CN101093522A - 一种通过计算机辅助指导炼钢、连铸供钢节奏的调度模型 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通过计算机辅助指导炼钢、连铸供钢节奏的调度模型。该模型采用的是C/S架构，通过可实施层别维护的基础数据，模型精确计算每个已在线、计划上线炉次在每个工序点的计划时间、合理误差时间，形成每个炉次运行的走行时刻表；以TCP/IP或数据库表接口的内部通讯方式，实时收集炉次生产实际变化信息，以合理误差为界定，采用前馈、反馈的调整方式，动态更新走行时刻表；将生产节奏信息周期性的保存到数据库中，并将数据导出。本发明既可以独立运行，也可以通过模型提供的数据库接口方式，灵活的嵌入到第三方的生产计划管理系统中，因此在实现生产组织自动化，保证生产节奏顺畅，提高生产效率的同时，还可以避免生产系统管理软、硬件的重复再开发。

Description

一种通过计算机辅助指导炼钢、连铸供钢节奏的调度模型

技术领域

本发明属于计算机技术，尤其是一种用于指导炼钢、连铸生产的计算机辅助技术。

背景技术

一方面，目前炼钢厂的生产组织大部分采用经验模式，即调度员根据自己的生产经验及生产实际，估算在线炉次的工序时间，通过电话联系各相关操作室操作人员，指导在线炉次的运行。在经验模式下，调度人员需要人工联系、计算在线各炉次的各工序的时间，容易造成人为因素的调度误差，导致生产组织混乱，从而不能最大限度的发挥设备的生产能力。

另一方面，许多炼钢厂已经引进了比较先进的生产管理系统，这些管理系统的前台pc及后台服务器的软、硬件配置一般都比较高，且大部分均采用关系数据库作为数据管理软件。在此基础上，如果再引进成套数据库、服务器等软、硬件，不仅浪费了现有的物质资源，而且还要投入大量的人力资源来开发、维护新的系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过计算机辅助指导炼钢、连铸供钢节奏的调度模型，以便在实现生产组织自动化，保证生产节奏顺畅，提高生产效率的同时，又可以避免生产系统管理软、硬件的重复开发。

本发明的目的是这样实现的：该模型采用的是C/S架构；通过可实施层别维护的基础数据，模型精确计算每个已在线、计划上线炉次在每个工序点的计划时间、合理误差时间，形成每个炉次运行的走行时刻表；以TCP/IP或数据库表接口的内部通讯方式，实时收集炉次生产实际变化信息，以合理误差为界定，采用前馈、反馈的调整方式，动态更新走行时刻表；将生产节奏信息周期性的保存到数据库中，并将数据导出。

1.本发明中的系统结构包括：

模型的系统结构分为两部分：后台服务器、前台客户端。其中后台服务器既是模型的数据存放地——它保存了模型运算需要的所有数据，也是模型后台服务程序的存放地——该服务器管理了运行该模型需要的所有后台程序；客户端是提供给用户的接口，它存放的是前台应用程序，显示了用户需要的信息。这两层结构之间通过网络设备——路由器、交换机、网卡、光纤(双绞线)相连，网络协议采用标准的TCP/IP协议。

2.本发明中的基础数据层别维护包括：

该模型设计的基础数据包括：钢质、工艺路线、标准的工序间移动时间、标准的工序处理时间(冶炼周期、精炼周期)、首罐标志、拉速、铸型、中间罐平均重、钢水密度、每个大罐中的钢水净重。其中工艺路线、标准的工序处理时间、拉速以层别的方式保存在层别文件中，所以又称为层别数据。

基础数据维护包括基础数据人工维护和自动采集部分。

人工维护的基础数据以层别文件的方式保存在数据库中，其中标准的工序处理时间、标准的工序间移动时间可设定上、下限值，作为判定是否影响下一工序处理的标准。拉速可标定最高拉速、最低拉速及目标拉速，当模型检测到事故状态需要调整走行时刻表时，连铸新目标拉速的设定要保证在最高拉速与最低拉速之间，以最大限度保证产品质量；自动采集的数据通过数据库表接口保存到数据库中，基础数据的准确性是模型能够精确计算的基础。

3.本发明中的走行时刻表生成包括：

走行时刻表模型通过层别参数在层别文件中提取基础数据，根据走行路线计算出计划上线的每个炉次从起始站到终到站需要走行的所有工序点的计划开始时间、计划结束时间及最早、最迟时间，进而生成每个炉次对应的走行时刻表。

1)层别参数

层别参数是提取计算走行时刻表所用基础数据的条件参数，主要包括：

序号	参数名称	功能
			1	工艺路线	用来确认该炉次需要计算的工序点及其顺序
2	钢质	作为在层别文件提取工序处理时间的标准
			3	首炉标志	作为计算浇铸周期的标准
4	铸型
		5	拉速

