电解铝配铝调度方法及其装置.pdf

本发明提供一种电解铝配铝调度方法，将满足电解铝液品位以及出铝效率参数要求的电解铝槽根据电解铝液品位，进行交叉排序比对品位相邻度，确定最大可能槽组合，确定相邻度最好的槽组合，将槽进行对换和/或拆槽进而得到相邻度最优的槽组合，确定被弃电解铝槽，确定被弃电解铝槽回炉的几率；一种实现上述电解铝配铝调度方法的装置，包括：存储部，检测部，显示部，输入部和处理部，本发明能非常有效地找出可能存在的槽组合，能够最大限度提高生产效率，并杜绝配包过程中生产损失，消除传统工艺具有的随意性大，缺乏科学性的问题，解决配铝工艺中存在的品位浪费问题，具有广泛的通用性，实施简单，实施成本低。

1.  一种电解铝配铝调度方法，包括：
预先设定、登录电解铝液品位参数；
预先设定、登录出铝操作效率参数，包括每批次出铝槽数，单次运输最大槽数，次品率等；
根据预先设定、登录的电解铝液品位参数检验电解铝液品位；
根据检验出的电解铝液品位数据进行交叉排序；
根据检验出的电解铝液品位数据比对电解铝液品位相邻度；
根据所述交叉排序和比对品位相邻度得出的数据确定满足预先设定、登录的出铝操作效率参数要求的最大可能电解铝槽组合；
根据所述交叉排序和比对品位相邻度得出的数据确定相邻度最好的电解铝槽组合；
根据检验电解铝液品位得出的数据确定偏离预先设定、登录的电解铝液品位参数最大的方向相反的电解铝槽，并将这样的槽进行对换和/或拆槽进而得到相邻度最优的电解铝槽组合；
根据检验电解铝液品位得出的数据确定被弃电解铝槽；
根据检测相邻度最优的电解铝槽组合得出的数据和检验电解铝液品位得出的数据确定被弃电解铝槽回炉的几率；
将满足预先设定、登录的电解铝液品位参数以及出铝操作效率参数要求的电解铝槽按上述进行最优组合调度即满足最大运输槽数的各槽电解铝液品位的相邻度最优。

2.  根据权利要求1所述的电解铝配铝调度方法，其中在选定的电解铝液品位，还可以有一个附加样品操作降低电解铝液品位。

3.  根据权利要求1所述的电解铝配铝调度方法，其中所述的根据预先设定、登录的电解铝液品位参数检验电解铝液品位，是通过一个加权平均值算法来确定，该算法根据电解铝液中各杂质成分对成品铝品位的影响程度给每个电解槽的相应杂质成分加权，各杂质成分权值的代数和应保持为1，即：
      m＝(a₁T₁+a₂T₂+a₃T₃+…+a_nT_n)M
其中：M是单槽出铝量；
      m是单槽加权杂质量
      T₁～T_n是单个槽中电解铝液中不同杂质的比率；
      a₁～a_n是同T₁～T_n逐一对应的不同杂质权值，且a₁+a₂+a₃+…+a_n＝1，权值不随槽的改变而改变。

4.  根据权利要求1所述的电解铝配铝调度方法，其中所述的电解铝液品位交叉排序是通过一个交叉排序算法来确定，该算法根据权利要求3所述的加权平均值算法产生的权值将一个工作班内不同工作区的电解槽按加权平均值分别从大到小和从小到大排列，并按大小相加的原则从中找到所有满足品位要求的可能的槽组合。

5.  根据权利要求1所述的电解铝配铝调度方法，其中所述的比对电解铝液品位相邻度是通过一个平均排序算法来确定，该算法根据权利要求3所述的加权平均值算法产生的权值用逐次比较法从一个工作班内不同工作区的电解槽中找到两组加权平均值的差最小的组合。

6.  根据权利要求1所述的电解铝配铝调度方法，其中所述的确定满足预先设定、登录的电解铝品位参数要求的最大可能电解铝槽组合是通过一个最优槽组合算法来确定，该算法根据权利要求4所述的交叉排序算法和权力要求5所述的平均排序算法找到所有满足品位要求的可能的槽组合。

7.  根据权利要求1所述的电解铝配铝调度方法，其中所述的确定满足预先设定、登录的电解铝品位参数要求的最大可能电解铝槽组合是通过一个相邻性算法来确定，该算法用逐次比较法按相邻性最好原则用逐次比较法从权利要求6所述的最优槽组合算法找到的所有满足品位要求的可能的槽组合中选择相邻性最好的一个槽组合。

