1.一种高效求解炼钢-连铸炉次批量计划的优化方法,其特征在于包括以下步骤:
1)在炉次批量计划多耦合约束条件解耦机制下获取以订单为单元的批量计划子模型;
2)构造订单聚类惩罚值分布矩阵QN×N,N个订单两两聚类因属性不同生成订单聚类惩罚值分布矩阵QN×N,该矩阵是为N阶;
3)通过订单聚类惩罚值分布矩阵生成QN×N矩阵,判断矩阵QN×N类型为γ型矩阵、β型矩阵还是α型矩阵,分别按不同类型实施矩阵启发式乘子寻优方法。
2.根据权利要求1所述的一种高效求解炼钢-连铸炉次批量计划的优化方法,其特征在于步骤3)具体为:
301)当矩阵QN×N为γ型矩阵时,采用γ型矩阵启发式乘子寻优方法;
302)当矩阵QN×N为β型矩阵时,采用β型矩阵启发式乘子寻优方法;
303)当矩阵QN×N为α型矩阵时,采用α型矩阵启发式乘子寻优方法。
3.根据权利要求2所述的一种高效求解炼钢-连铸炉次批量计划的优化方法,其特征在于步骤301)具体为:
301A)初始化γ矩阵使该矩阵第一列包含
N×N
表示订单聚类惩罚值分布矩阵Q
中第j列的最小值; 表示订单聚类惩罚值分布矩阵QN×N中第i行第j列的值; 的值以及在矩阵中的位置可以通过程序来获取,是已知量,i*,j*分别表示该值所在的行数和列数;
301B)若j≤N,则跳转到301C),否则跳转到步骤301E);
301C)若 跳转到步骤301D),否则j=j+1,跳转到步骤301B);
是该矩阵中第i列的最小值,通过程序获取,是已知量,该式子是判断同一列,也就是j列的i*行的值是否不等于该列最小值;
301D)若i≤N,则跳转到步骤301C),否则 跳转到步骤301B);
301E)结束。
4.根据权利要求2所述的一种高效求解炼钢-连铸炉次批量计划的优化方法,其特征在于步骤302)具体为:
302A)初始化矩阵λ,设i=1,j=1;
302B)若i≤N,则转向步骤302C),否则转向步骤302F);
302C)若 则转向步骤302D),否则j=j+1,转向步骤302E);
表示订单聚类惩罚值分布矩阵QN×N中
第i行的最小值; 表示订单聚类惩罚值分布矩阵QN×N中第i行第j列的值; 的值以及在矩阵中的位置可以通过程序来获取,是已知量,i*,j*分别表示该值所在的行数和列数;
302D)矩阵第i行末尾添加1×N阶向量 转向步骤302E);
表示该行向量第j*列的值为Qi(b),在QN×N中该位置的值为Qi(a);
表示该行向量第j*列的值为Qi(b),其他值为
302E)若j≤N,转向步骤302C),否则i=i+1,转向步骤302B);
302F)输出矩阵λ。
5.根据权利要求2所述的一种高效求解炼钢-连铸炉次批量计划的优化方法,其特征在于步骤303)具体为:
303A)初始化矩阵λ,设i=1,j=1;
303B)若i≤N,则转向步骤303C),否则转向步骤303F);
303C)若 或 则转向步骤303D),否则j=j+1,转向步骤303E);
表示订单聚类惩罚值分布矩阵QN×N中
第i行的最小值; 表示订单聚类惩罚值分
布矩阵QN×N中第i行除去 后的最小值,即第i行中的次最小值; 表示订单聚类惩罚值分布矩阵QN×N中第i行第j列的值; 的值以及在矩阵中的位置可以通过程序来获取,是已知量,i*,j*分别表示该值所在的行数和列数;
303D)在λ矩阵第i行末尾添加元素 或 转向步骤303E);
303E)若j≤N,转向步骤303C),否则i=i+1,转向步骤303B);
303F)输出矩阵λ。
6.根据权利要求2所述的一种高效求解炼钢-连铸炉次批量计划的优化方法,其特征在于:步骤3)中,γ型矩阵为在板坯与炉次中心聚类过程中,所有板坯与某些炉次中心只产生唯一最小惩罚值,同时与某些板坯所产生的最小惩罚值的个数不唯一且各个炉次中心最小惩罚值的大小不唯一的矩阵, 某列中有且仅有唯一某列 个数不唯一。
7.根据权利要求2所述的一种高效求解炼钢-连铸炉次批量计划的优化方法,其特征在于:步骤3)中,β型矩阵为在板坯与炉次中心聚类过程中,与炉次中心产生最小惩罚值板坯数大于1,且各个炉次中心中最小值都相同的矩阵,存在 且 的个数不唯一。
8.根据权利要求2所述的一种高效求解炼钢-连铸炉次批量计划的优化方法,其特征在于:步骤3)中,α型矩阵为在板坯与炉次中心聚类过程中,有且只有一个板坯会与炉次中心产生最小惩罚值的矩阵, 有且仅有唯一
9.根据权利要求2所述的一种高效求解炼钢-连铸炉次批量计划的优化方法,其特征在于:步骤3)中,通过订单聚类惩罚值分布矩阵生成QN×N矩阵,过程如下:
311)通过引入拉格朗日乘子松弛约束条件,同时将原问题转化为对偶问题求解上界:其中,ZD表示对偶问题最优值,λ是为松弛约束条件而引入的拉格朗日乘子,J1=min∑i∈N∑j∈NCijXij,表示同一炉次内订单属性差异最小, 表示炉次剩余容量最小, 表示优先级高的板坯先生产同,Xij是0-1决策变量,当订单i聚类到炉次中心j时Xij=1,否则Xij=0;
312)将上式化简,得到:
其中,Cij表示订单i与订单j聚类因属性不同所带来的惩罚值之和,pj表示当第j个炉次未利用完全时炉次剩余部分所产生的惩罚值,gi表示第i个订单的重量,hi表示第i个订单的优先级,T表示炉容,Xjj是0-1决策变量,当订单j被选为聚类中心时Xjj=1,否则Xjj=0;
313)参数量化,设:
314)计算原始问题最优值之,将每个板坯都作为炉次中心处理,即Xjj=1,j=1,2...,N.,同时与变量Xij无关的已知参数我们不予考虑,得到如下结果:
10.根据权利要求9所述的一种高效求解炼钢-连铸炉次批量计划的优化方法,其特征在于:还包括以下步骤:
315)根据步骤314)推出:
316)将每个板坯都作为炉次中心处理,将步骤314中的模型转化为只与拉格朗日乘子相关的子模型函数,并通过求解子模型最优值进而求解原始问题最优值:
317)设 最终子模型形式如下: