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I摘要 IIABSTRACT IV第一章绪论 6其次章连铸模铸混合生产炼钢调度过程描述 -8- -8- -11- -14-炼钢调度特性分析 -14-炼钢调度系统关联分析 -15- -17- -18-第三章炼钢-连铸/模铸混合生产调度策略 -20- -20- -26-基于分批调度的连铸/模铸混合支配策略 -28-连铸/模铸混合支配分批次调度策略实现 -29- -33-半炉次连铸支配启发式编制方法 -34-整炉次连铸支配启发式编制方法 -37- -38-半次连铸支配与混合浇期模铸支配启发式编制方法 -40-整炉次连铸与混合浇期模铸支配启发式编制方法 -42-连铸/模铸混合生产调度批次综合策略 -43-第四章混合生产炼钢调度系统 -46-软件设计与开发 -46- -46- -47- -48- -50-初始化模块处理流程 -50- -50-数据输出模块处理流程 -51-主体算法模块处理流程 -52- -54-人机界面设计 -54-主要的数据表及字段 -60-第5章混合生产炼钢调度系统试验验证 63设备条件 64工艺流程 68总结与展望 70绪论课题来源及意义随着社会进步和生活水平的提高,市场更加须要具有特色、更高品质、符合顾客个人要求样式和功能千差万别的产品。激烈的市场竞争也迫使钢铁企业进行转变,批量生产时代正渐渐被适应市场动态变更的生产所替换。在炼钢区域,连铸、模铸前的炼钢精练工序从过去的1重发展到现在有2-3重甚至更多来满足市场对高品质产品的须要,并且采纳柔性设备和工艺,以满足柔性的市场需求。调度问题的分类方法有很多种,如:(1)依据加工系统的困难度分为单机和多机并行调度。(2)依据加工路途的一样性分为FlowShop(全部工件都在同样的设备上加工,并有一样的加工操作和加工依次)和JobShop(允许工件加工具有不同的加工路径)调度。(3)依据作业加工在线特点分为静态调度和动态调度。静态调度是指全部待支配加工的作业均处于待加工状态,因而进行1次调度后、各作业的加工时序被确定、在以后的加工过程中就不再变更。动态调度是作业依次进入待加工状态、各种作业不断进入系统接受加工,完成加工的作业又不断地离开,同时还要考虑作业环境中不断出现的动态扰动、如作业的加工超时、设备的损坏等。因此动态调度要依据系统中作业、设备等的状况,不断地进行调度。炼钢-连铸/模铸混合生产调度应属于多机并行机问题,也是调度中最难解决的问题之一。鉴于当前炼钢厂的已经有多台连铸机和模铸,精炼设备众多,精炼重数多且困难,再加上炼钢扰动众,依靠人工阅历编制炼钢调度支配已经几乎不行能,牵强人工调度,其结果只能是效率低下。所以,在国内现有的钢铁企业MES实施方案流程中,炼钢MES中,包含功能强大且具有好用价值的动态炼钢调度系统已经成为MES产品竞争不行缺少的关键点之一。 模铸工艺在国内很多钢厂都已经没有了模铸生产线,由于一些钢种只能有模铸工艺进行加工,所以模铸工艺存在是很有意义的,因此炼钢-连铸/模铸混合调度问题探讨的意义也是不行小视的。模铸存在的意义和作用如下:现代钢铁工业生产中,尤其是在特殊钢生产领域。中国军标和美国军标规定若干场合不得采纳连铸钢材,而只能采纳模铸钢材,连铸刚才不能取代[1]。模铸的增加可以实现销售支配,物流平衡和增加设备利用率。由于销售支配的须要,一些钢种只能有模铸工艺生产。例如:可浇注成份质量要求很高冷静钢,最高可以浇注900mm厚度的钢板,3~5压缩比,满足特种钢材的要求,比如军工用钢。这是连铸不行能实现的,连铸的理论最高浇注厚度为450mm,现在可以实现的浇注厚度为300mm,这样厚度的钢板无法实现高压缩比。物流平衡,处理成分不行的钢水,可以浇注成份质量不是很高要求的压盖钢;处理一些连铸不能浇注的钢水,进行模铸浇注处理,以后再进行切割后再处理;在连铸生产节奏相对于转炉精炼工序慢很多的时候,会有一些钢水不能进行合理的连铸浇注生产,这个时候要安排给模铸生产,调整整体加工生产的节奏。由上述可以看出,模铸的存在不仅仅从提高设备利用率,提高企业效益和增加产品种类有着很重要的意义,同时在爱护国家平安方面也有着不行或缺的作用。