2)触发条件

走行时刻表生成的触发条件分两种：

自动触发：通过与第三方生产计划管理系统的软接口，自动触发走行时刻表模型计算计划中所有炉次的走行时刻。

手动触发：由调度在确认基础数据的准确性后，手动触发走行时刻表的生成。

3)计算流程

A调度人员指定起步时首罐的开浇时间T0open；

B根据层别参数从层别文件中提取基础数据；

C根据工艺路线提取需要计算的目标工序点；

D根据首罐的开浇时间及浇铸周期(Tcast_dur)，利用双向递推算法中的纵向计算法计算出每罐的计划开浇时间，公式如下：

Topen(N)＝Topen(N-1)+Tcast_dur

其中：N的取值范围从0到浇次总罐数-1

Topen(N)：第N罐的计划开浇时间。

E根据每罐的开浇时间及工序处理时间、工序移动时间，利用双向递推算法中的横向计算法计算出目标工序点时间：

计算公式如下：

TE[aim_station]＝TS[last_station]-TM[aim_station][last_station]

TS[aim_station]＝TE[aim_station]-TD[aim_station]

其中：

aim_station：需要计算的目标站点的代码；

last_station：目标站点的下一站点代码；

TE：在某一站点的处理结束时间；

TS：在某一站点的处理开始时间；

TM：两个站点间的移动时间；

TD：在某一站点的标准处理时间；

4.本发明中的走行时刻表动态调整包括：

生产过程中的实际信息以数据库表接口的通讯方式从外围传递到模型中，当模型检测到已定义的调整条件发生时，则调用动态调整模块，调整走行时刻表。

1)动态调整的触发条件

模型中现定义的触发条件包括：

模型检测到工艺路线中的每个工序点的实际发生时间；

模型检测到工艺路线的变更；

模型检测到实际拉速的变化；

模型检测到影响供钢节奏的事故时间；

2)调整原则

以层别文件中定义的工序时间的合理限定范围为标准来判定是否做调整。

模型检测到工序点的实际时间后判定，如果实际时间不在层别文件中定义的合理限定范围值之内，则前馈调整本炉次的后工序点时间，同时反馈调整该炉次所属铸机的后续炉次的未到达工序点时间。

3)调整流程

A检测到走行时刻表动态调整的触发条件；

B根据调整原则判断是否需要调整。需要调整，则执行下一步；否则转到E；

C根据工艺路线找到后续工序点，前馈调整后续工序点的计划时间，并报警；

D反馈调整同铸机的后续炉次的未到达工序点时间；

E退出，等待下一个触发条件。

5.本发明中的数据导出包括：

模型提供了数据保存，数据导出、格式转换功能。

1)数据保存：模型将生产节奏信息周期性的保存到数据库中，该保存周期可以根据需要动态调整。周期内的数据，模型自动保存，周期外的数据，模型自动清理。

2)数据导出：模型能够将保存的数据导出，变成管理人员熟悉的可在办公软件中处理的格式，以便管理人员方便统计、分析历史数据，进而修正模型的层别文件，使模型的计算更为精确。

6.本发明中的嵌入第三方系统包括：

本模型可以采用TCP/IP通讯方式作为一个独立的系统运行，也可以根据需要通过系统提供的数据库接口嵌入到第三方数据库管理系统中。嵌入的方法如下：

1)数据库接口的介质：模型以关系数据库的数据表为数据库接口的介质；

2)数据库接口的创建：根据模型定义的数据库表结构创建数据库接口需要的介质，创建模型需要的数据库用户，创建模型需要的数据库对象，创建数据库链接描述符，实现与第三方数据库的通讯；

3)嵌入第三方系统：数据库接口创建成功后，利用数据库接口，模型自动读取第三方可提供的模型需要的数据，完成模型的功能。

本发明作为一个独立的炼钢、连铸供钢节奏的调度模型，它既可以独立运行，也可以通过模型提供的数据库接口方式，灵活的嵌入到第三方的生产计划管理系统中，因此在实现生产组织自动化，保证生产节奏顺畅，提高生产效率的同时，还可以避免生产系统管理软、硬件的重复再开发。

附图说明

图1为炼钢、连铸走行时刻表模型数据流图；

图2为炼钢、连铸走行时刻表模型实例工序路线图；

图3为从层别文件中提取基础数据的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

实施例1：炼钢、连铸走行时刻表模型独立运行的实例

如图1所示，该实例中生产厂有1#、2#、3#三座转炉、1座吹氩站、2座LF炉，1座RH，2个连铸机。

1.基础数据层别维护

用户首先选择需要维护的层别数据的名称，然后录入提取该层别数据需要的层别参数，系统根据层别参数的内容自动将标准的层别数据导出到层别数据维护界面。然后用户通过层别数据维护界面录入、修改层别数据。基础数据的具体内容如说明书中发明内容第2项所述。