8.  根据权利要求1所述的电解铝配铝调度方法，其中所述的槽进行对换和/或拆槽进而得到相邻度最优的电解铝槽组合是通过一个对换、拆槽优化算法来确定，该算法先在不少于一个工作班之间选择品位偏离要求最大的电解槽与相反方向品位偏离要求最大的电解槽进行部分或整槽兑换计算，然后调用权利要求6所述的最优槽组合算法和权利要求7所述的相邻性算法，得到一个最优槽组合。

9.  根据权利要求1所述的电解铝配铝调度方法，其中所述的确定被弃电解铝槽是通过一个弃槽算法来确定，该算法可以在不少于一个工作班的范围内按比较法找到品位偏离要求最大的电解槽将其排除在计算范围之内，以保证其余电解槽可以找到得到一个最优槽组合。

10.  根据权利要求1所述的电解铝配铝调度方法，其中所述的确定被弃电解铝槽回炉的几率是一个品位回算算法来确定，该算法可以将找到的最优槽组合的权值去掉，计算混合后铝液各杂质成分实际的含量百分比，并考虑将弃的槽回炉计算后的合理性问题；该算法还可计算加入附加样本后杂质成分实际的含量百分比。

11.  根据权利要求1所述的电解铝配铝调度方法，其中所述的预先设定、登录的电解铝液品位参数是基于国家和/或企业标准。

12.  根据权利要求1所述的电解铝配铝调度方法，其中所述预先设定、登录电解铝液品位参数和出铝操作效率参数可根据生产需要进行修改。

13.  一种实现上述电解铝配铝调度方法的装置，包括：
预先保存有下述各部分的存储部，包括，按照国家或企业标准，并个别对应电解铝原料特点设定、登录的可以被检测的电解铝液品位参数数据表以及出铝操作效率参数数据表，设定、登录了生成实施该参数检测所需的复数个程序生产算法、加权平均值算法、最优槽组合算法、相邻性算法等算法表的各种表，以及包括了与所述各种表相关联并显示了电解铝原料性质指定界面、参数选择界面、操作指令界面和结果显示界面等各种界面；
检测部，包括检测电解铝槽中电解铝液品位的检测部件，和将检测数据转换后传送给输入部的信号转换传送部件；
显示部，用来选择性地显示存储部存储的上述各种界面；
针对上述显示部显示的上述各种界面，接受下述各种指定的输入部：上述电解铝原料特点，国家或企业标准，需检测的电解铝液品位参数，设定的出铝操作效率参数，检测部传送的数据；
从上述存储部保存的上述各种数据表内，从上述输入部指定的上述电解铝原料特点，和电解铝液品位参数，检测并传送到的数据，特定读取预先设定、登录的国家或企业标准，基于上述电解铝配铝调度方法确定最优电解铝槽组合的处理部。

