مدیریت هوشمند مصرف انرژی در صنعت فولاد از منظر زمان بندی عملیات: مرور جامع مدل ها، محدودیت ها و الگوریتم های حل

صنعت فولاد به عنوان یکی از انرژی برترین بخش های صنعتی جهان، سهم قابل توجهی از مصرف برق و سوخت های فسیلی را به خود اختصاص می دهد و هم زمان با فشارهای زیست محیطی، نوسان قیمت انرژی و محدودیت های شبکه برق روبه رو است. مسئله اصلی این پژوهش مروری، چگونگی کاهش و بهینه سازی مصرف انرژی از طریق زمان بندی هوشمند عملیات در زنجیره تولید فولاد، به ویژه در فرایندهای پیوسته و نیمه پیوسته مانند کوره بلند، فولادسازی، ریخته گری پیوسته و نورد است. هدف مقاله، مرور نظام مند مدل های بهینه سازی زمان بندی انرژی محور، دسته بندی محدودیت های عملیاتی و انرژی، و ارزیابی الگوریتم های حل دقیق، ابتکاری و فراابتکاری است. روش پژوهش بر مرور روایی–تحلیلی ادبیات علمی داخلی و بین المللی در حوزه زمان بندی تولید فولاد، مدیریت تقاضای انرژی، برنامه ریزی تولید یکپارچه و هوش مصنوعی صنعتی استوار است. یافته های مرور نشان می دهد مدل های ریاضی برنامه ریزی خطی مختلط عدد صحیح، برنامه ریزی غیرخطی و مدل های چندهدفه، چارچوب غالب فرموله کردن مسئله هستند و محدودیت های ظرفیت کوره، پنجره های زمانی ریخته گری، نگهداری حرارت، قیدهای توالی، تعرفه های زمان متغیر برق و محدودیت پیک بار، نقش محوری دارند. همچنین الگوریتم های شاخه و کران، برنامه ریزی پویا، الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی ازدحام ذرات، جستجوی ممنوعه و روش های یادگیری تقویتی، بسته به مقیاس مسئله و پیچیدگی قیود، عملکرد متفاوتی دارند. نتایج مرور حاکی از آن است که یکپارچه سازی زمان بندی تولید با سیگنال های قیمتی و پیش بینی بار انرژی، بیشترین ظرفیت کاهش هزینه و مصرف را ایجاد می کند؛ با این حال شکاف هایی در مدل سازی عدم قطعیت، هماهنگی چندکارخانه و استقرار سامانه های تصمیم یار بلادرنگ باقی مانده است. این مقاله نقشه راهی برای پژوهشگران و مدیران انرژی صنعت فولاد جهت انتخاب مدل و روش حل مناسب فراهم می کند‎.‎

کلیدواژه ها:

مدیریت انرژی ، زمان بندی عملیات ، صنعت فولاد ، بهینه سازی تولید ، الگوریتم های فراابتکاری