生产调度策略生产调度,即对生产过程进行作业支配,作为一个关键模块,是整个先进生产制造系统实现管理技术、运筹技术、优化技术、自动化与计算机技术发展的核心。有效的调度方法和优化技术的探讨与应用,是实现先进制造和提高生产效益的基础和关键。改善生产调度方案,可以大大提高生产效益和资源利用率,进而增加企业的竞争实力。生产调度的探讨主要可分为建模和调度算法设计两方面,它是一个交叉性探讨领域,涉及运筹学、数学、计算机工程、限制工程、工业工程等多个学科。利用科学的生产调度方法是集成制造系统的将来发展趋势,是面对过程的生产活动与经营活动桥梁和纽带,是现代集成制造系统的关键。钢铁生产工艺困难、生产设备多、物流犬牙交织。不仅要考虑钢水到达时间偏差,设备故障,而且还需考虑钢水成分不合格、钢水温度补偿等动态扰动事务。明显,为了提高生产效率,生产调度是企业系统集成的重中之重[2,3,4]。由于现代生产调度问题的高度困难性,当单一调度算法难以得到满足的求解质量和求解速度时,往往通过肯定的调度策略将多种算法进行结合,调度策略是生产调度高层次的决策部分,成为调度问题探讨方法的一种趋势,目前主要的探讨策略可分为以下几种[5,6,7]:(1)生产支配与调度集成策略:生产支配与调度的集成探讨具有全局优化的特征,也符合先进制造模式的思想,同时能够提高了生产系统的柔性。(2)人机协同策略:现有探讨方法的缺陷以及人类独特的思维实力确定了人机协同策略的生命力,大量探讨表明人机协同交互策略可以减小系统的搜寻时间,能够在有限的时间、背景学问条件下解决一些困难的调度问题。(3)动态重调度策略:车间制造过程的随时性和不确定性须要不断的进行重调度,以处理突发的事务。基于目前的探讨,对于动态调度的具体策略有周期调度、连续调度、事务驱动调度、周期与事务驱动混合调度,周期与连续调度混合等。(4)分解与成组策略:利用分解生产支配或CT(CmupTechnology)的调度策略可以大大降低问题的困难性和规模,求得调度问题的较优解,同时优化系统的一些性能指标。(5)并行或分布策略:为适合不同车间限制结构与高度困难问题的须要,不少学者利用并行或分布策略来解决生产调度问题。(6)多目标权衡决策:实际调度问题是多目标的,且这些目标往往相互冲突,如何对调度系统的不同目标进行权衡分析,实现多目标调度优化是特别必要的。通过运用调度策略应用一下方法实现调度问题的求解,比如最优化方法、领域搜寻方法、基于人工智能和实时智能的各种调度方法。经典调度方法:(1)有效最优化算法有效最优化方法是针对特定的调度目标,可以在多项式时间内求得最优调度的一类方法,此方法始终是探讨者们追求的志向目标。调度问题困难性探讨表明,大多数调度问题属于NP-hard问题,对此类问题有效最优化算法是不存在的。因此,有效最优化算法只适用于特定或相对窄的问题领域[8]。(2)精确最优化算法精确最优化方法是一类具有一般性的组合最优化方法,主要包括:数学规划、排队论、网络与图论等方法。由于调度问题固有的组合特征,搜寻过程中通常引起“组合爆炸”,带来求解计算的困难性和困难性,精确最优化方法为追求问题求解的最优性而要付出极大(甚至是不行实现)的计算代价,这类方法一般仅可处理小规模问题或某类特定问题,应用局限性较大。(3)启发式算法启发式算法是一种近乎阅历和直觉的寻求合理解答的方法,基于对特定问题特点的理解,通过肯定的搜寻规则缩小求解空间,能够快速求解问题[9,10]。在深刻相识到调度问题的内在困难性以后,启发式算法较大程度上依靠于问题特性的理解,其普遍适用性较差,且求解的质量也不高。因此,启发式算法的探讨不仅仅在于找到方法,更重要的是在求解质量、计算困难性和适用性等方面对于算法进行必要的评价[11]。(4)系统仿真方法基于仿真的方法不单纯追求系统的数学模型,侧重对系统中运行的逻辑关系的描述,能够对生产调度方案进行比较评价,分析系统的动态性能,并选择系统的动态结构参数[12]。由于制造系统的困难性,很难用一个精确的解析模型来进行描述和分析,而通过运行仿真模型来收集数据,则能对实际系统进行性能、状态等方面的分析,从而,能对系统采纳合适的限制调度方法[13,14]。(5)构造性方法其主要包括优先安排规则(譬如SPT,LRM,MWR)、基于瓶颈的启发式算法和插入方法等。该类方法能够快速建立问题的解,但通常解质量较差且缺少柔性,否则须要建立困难的启发式规则