电解铝配铝调度方法及其装置
技术领域：
本发明涉及工业电解铝生产工艺、现代数学和信息技术领域，特别是一种电解铝配铝调度方法及其装置。
背景技术：
在电解铝生产中，氧化铝粉是放入单个电解槽中进行电解产生铝液，然后将多个槽的电解铝液倒入混合铸造炉中混合铸造成成品铝锭。对于每个槽来说，由于实际的工艺参数不一样，电解后产生的铝液品位就不一样，因此需要将一组选定槽中的铝液倒入炉中混合，选择的基本原则是混合后铝液的品位达到国家或企业规定的品位标准，这个选择过程，在电解铝行业内称为配铝。另一方面，由于每个电解槽在出完一次铝液后，工艺要求间隔至少8个小时以上才能出下一次铝液，这就成为划分工作班的基础，现行的电解铝生产车间通常将电解槽在物理位置上分为两排平行排列，每排为一个工作区，两个区出铝操作用各自天车运输各自包中的铝液，为了提高设备的利用率和生产效率，在生产中要求在一个班中让两个区中的天车、两个混合炉同时工作。一个好的调度方法是在考虑不生产出次品的同时，还必须最大地提高生产效率。在配铝操作中提高生产效率的最佳办法就是让选出的一组槽，在倒入炉中之前，在保证品位的前提下让它们的相邻性最好。这样，天车来回运动的时间最短，操作效率最高。
如何在满足混和铝液品位要求的条件下，使设备利用率和出铝生产效率达到最高是电解铝生产配铝调度要解决的主要问题。电解铝生产配铝调度要实现以下四个目标：
1.保证一个班内两炉同时满足品位要求
配铝操作是以班为单位进行的。车间中的工人根据调度指令将一组槽中的铝液倒入炉中进行熔炼，然后将该班剩余的槽倒入另一个炉中熔炼来生产成品铝锭。调度中所选定的这一组槽的组合对这个炉生产出的铝锭有决定性的影响。如同时将几个品位高的槽组成一组倒入到一个炉中，则该炉中产品的品位高。但如果剩下的几个槽的品位很低，那么把他们倒入到另一个炉中，那么该炉产品品位就偏低，还可能是一炉的次品。因此，在考虑放哪些槽在一个炉中不出次品，同时保证剩余的槽组成的一组放入另一个炉中也不会生产出次品是配铝调度要实现的首要目标。
2.在保证品位的前提下使得放入炉中的一组槽位置尽可能邻近
每个槽中的电解铝液是通过与天车相连的包运输，然后倒入炉中的。一个包容量一般大到可以同时容纳几个槽的电解铝液。因此实际操作中，包用来同时装几个槽的铝液，然后再倒入熔炼炉中生产。如果某个包中装的几个槽在车间中位置邻近，那么天车来回运动装载的时间就少，生产效率就能提高。因此，在保证品位的前提下，使得放入炉中的一组槽位置邻近，成为配铝调度要实现的另一个重要目标。
3.使规定时间内所有工作班都满足品位要求
在实际生产中，品位高低的差异不仅仅会局限于一个工作班内的所有槽，还有可能表现在规定时间内(例如一个工作日)中工作班与工作班之间的整体品位差异上。如果一个工作班中的槽整体上品位都高，那么这个工作班能制定出符合要求的配铝调度计划。但如果这个工作日剩余的某个班中槽品位都很低，如果在调度中不采取措施，则无法制定该班符合要求的配铝计划，必然会给生成带来严重损失。因此配铝调度计划的制定就不能仅仅局限于一个班内，通盘考虑一个工作日的配铝调度问题，使所有班同时满足品位要求是配铝调度要实现的第三个目标。
4.避免品位浪费
在配铝调度中需要解决的另外一个问题是品位浪费现象。此问题在生产中表现为槽工艺条件好时，在一个炉中配出的混合铝锭品位远远超出国家标准的范围，传统方法是通过估计和经验，向炉中加入品位底的铝成品，以提高产量。采用这种方法，缺乏准确性和具有高风险性。有操作效率低下和品位浪费问题存在，甚至导致铝成品的品位低于国家标准。
目前，电解铝生产配铝调度基本上仍处在经验型配铝阶段，由于没有有效的科学、定量的配铝算法，生产调度人员只能凭经验发布出铝指令，其结果是在电解槽工艺条件好的情况下造成品位浪费，在电解槽工艺条件差的情况下造成成品品位降低和生产效率降低。
电解铝生产配铝调度的关键技术问题是配铝算法问题，理论算法可以穷举所有电解槽的化验数据地各种排列组合找到最优的结果，但这种算法由于计算量太大，用奔腾4计算机需要几个小时乃至几百个小时才能算出结果，因此在实际上是不可行的。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于组合寻优配铝算法的电解铝配铝调度方法，能够有效解决困扰传统配铝调度方法的如何寻找最优槽组合、天车配包效率低、班品位平衡差和品位浪费等问题。
