不銹鋼無(wú)縫鋼管廠家一般由熱軋、精整、熱處理三個(gè)作業(yè)區(qū)構(gòu)成，接收的訂單主要包括“軋態(tài)交貨”和“軋態(tài)-熱處理交貨”兩種交貨方式，對(duì)應(yīng)熱軋和熱軋—熱處理兩種生產(chǎn)工藝。如圖所示，企業(yè)通常從原料廠接受合格的不銹鋼無(wú)縫鋼管鋼坯放入原料庫(kù)，鋼坯按照坯料設(shè)計(jì)的要求切割成指定尺寸的短坯料后投入環(huán)形爐加熱，此后在熱軋作業(yè)區(qū)經(jīng)過(guò)穿孔、連軋、張減定徑處理，再根據(jù)訂單要求在精整作業(yè)區(qū)進(jìn)行排鋸、矯直、探傷處理。至此，“軋態(tài)交貨”要求的鋼管經(jīng)由半成品庫(kù)過(guò)賬可以交成品庫(kù)等待發(fā)運(yùn)，而“軋態(tài)—熱處理交貨”要求的鋼管在精整包裝工序后，需進(jìn)入半成品庫(kù)等待熱處理加工，流程如圖所示。此后，鋼管在熱處理車間會(huì)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步加工以改變鋼鐵性能，有些鋼管進(jìn)行車絲、接箍等處理，最后將滿足訂單要求的鋼管交成品庫(kù)等待發(fā)運(yùn)。在兩種交貨方式并存的情況下，如果相鄰批次都包含“軋態(tài)—熱處理”訂單，將會(huì)導(dǎo)致熱處理工藝的生產(chǎn)瓶頸，極易造成中間庫(kù)存積壓浪費(fèi)。至德鋼業(yè)所研究的問(wèn)題正是在不同訂單要求導(dǎo)致的不同工藝路線背景下產(chǎn)生的。

 訂單排程是將一定時(shí)間內(nèi)無(wú)序的訂單按照鋼坯外徑、產(chǎn)品壁厚、原料鋼種、交貨狀態(tài)（涉及工藝路線）、訂單完成時(shí)間等要求進(jìn)行分類、排序。通過(guò)分類將規(guī)格相同、屬性相似的產(chǎn)品訂單組合在一起，形成一個(gè)軋制批次(簡(jiǎn)稱軋批)。排序則是讓軋批間保持一個(gè)合理的順序，使設(shè)備在換批時(shí)調(diào)整最小甚至不調(diào)整，且相鄰工藝的中間庫(kù)存最小。軋制計(jì)劃以日為單位制定，單日內(nèi)可生產(chǎn)多個(gè)軋批，一個(gè)軋批只能屬于一個(gè)計(jì)劃日，日總軋制數(shù)不超過(guò)日最大產(chǎn)能。因此，排程優(yōu)化要解決的兩個(gè)主要問(wèn)題是訂單分類和訂單排序，其中，訂單分類的主要考慮因素包括：①. 同一軋制批次規(guī)格必須相同；②. 鋼坯組批數(shù)量應(yīng)在一個(gè)合理區(qū)間內(nèi)；③. 同一軋制批次的訂單交貨期接近。訂單排序的主要考慮因素有：①. 訂單在規(guī)定交貨期內(nèi)交貨；②. 減少中間庫(kù)存和成品庫(kù)存；③. 相鄰批次交貨期接近，外徑變化幅度較小。如何獲取一個(gè)合理的排程計(jì)劃，在滿足訂單約定的規(guī)格、交貨狀態(tài)和交貨期的基礎(chǔ)上，有效減少機(jī)器在不同規(guī)格間的轉(zhuǎn)換調(diào)整和跨越工藝路線間的中間庫(kù)庫(kù)存數(shù)量，這是無(wú)縫鋼管生產(chǎn)管理中普遍存在且亟待解決的優(yōu)化問(wèn)題。

熱軋生產(chǎn)訂單排程優(yōu)化是不銹鋼無(wú)縫鋼管廠改善績(jī)效的一個(gè)重要途徑。目前大多數(shù)研究主要針對(duì)產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行組批優(yōu)化，很少考慮大中型不銹鋼無(wú)縫鋼管廠所面對(duì)的不同工藝路線的切換問(wèn)題。至德鋼業(yè)深入分析了熱軋不銹鋼無(wú)縫鋼管在熱軋階段的生產(chǎn)工藝要求和產(chǎn)品特點(diǎn)，綜合考慮了工藝路線切換、機(jī)器調(diào)整和生產(chǎn)時(shí)間等因素，建立了以最小化中間庫(kù)存及生產(chǎn)停滯浪費(fèi)懲罰、鋼管屬性跳躍懲罰、不準(zhǔn)時(shí)交貨懲罰為目標(biāo)的約束滿足模型，采用約束滿足算法和裝箱啟發(fā)式BFD算法相結(jié)合的BCSP方法及CBCA分別進(jìn)行初始訂單排程，并設(shè)計(jì)了能夠?qū)Τ跏寂懦踢M(jìn)行改進(jìn)的兩種批次交換搜索算法IBSS和OBSS。通過(guò)基于生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)的仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了模型和算法的可行性與有效性，明確了在不同環(huán)境下的算法組合方式。結(jié)果表明，該模型體現(xiàn)了面向訂單生產(chǎn)方式下的熱軋不銹鋼無(wú)縫鋼管生產(chǎn)要求，且不同的算法組合能夠在各訂單規(guī)模上得到相對(duì)優(yōu)化的訂單排程結(jié)果。