HKM优化即时钢制制造日程表

挑战

优化钢铁生产过程,以实现一致,即时交货

解决方案

使用MATLAB和全球优化工具箱,每年最大化超过500万吨钢的吞吐量

结果

  • 算法开发速度加快了10倍
  • 优化时间从1小时减少到5分钟
  • 客户满意度提高

“c++、Java或第三方优化解决方案将要求我们在开发中投入更多时间或简化约束条金宝搏官方网站件。只有MATLAB提供了我们所需要的灵活性、可扩展性、开发速度和优化级别。”

Alexey Nagaytsev, Hüttenwerke Krupp Mannesmann
手动审查的工厂时间表(顶部)和工厂计划用Matlab遗传算法(底部)自动优化。优化的时间表最大限度地减少了计划冲突(以红色),满足交货日期,并实现目标利用率。

每年制造超过500万吨钢铁,并及时交付每一订单,HüttenwerkeKruppMannesmann(HKM)工厂必须在紧密控制的时间表上运行。该过程的每个阶段都仔细定时和策划。焦炭,猪铁,废料等原材料必须在需要时到达适当的机械,必须将高炉溅到至少1450摄氏度的温度,并且必须在有时间冷却之前施放钢。在猪铁的制作中,可以通过线性生产来处理该过程的阶段,但在钢铁厂,物流和客户要求增加复杂性。

为了在满足这些操作约束的同时最大化吞吐量,HKM工程师在MATLAB中开发了一个自动调度系统®.“MATLAB使我们能够迅速开发一个用于全球优化的系统,以便在我们的生产环境中将其部署为Java组件,并将其作为计算集群运行,”HKM的项目经理Alexey Nagaytsev说。“通过MATLAB,我们可以轻松更改以合并新的约束并缩放系统以满足新的需求。”

挑战

钢铁生产是一个复杂的过程,有超过150个离散的步骤和无数的限制,由设备的能力,原材料的可用性,环境法规和多个客户的需求。客户通常要求在精确计划的阶段交付他们的订单。在HKM之前的流程中,调度员手动管理整个工厂的调度。虽然手动操作能很好地最大化吞吐量,但它不能完全考虑到客户强加的交付时间表。

调度员的作用需要这一过程的广泛知识,只有少数员工有资格填补它。如果缺席调度员,企业会产生重大风险。

为了减少这种风险,香港管理公司需要一个能够最大化工厂生产和满足交货计划的自动化系统。Nagaytsev说:“我们希望系统能在几分钟内为一个复杂的优化问题提供客观的结果。”“系统必须足够灵活,以适应不断变化的约束条件。它还必须与我们现有的Java软件集成,并且24/7可用。最后,我们希望快速部署系统,同时保持低开发成本。”

解决方案

HKM使用MATLAB和相关优化,并行计算和应用部署产品,开发一个完整的工厂调度系统,支持高效,即时交付其钢铁产品。下载188bet金宝搏金宝app

使用MATLAB和全局优化工具箱,NagayTsev快速原型被核心优化模块。该模块使用遗传算法来搜索全球解决方案,这些解决方案将根据客户要求以及准时,温度和设备使用限制来最大限度地提高工厂效金宝搏官方网站率。

为了加速优化过程,Nagaytsev使用了并行计算工具箱和matlab并行服务器在16工作人员Linux上执行优化算法®计算群集。

Nagaytsev生成Matlab的图表,以可视化算法中的中间结果,他用于创建自定义遗传算法变量。

他用MATLAB Compiler™和MATLAB Compiler SDK™来创建Java®从MATLAB代码中的类,然后在HKM现有的调度应用程序中部署为Java组件。

基于MATLAB的Java组件从主系统检索最新的约束和状态信息,计算一个优化的调度,然后将结果返回给主系统,调度程序在主系统中访问这些结果。

HKM调度员目前正在使用基于MATLAB的优化来规划下一个24至48小时的时间表,以及长达4周的长期时间表。

结果

  • 算法开发速度加快了10倍.Nagaytsev说:“用MATLAB,我们在短短20天内完成了优化算法的工作版本。”“在Java中实现一个类似的算法需要花费大约10倍的时间和10倍的成本。”

  • 优化时间从1小时减少到5分钟.Nagaytsev说:“我们的过程非常复杂,最初需要大约一个小时才能完成一个完整的优化。“通过最小的代码更改,我们使用并行计算工具箱和MATLAB并行服务器在我们的集群上建立了应用程序。现在我们大约5分钟就能得到结果。”

  • 客户满意度提高.“在某些情况下,自动化系统已经产生了一个解决方案,即我们的调度员没有考虑,”Nagaytsev说。“他们使用Matlab和全球优化工具箱产生的客观结果,以不断改进过程并降低风险。我们的客户更满意,因为他们可以在他们要求它的时候完全掌握他们的材料。“