本发明的另一目的在于提供一种实现上述电解铝配铝调度方法的装置。
本发明的上述目的可以通过下面的方法实现：
本发明所提供的电解铝配铝调度方法，包括：
预先设定、登录电解铝液品位参数；
预先设定、登录出铝操作效率参数，包括每批次出铝槽数，单次运输最大槽数，次品率等；
根据预先设定、登录的电解铝液品位参数检验电解铝液品位；
根据检验出的电解铝液品位数据进行交叉排序；
根据检验出的电解铝液品位数据比对电解铝液品位相邻度；
根据所述交叉排序和比对品位相邻度得出的数据确定满足预先设定、登录的出铝操作效率参数要求的最大可能电解铝槽组合；
根据所述交叉排序和比对品位相邻度得出的数据确定相邻度最好的电解铝槽组合；
根据检验电解铝液品位得出的数据确定偏离预先设定、登录的电解铝液品位参数最大的方向相反的电解铝槽，并将这样的槽进行对换和/或拆槽进而得到相邻度最优的电解铝槽组合；
根据检验电解铝液品位得出的数据确定被弃电解铝槽；
根据检测相邻度最优的电解铝槽组合得出的数据和检验电解铝液品位得出的数据确定被弃电解铝槽回炉的几率；
将满足预先设定、登录的电解铝液品位参数以及出铝操作效率参数要求的电解铝槽按上述进行最优组合调度即满足最大运输槽数的各槽电解铝液品位的相邻度最优。
这个最优槽组合满足在规定时间内，不少于一个班同时各自混合后的电解铝液符合国家或企业规定的品位标准，并且同时满足出铝操作效率最高的要求。
所述的电解铝配铝调度方法，在选定的电解铝液品位下，还可以有一个附加样品操作降低电解铝液品位。添加附加样品的主要原因是混合配铝后实际的品位可能会远远超出国标或企业标准，为不造成品位浪费，添加品位较低的样品使最终产品品位降低到接近国标或企业标准。
其中所述的检验电解铝液品位是通过一个加权平均值算法来确定，该算法根据电解铝液中各杂质成分对成品铝品位的影响程度给每个杂质成分相应的加权值，各杂质成分权值的代数和应保持为1，即：
m＝(a₁T₁+a₂T₂+a₃T₃+…+a_nT_n)M
其中：M是单槽出铝量；
      m是单槽加权杂质量
      T₁～T_n是单个槽中电解铝液中不同杂质的比率；
a₁～a_n是同T₁～T_n逐一对应的不同杂质权值，且a₁+a₂+a₃+…+a_n＝1，权值不随槽的改变而改变。
所述的电解铝液品位交叉排序是通过一个交叉排序算法来确定，该算法根据所述的加权平均值算法产生的权值将一个工作班内不同工作区的电解槽按加权平均值分别从大到小和从小到大排列，并按大小相加的原则从中找到所有满足品位要求的可能的槽组合。
通过给定加权系数，综合考虑杂质含量对算法的影响。在得到的化验分析数据中，每个槽的数据包含了铝含量和杂质含量两大部分。其中杂质检测至少包含了国家标准要求测量的Fe、Si、Cu、Ga、Mg，Zn等元素，并且都每种元素的品位定量评定标准不一样。因此如何在算法中将所有杂质含量中的元素对槽品位的影响考虑进去成为需要解决的基础问题，它关系到算法的效率和合理性。如果对每个元素计算都考虑一次，计算量非常庞大，并且在元素间相互对槽品位的影响没有很好的考虑。基于以上原因，我们设计了加权平均值算法。算法的思想就是通过用户或者计算机判断每个元素计算中的重要程度，去给定每个元素的排序权值，但所有元素权值总和必须为1，然后通过权值算出综合杂质量，成为加权杂质，以加权杂质成为计算中的依据。算完后，再考虑剔除权值时每种杂质是否都符合国家标准的要求。槽平均排序算法是将某个班中一个区所有的槽分成两组，使他们各自混合的加权杂质平均值的差距最小，然后将另一个中区所有的槽按同样的规则分成两组。分完后从各自区中取出一组混合在一起组成一个槽组合，判断是否符合品位要求，将剩余的也混合在一起组判断是否符合品位要求，如果都符合，就说明找到了符合生产标准品位的要求的一组槽组合。通过此算法，可以找到最多两组槽组合，这两个组合就是在不考虑相邻性问题的条件下的最优组合。
