以保证准时开浇。人工选配钢包随意性大,容易造成能源的浪费。本文针对上述问题,在国家863高科技资助项目“钢铁工业MES关键技术(EMS-EAM-IPS)研究与示范应用(2004AA412010)”的支撑下,以具有3台转炉、7台精炼炉、3台连铸机,3重精炼方式的某大型钢铁企业炼钢-连铸生产线为背景,开展炼钢-连铸混合优化调度方法及应用研究,主要工作如下：1.在分析具有3台转炉、7台精炼炉、3台连铸机,3重精炼方式的某大型钢铁企业生产过程、浇次计划,人工调度表的基础上,以浇次准时开浇、浇次内的炉次连续浇铸和炉次在不同设备之间冗余等待时间最小为性能目标;以炉次按其规定的生产工艺路径、加工时间和运输时间进行加工,不同炉次在同一设备不允许作业冲突,炉次在连铸工序的等待不超过企业给定范围为约束方程：以各炉次在炼钢、精炼工序上的加工设备及加工的开始时间和在连铸机上的开浇时间为决策变量,建立了炼钢-连铸主设备优化调度模型。分析了主设备优化调度模型难以求解的原因。在分析人工选配钢包应考虑的因素(钢包材质、包龄、温度、水口等)基础上,建立了钢包选配的约束条件和目标,分析了钢包选配难以精确建模的原因,指出了现行人工调度及人工选配钢包存在的问题。2.针对现行人工制定调度计划效率低、容易造成炉次在设备间冗余时间过长,人工选配钢包容易造成能源浪费问题,将动态规划、线性规划、正交设计、人机交互与基于规则推理相结合提出了由主设备优化调度与钢包选配相集成的混合优化调度策略。主设备优化调度是在浇次计划的基础上,决策各炉次在哪台转炉、哪台精炼炉上加工及在转炉、精炼炉和连铸机上加工的开始时间,使炉次在设备之间冗余等待时间最小、浇次准时开浇、浇次内的炉次连续浇铸。钢包选配是在满足炉次对钢包材质、水口及转炉出钢时间等约束下,为炉次尽量选配温度高的钢包(称为红包),减少空包烘烤时间,实现节能降耗。3.针对主设备优化调度模型难以求解,提出了由基于动态规划的设备指派和基于线性规划冲突解消组成的主设备优化调度算法。其中：基于线性规划的冲突解消算法包括基于正交设计选取惩罚系数的冲突解消算法和基于人机交互确定最终调度方案算法。针对钢包选配难以精确建模,将钢包选配专家的知识表示成规则,采用基于规则推理的方法为调度计划中每个炉次选配一个温度高的钢包,以确保主设备调度计划正常执行。4.采用3个浇次计划(含有7个炉次,3重精炼方式)的实际生产数据对主设备优化调度算法进行仿真实验。结果表明：调度计划中炉次的平均等待时间为3分钟小于人工调度的平均等待时间16分钟；调度表的形成时间为3秒小于人工编制的时间7分钟；炉次最大的等待时间10分钟小于人工编制最大等待时间26分钟。并采用上述数据对基于正交设计选取惩罚系数的冲突解消算法和人工凑试选择惩罚系数的冲突解消算法进行了仿真比较。结果表明：基于正交设计选取惩罚系数的方法总等待时间为21分钟小于人工凑试的总等待时间28分钟；基于正交设计没有断浇且准时开浇,而采用人工凑试法第一个浇次滞后理想开浇时间4分钟。仿真实验验证了所提出的主设备优化调度算法的有效性。5.在具有3重精炼方式、3台转炉、7台精炼炉和3台连铸机的某大型钢厂中对所提出的方法进行了工业实验。针对10组工业实验数据(每组数据含有3个浇次计划,炉次数在20-23个之间)进行工业实验,结果表明：采用优化方法制定生产调度表的时间平均为6秒小于钢厂对调度表生成时间在1分钟之内的要求；在各组工业实验案例中,炉次在连铸前的最大等待时间均小于10分钟。偏离理想开浇时间最大值是16分钟,实现了现场对偏离开浇时间控制在30分钟之内的目标,保证了各浇次内的炉次连续浇铸。由于系统提供了钢包选配功能,达到了现场充分使用红包(温度高的钢包)的要求。