煉鋼物流調(diào)度仿真模型分析

李紀(jì)紅 劉卜源 陳 影

（中國人民解放軍軍事交通學(xué)院 中國 天津 300161）

1 鋼鐵生產(chǎn)工藝流程介紹及分析

現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)流程較為復(fù)雜，涉及的工序很多，一個(gè)典型鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)流程可以分為三大部分:煉鐵（Iron Making)區(qū)域、主煉鋼(Primary Steelmaking)區(qū)域和精整加工(Finishing)區(qū)域，其中主煉鋼區(qū)域包括煉鋼、連鑄、熱軋等工序，精整加工區(qū)域包括冷軋、鍍涂等工序

2 煉鋼生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

2.1 系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)

圖1表現(xiàn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型通過類與類之間的關(guān)系反映出系統(tǒng)的基本框架。圖1中，我們根據(jù)煉鋼車間生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)作用和其外部環(huán)境的特點(diǎn)，抽象出作業(yè)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度和物料跟蹤3個(gè)核心類。

（1）作業(yè)計(jì)劃類接受生產(chǎn)訂單并將其分解為任務(wù)單元、平衡設(shè)備能力、指派加工設(shè)備、編制澆次計(jì)劃和爐次計(jì)劃。與其相關(guān)聯(lián)的實(shí)體有工具、原料、設(shè)備、工藝路線以及匹配規(guī)則等。

圖1 煉鋼車間生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)類圖

（2）生產(chǎn)調(diào)度類解決設(shè)備資源占用沖突，確保物流狀況符合作業(yè)計(jì)劃的要求，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)績數(shù)據(jù)及時(shí)更新相關(guān)狀態(tài)。它包括資源協(xié)調(diào)、設(shè)備匹配和問題識(shí)別等3個(gè)子類，分別對應(yīng)于生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)中的資源狀況竹理、爐次設(shè)備指派、動(dòng)態(tài)調(diào)整等3個(gè)方面的功能。

（3）物料跟蹤類從過程控制系統(tǒng)或人機(jī)交互系統(tǒng)采集生產(chǎn)實(shí)績數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示和分析整理，并向生產(chǎn)調(diào)度模塊提供所需的生產(chǎn)實(shí)績數(shù)據(jù)。

2.2 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)

上述結(jié)構(gòu)模型給出了系統(tǒng)中的類以及類之間的關(guān)系，定義了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。以下針對煉鋼車間生產(chǎn)過程的特點(diǎn)，進(jìn)一步分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。圖2是煉鋼車間調(diào)度系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為模型，它描述了系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)時(shí)所涉及到的公司級(jí)計(jì)劃管理、車間計(jì)劃與調(diào)度、工藝數(shù)據(jù)庫、匹配規(guī)則和生產(chǎn)任務(wù)下達(dá)等5個(gè)對象之間的交互情景。

圖2 煉鋼一連鑄計(jì)劃與調(diào)度動(dòng)態(tài)行為模型

（1）接受公司計(jì)劃管理模塊發(fā)布的生產(chǎn)訂單信息。

（2）向工藝數(shù)據(jù)庫查詢工藝路線和資源數(shù)據(jù)。

（3）在工藝路線和資源可行的情況下，向匹配規(guī)則對象查詢生產(chǎn)訂單分解、組爐組澆的各種規(guī)則和約束。例如，產(chǎn)品與連鑄機(jī)相對應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)澆次和標(biāo)準(zhǔn)爐次的鋼水重量、鋼水到鋼坯的損耗以及關(guān)于客戶、交貨期等方面的匹配規(guī)則。

（4）在得到匹配規(guī)則信息后，由內(nèi)置的組澆功能將生產(chǎn)訂單分解為各個(gè)連鑄機(jī)上的澆次任務(wù)，根據(jù)澆次內(nèi)各個(gè)爐次的生產(chǎn)任務(wù)編制作業(yè)計(jì)劃。

（5）向生產(chǎn)任務(wù)下達(dá)對象提供作業(yè)計(jì)劃(澆次計(jì)劃和爐次計(jì)劃)。

（6）在生產(chǎn)的過程中，接受來自生產(chǎn)任務(wù)下達(dá)對象的有關(guān)作業(yè)計(jì)劃的調(diào)整信息和關(guān)于無法解決的問題的上報(bào)。

（7）生產(chǎn)完成時(shí)，向公司計(jì)劃管理對象報(bào)告生產(chǎn)訂單的完成情況。

3 煉鋼生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建模分析

根據(jù)前面對煉鋼生產(chǎn)過程的詳細(xì)分析，采用一種生產(chǎn)工序?yàn)橹行牡慕Ｋ悸贰Ｔ谀Ｐ椭懈魃a(chǎn)工序相互獨(dú)立，鋼包對象將各工序連接，記錄鋼包的冶煉信息；并將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)功能的“調(diào)度對象”與其相連，記錄生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)調(diào)度信息。

由于整個(gè)計(jì)劃、生產(chǎn)和調(diào)度以及涉及的物流平衡等問題都是圍繞上述對象展開的。因此應(yīng)該將對象模型轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)庫模型，以保障數(shù)據(jù)存取和信息流通的高效性。E-R圖則為數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)提供了良好的藍(lán)圖。根據(jù)前面的分析，煉鋼生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的E-R模型如圖3所示。

在E-R模型中，“鋼包作業(yè)狀態(tài)”對于實(shí)時(shí)記錄活動(dòng)鋼包的作業(yè)情況，因?yàn)榇吮砩婕暗膭?dòng)作較多、信息量較大，因此表的長度維持在1000條以內(nèi)。各鋼包在各工序的作業(yè)信息或其他特征信息，均以工序的方式存儲(chǔ)在“轉(zhuǎn)爐實(shí)績信息”、"LF實(shí)績信息”、“RH實(shí)績信息”、“連鑄實(shí)績信息”對象內(nèi)。通過熔煉號(hào)將各工序的作業(yè)實(shí)績關(guān)聯(lián)起來，形成“鋼包作業(yè)實(shí)績”對象記錄鋼包在各個(gè)工序的作業(yè)開始和結(jié)束時(shí)間，并與由“包次計(jì)劃”制定的“生產(chǎn)計(jì)劃”進(jìn)行比較。

圖3 調(diào)度系統(tǒng)的高層E-R模型圖

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