本发明所提供的电解铝配铝调度方法，其中所述的比对电解铝液品位相邻度是通过一个平均排序算法来确定，该算法根据所述的加权平均值算法产生的权值用逐次比较法从一个工作班内不同工作区的电解槽中找到两组加权平均值的差最小的组合。
所述的确定满足预先设定、登录的电解铝品位参数要求的最大可能电解铝槽组合是通过一个最优槽组合算法来确定，该算法根据所述的交叉排序算法和所述的平均排序算法找到所有满足品位要求的可能的槽组合。
所述的确定满足预先设定、登录的电解铝品位参数要求的最大可能电解铝槽组合是通过一个相邻性算法来确定，该算法用逐次比较法按相邻性最好原则用逐次比较法从所述的最优槽组和算法找到的所有满足品位要求的可能的槽组合中选择相邻性最好的一个槽组合。所述的槽进行对换和/或拆槽进而得到相邻度最优的电解铝槽组合是通过一个对换、拆槽优化算法来确定，该算法先在至少一个，比如三个，工作班之间选择品位偏离要求最大的电解槽与相反方向品位偏离要求最大的电解槽进行部分或整槽兑换计算，然后调用所述的最优槽组合算法和所述的相邻性算法，得到一个最优槽组合。这个最优槽组合满足规定时间内不同班同时各自混合后的电解铝液符合国家或企业规定的品位标准，并使得出铝操作效率最高两个条件的要求。
所述的确定被弃电解铝槽是通过一个弃槽算法来确定，该算法可以在不同工作班的范围内按比较法找到品位偏离要求最大的电解槽将其排除在计算范围之内，以保证其余电解槽可以找到得到一个最优槽组合。这个最优槽组合满足规定日内不同班同时各自混合后的电解铝液符合国家或企业规定的品位标准，并使得出铝操作效率最高两个条件的要求。
对换、拆槽算法先在没有配成功的班中选择品位偏离要求最大的电解槽，与配成功的班中品位偏离要求最小的电解槽进行部分或整槽对换计算，然后调用最优槽组合算法和相邻性算法，得到一个最优槽组合。这个最优槽组合满足规定时间内不同班同时各自混合后的电解铝液符合国家或企业规定的品位标准，并使得出铝操作效率最高两个条件的要求。如果没有成功，然后改变配成功的班中品位偏离要求最小的电解槽为次要求槽号，采用递归方式一直运行下去，直到找到符合要求的槽为止。
弃槽算法其实现是在没有配成功的班中选择品位偏离要求最大的电解槽将其部分直到全部排除在计算范围之内，以保证其余电解槽可以找到得到一个最优槽组合。如果弃一个槽不行，则采用递归方式再弃下一个槽，直到找到符合要求的槽为止。对换、拆槽和弃槽优化算法解决了班与班品位差异的问题，实现运算一次，就能得到不同班的配铝计划。
本发明所提供的电解铝配铝调度方法，其中所述的确定被弃电解铝槽回炉的几率是通过一个品位回算算法来确定，该算法可以将找到的最优槽组合的权值去掉，计算混合后铝液各杂质成分实际的含量百分比，并考虑将弃的槽回炉计算后的合理性问题。
混合配铝后实际的品位可能会远远超出国标或企业标准，为不造成品位浪费，添加品位较低的样品使最终产品品位降低到接近国标或企业标准品位回算算法可以反算出所需附加样本的量以及计算加入附加样本后各杂质成分实际的含量百分比。
本发明所提供的电解铝配铝调度方法，其中所述的预先设定、登录的电解铝液品位参数是基于国家和/或企业标准。
本发明所提供的电解铝配铝调度方法，其中包括对所述的预先设定、登录电解铝液品位参数和出铝操作效率参数可以根据需要进行修改的方法。
本发明还提供一种实现上述电解铝配铝调度方法的装置，包括：
预先保存有下述各部分的存储部，包括，按照国家或企业标准，并个别对应电解铝原料特点设定、登录的可以被检测的电解铝液品位参数数据表以及出铝操作效率参数数据表，设定、登录了生成实施该参数检测所需的复数个程序生产算法、加权平均值算法、最优槽组合算法、相邻性算法等算法表的各种表，以及包括了与所述各种表相关联并显示了电解铝原料性质指定界面、参数选择界面、操作指令界面和结果显示界面等各种界面；
检测部，包括检测槽中电解铝液品位的探测部件，和将检测数据转换后传送给输入部的信号转换传送部件；
显示部，用来选择性地显示存储部存储的上述各种界面；
针对上述显示部显示的上述各种界面，接受下述各种指定的输入部：上述电解铝原料的种类，国家或企业标准，需检测的电解铝液品位参数，设定的出铝操作效率参数，检测部传送的数据；
从上述存储部保存的上述各种数据表内，从上述输入部指定的上述电解铝原料的种类，和电解铝液品位参数，检测到的数据，特定读取至少一个国家或企业标准，基于上述电解铝配铝调度方法确定最优电解铝槽组合的处理部。
本发明所提供的电解铝配铝调度方法及其装置同现有技术相比有以下优点：
1.有效地找出可能存在的槽组合。如果采用传统的全排列组合方法实现，几乎是不可能完成的。以一个工作班选28台槽为例，其中每个工区为14台槽。放入每个炉中的槽数为14台。如果用户分别从两个区中选择7台放入一个炉中，那么最大情况下需要运算C⁷₁₄×C⁷₁₄＝11778624次才能找到可能的一组槽组合，而依据本发明给定的组合寻优算法，最大情况下只需要运算2×(14×14+1)＝394次就能找出可能的一组槽组合。以使用Intel奔腾4-1.4G处理器的机器运算为例，运算一次完整组合判断需要0.0005妙，则传统全排列找出三个班可能存在的组合，计算机最大需要近5个小时，本发明所提供的方法则最多需要0.6秒就能将三个班全部配出。由此可以看出，传统方法运算量巨大，在手工计算完全不可能的情况下，即使依靠计算机，也难以有效的完成。而依靠本发明提供配铝调度方法，利用计算机就能非常有效的保证找出可能存在的槽组合。
2.最大地提高生产效率，并彻底杜绝配包过程中造成生产损失的情况，并能消除完全凭经验的传统工艺具有的随意性很大，缺乏科学性的问题。
3.解决班与班之间的品位平衡问题。人工凭经验无法有效的、精确的判断班之间哪些槽需要对换，哪些槽需要拆分。即使经验能完成，也不能保证结果最优，损失是最小的。以上面所举为例，如果用全排列的方法去考虑对换配铝，在只对换一个槽的情况下，两个班间最大需要运算C¹₂₈×C¹₂₈×(C⁶₁₃×C⁶₁₃×2)＝4617220608次，计算机需要时间为642个小时，而本发明所提供的配铝调度方法，最大只需要运算2×(13×13+1)×28×2＝19040次，计算机只需要时间约为9.5秒。在实际生产中，考虑班之间的品位平衡问题是经常存在的。本发明所提供的配铝调度方法能够有效解决这个问题，不但自动给出哪些槽需要班之间对换或拆分，而且给出的结果是最优的，把损失降低到最低程度。
4.最大限度解决配铝工艺中广泛存在的品位浪费问题。人工经验估计的方式风险大，精度底，效率底。本发明所提供的配铝调度方法在这方面实现了根据现有条件向调度人员自动推荐需要附加样本的量。用户可以采纳，也可以输入新的值，让算法判断新的值附加进去是否品位合格。这种交互的功能最大化地提高的生产效率，将品位浪费问题降到了最低，并彻底避免了使用附加样本过程中可能带来的生产事故和造成的损失。
5.具有广泛的通用性，实施简单，实施成本低。本发明所提供的基于组合寻优配铝算法的配铝调度方法能够广泛的在电解铝行业施行。实施这种新的调度方法，并不需要对生产中用到的设备进行更新。
附图说明：
图1是普通电解铝车间现场示意图；
图2是单机方式实现本发明所提供的调度方法的示意图
图3是网络方式实现本发明所提供的调度方法的示意图
图4是槽交叉排序算法示意图；
图5是槽排序平均算法示意图；
图6是相邻性算法示意图；
图7是品位回算示意图；
图8是本发明所提供的电解铝配铝调度方法流程图
图9是基于本发明所提供的电解铝配铝调度方法所开发的配铝软件功能模块和数据流图
其中
1-A区    2-B区    3-1#炉    4-2#炉
5-电解槽      6-天车       7-包            8-中班
9-零点班      10-白班      11-单机版计算机
12-打印机     13-调度中心  14-电解车间      15-化验站
16-铸造车间   17-调度中心工作站  18-电解车间工作站
19-化验站工作站             20-铸造车间工作站
21-发给电解车间调度方案     22-电解车间返回调度结果
23-发给铸造车间调度方案     24-铸造车间返回调度结果
25-化验分析数据             26-现场主干网络
27-A区中混合杂质含量        28-B区中混合杂质含量
29-A区中槽    30-A区        31-B区中槽       32-B区
33-某区中混合杂质含量       34-某区中的槽    35-某区
36-1#炉       37-2#炉       38-相邻性最好组  39-相邻组
40-相邻性最差组          41-槽  42-单个槽组合中某区
43-槽    44-某个熔炼炉   45-丢弃的槽  46-附加样本。
具体实施方式
下面用实施例对本发明进行详细说明，这些说明只为便于理解本发明的概念，而非限制本发明的保护范围，所有基于本发明的基本思想的变动，都是本发明要求保护的范围。
我们以某电解铝生产车间的一个工作日内三个班组的生产操作为例，结合附图对本发明所提供的电解铝调度方法和装置做出说明，装置的核心部分为电子计算机。
其中：电解铝品位检验参数，按照国家GB/T 1196-2002标准制订，要检验以下参数：
AL(铝)、Fe(铁)、Si(硅)、Cu(铜)、Ca(钙)、Mg(镁)，Zn(锌)和其他杂质。
本发明实施例所生产的产品是国标GB/T 1196-2002规定的牌号AL99.70A产品，其杂质含量要求如下：
AL-(不小于99.70)，Fe-(不大于0.20)，Si-(不大于0.10)，Cu-(不大于0.01)，Ca-(不大于0.03)，Mg-(不大于0.02)，Zn-(不大于0.03)，其他-(不大于0.03)
如图1所示，在电解铝生产中，氧化铝粉是放入单个电解槽中进行电解产生铝液，然后将多个槽的电解铝液倒入混合铸造炉3、4中混合铸造成成品铝锭。对于每个槽5来说，由于实际的工艺参数不一样，电解后产生的铝液品位就不一样，因此需要配铝。另一方面，由于每个电解槽在出完一次铝液后，工艺要求间隔至少8个小时以上才能出下一次铝液，这就成为划分工作班8、9、10的基础，现行的电解铝生产车间通常将电解槽在物理位置上分为两排平行排列，每排为一个工作区1、2，两个区出铝操作用各自天车6运输各自包7中的铝液，为了提高设备的利用率和生产效率，在生产中要求在一个班中让两个区中的天车、两个混合炉同时工作。
某班组生产电解铝时，对某个电解铝槽的化验分析结果为：T(Fe)、T(Si)、T(Cu)、T(Ca)、T(Mg)和T(Zn)。该槽的计划出铝量为M。根据国家标准和本次生产的氧化铝原料特点，对电解铝液品位的检测需要重点考虑Fe和Si的含量，预先设定、登录各杂质的权值为0.4、0.4、0.05、0.05、0.05、0.05(使得0.4+0.4+0.05+0.05+0.05+0.05＝1)，则该槽的加权杂质量为m＝0.4×T(Fe)×M+0.4×T(Fe)×M+0.05×T(Fe)×M+0.05×T(Fe)×M+0.05×T(Fe)×M+0.05×T(Fe)×M。
如图4所示，最优槽组合算法由两个算法实现：槽交叉排序算法和槽平均排序算法。以班内算法为例。槽交叉排序算法就是先将该班A区中的槽29按照加权杂质由大到小排列如30所示，B区中的槽31按照加权杂质由小到大排列如32所示。然后按照图中已排好序的顺序从分别从A区中杂质含量高的部分、B区中杂质含量低的部分选择连续底若干槽组合在一起判断该组合是否符合生产标准品位的要求。不符合则找下一组连续的若干槽。如果符合，则将A区、B区中剩余的槽组合在一起判断该组合是否符合生产标准品位的要求。如果以上都符合，则说明找到了符合要求的。否则，找下一组连续的若干槽判断。通过此算法可以找到所有符合要求的槽组合。
如图4、5所示，槽平均排序算法就是将某个班中一个区所有的槽35，分成两组36和37，使他们各自混合的加权杂质平均值的差距最小，然后将另一个中区所有的槽按同样的规则分成两组。分完后从各自区中取出一组混合在一起组成一个槽组合，判断是否符合品位要求，将剩余的也混合在一起组判断是否符合品位要求，如果都符合，就说明找到了符合生产标准品位的要求的一组槽组合。通过此算法，可以找到最多两组槽组合，这两个组合就是在不考虑相邻性问题的条件下的最优组合。在对该区中分组时，先将他们按照杂质含量按照如图折线35代表的方式所示排序，然后把他们分成了两组。
该算法可以有效解决传统工艺中天车配包效率问题。通过最优槽组合算法，可以得到若干组符合要求的槽组合，但不一定是相邻性最好的组合。相邻性算法就是找出每个槽组合中连续槽的组数，组数最少的槽就是相邻性最好的槽组合。图6所示是对一个符合要求的槽组合找出内部相邻性组数后的示意图42。图中有表示连续槽组数为3个。图6中38代表的是相邻性最好的一组，图6中40是相邻性最差的一组。通过将该槽组合做剔除处理来得到相邻性最好的槽组合。剔除的原则就是将组合中不连续的槽40去除，往最连续的组合38中加入相邻槽，然后去判断是否符合品位要求。符合则保留，然后递归往下判断。
该算法最大限度的解决了品位浪费问题。如果有弃槽出现，在算出结果后，算法将所丢弃的槽反算回炉中，以减少损失，提高产量。用户也可以设定某个铝可以附加样本的品位，让软件反算出可以附加的量。算法如图7所示。将所弃槽45往算完后的炉44中加入进行回算，或者将附加样本46往算完后的炉44中加入进行反算。满足预先设定、登录的电解铝液品位以及出铝操作效率参数要求的电解铝槽按上述进行最优组合调度使得生产班组的出铝操作在效率最高的情况下满足最大运输槽数的各槽电解铝液品位的相邻度最优。
图9显示了实现基于组合寻优配铝算法的电解铝配铝调度方法所开发的配铝软件功能模块和数据流图。通过安装组合寻优配铝软件，用户可以在其中进行配铝调度工艺的操作，并将调度的结果返回给用户。用户在向软件提交电解车间槽的化验分析结构后，软件在三个班同时进行槽交叉排序算法和槽排序平均算法，找出所有符合要求的槽组合。然后在三个班同时进行相邻性算法，以从上一步的槽组合中选出相邻性最优的槽组合。在三个班经过以上算法后，如果有某几个班没有配出，则对他们进行对换、拆槽和弃槽优化算法，以保证可以配出三个班同时符合要求的槽组合。在进行完以上所有算法步骤后，执行品位回算算法。它包括两个部分：第一，将出现丢弃的槽执行回炉判断；第二，根据用户给定的附加样本，回算出某个炉中可以添加的附加样本含量。最后将调度方案打印出来。通过以上的实施过程，完全实现了对传统调度工艺的革新，极大的提高的生产效率。
本发明所提供的电解铝调度方法和装置，还可以采用网络版的配铝调度方法实现调度人员足不出户就能实现调度计划的制定和调度报告向现场操作人员的发布。图3显示的是以调度为核心的、实现基于组合寻优配铝算法的电解铝配铝调度方法的网络化的实施例子。在实施中，将实现基于组合寻优配铝算法的电解铝配铝调度方法的组合寻优配铝软件安装在调度中心13的工作站17上。运行这个实例还需要建立起运行的骨干局域网络26，用来实现数据间的无缝传输。网路中需要建立起数据采集、处理和发布的工作站17、18，19，20和相应的打印设备。配铝调度方法软件原始计算的数据来源是两个部分：一部分是每台槽铝液的元素含量化验分析结果。这个结果的提供者是化验站15；另一部分是每台槽的出铝量。出铝量的制定需要调度人员根据历史数据给定。组合寻优配铝软件使用ADO技术，通过网络将化验站分析仪器分析的结果19立即读取过来。这样就不需要人工输入和人工抄送，极大节省了人力和物力，提高了效率。在获取数据后，按照基于组合寻优配铝算法的电解铝配铝调度方法的要求，用户有两种选择：一种是用户自己给定加权系数，另外一种可能是，软件自己去寻找合适的加权系数，但运行的时间会长一些。设定好了一些方法的参数后，就可以用软件运行基于组合寻优配铝算法的电解铝配铝调度方法。软件将按照调度方法要求的先运行最优槽组合算法中的交叉排序算法，找出的符合要求的槽组合，然后运行槽排序平均算法，符合要求的槽组合数是他们两者之和。在找出符合要求的槽组合后，软件会运行相邻性算法，从符合要求的槽组合中找出相邻性最好的一组保留下来。以上两个算法是同时在所有工作班内进行的，工作班与工作班之间不相互发生关系。通过以上算法，如果所有的工作班都能够得到符合要求的配铝调度方案，则运算品位回算算法。否则算法继续运行，通过对换、拆分和弃槽算法，解决班与班之间的品位平衡问题，保证所有的工作班都能够配出结果。在配出结果后，软件再运行品位回算算法，考虑将弃的槽回炉计算和添加附加样本量的计算。
软件通过以上调度方法要求的运算步骤，就能得出合理、高效的和科学的配铝计划。调度人员在查看了调度计划后，可以通过运行的网络26将详细调度计划传送发布给现场工作的电解车间工作站18和铸造车间工作站20，免去了人工抄送。软件也实现了调度计划保存和答应功能，以作档案备份之用。