例如，该实例中用户要求在生产钢质ABBY31、铸型135*1280的产品时连铸机的目标拉速需要由原来的1.9米/分钟变为2.0米/分钟，那么：

1.1用户选择要修改的层别数据项——拉速，然后录入提取拉速所需要的层别参数钢质和铸型的内容ABBY31、135*1280；

1.2系统根据层别参数的内容(ABBY31、135*1280)从层别文件中提取原定的拉速1.9到维护界面。如图3所示，拉速这个基础数据存放在层别文件中，提取拉速时要用到两个层别参数(钢质、铸型)，通过这两层，系统能够从层别文件中读取到拉速；

1.3用户修改目标拉速的内容为2.0。

2.走行时刻表生成

根据说明书中发明内容第3项所述，模型通过层别参数在层别文件中提取基础数据，根据工艺路线计算出计划上线的每个炉次从起始站到终到站需要走行的所有工序点的计划开始时间、计划结束时间及最早、最迟时间，进而生成每个炉次对应的走行时刻表。

用户可以通过走行时刻表动态显示界面中查看到某个炉次的走行时刻表信息。模型以红、黄、绿三种颜色区分显示每个炉次的实际时间：如果实际时间比照计划时间晚了，则画面显示红色；如果早了，显示黄色；如果正点，显示绿色。

例如，该实例中某个炉次计划10:05开浇，工艺路线为转炉→LF炉→连铸机，LF炉处理周期的上限、下限及目标时间分别为45、35、40分钟，LF炉到铸机的标准移动时间为10分钟。那么根据说明书中发明内容第3项所述的计算方法，该炉次在LF处理结束的目标时间为9:55，LF处理开始的目标时间为9:15。

在走行时刻表动态显示界面中用户可以同时看到计划信息及实际执行的信息，比如计划的钢质、实际钢质、计划拉速、实际拉速、工艺路线等。

3.走行时刻表动态调整

当模型检测到触发走行时刻表动态调整的触发条件后，例如检测到工艺路线中的工序点LF炉处理结束实际发生时间：假设该炉次在精炼处理的合理违背时间为±5分钟，计划精炼处理结束时间为9:55，计划铸机号为1#机。如果模型接收的实际时间为10:05，则认为不再合理范围内，首先前馈调整该炉次后续工序点的时间，然后反馈调整该炉次后续炉次的所有未到达工序点的时间；如果模型接收的实际时间为9:56，认为没有超出合理违背时间，不做任何调整。

4.数据导出

用户通过人工维护的方式定义保存内容和保存周期，系统自动将用户定义的保存内容保存，保存期限为定义的保存周期。保存周期内的保存数据可以导出，变成办公软件可识别的格式。

例如，该实例中用户定义所有工序点时间都需要保存，保存期限为30天。那么，从模型接收到的实际发生时间起始，30天之内的该数据都会保存在数据库表中，并且可以根据用户的需要将保存数据导出变成excel表格的形式。

实施例2：炼钢、连铸走行时刻表模型嵌入第三方系统运行的实例

如图1、2所示，该实例中生产厂有1#、2#、3#三座转炉、1座吹氩站、2座LF炉，1座RH，2个连铸机，有一套比较完备的生产计划管理系统，其关系数据库是oracle9i，但第三方系统中缺乏供钢节奏的计算机辅助指导部分，本发明能够嵌入到该管理系统中，并实现炼钢、连铸供钢节奏调度的自动化。

1.嵌入第三方系统中

根据说明书中发明内容第6项所述：

1)了解第三方系统中oracle9i数据库的服务名为ora，服务器名为steel_server，利用oracle提供的工具创建网络服务名；

2)在第三方系统的数据库中创建模型需要的用户；

3)连接到第三方系统数据库，利用结构化查询语言，在第三方oracle9i数据库中，创建模型需要的数据库表、数据对象；

4)读取第三方系统的计划信息，实现模型的成功嵌入。

2.嵌入成功后，模型的基础数据层别维护、走行时刻表生成、走行时刻表动态调整、数据导出等同实施例1所述。

Claims (8)

1.一种通过计算机辅助指导炼钢、连铸供钢节奏的调度模型，其特征在于采用C/S架构，通过可实施层别维护的基础数据，精确计算每个已在线、计划上线炉次在每个工序点的计划时间、合理误差时间，形成每个炉次运行的走行时刻表；以TCP/IP或数据库表接口的内部通讯方式，实时收集炉次生产实际变化信息，以合理误差为界定，采用前馈、反馈的调整方式，动态更新走行时刻表；将生产节奏信息周期性的保存到数据库中，并将数据导出。

2.根据权利要求1所述的一种通过计算机辅助指导炼钢、连铸供钢节奏的调度模型，其特征在于所述的工序点包括：兑铁、出钢、吹氩开始、吹氩结束、RH处理开始、RH处理结束、LF处理开始、LF处理结束、开浇、停浇。

3.根据权利要求1所述的一种通过计算机辅助指导炼钢、连铸供钢节奏的调度模型，其特征在于基础数据包括：钢质、工艺路线、工序间标准移动时间、工序标准冶炼周期、工序标准精炼周期、拉速、铸型、中间罐平均重、钢水密度、大罐中钢水净重、首罐标志等，其中工艺路线、工序标准处理周期、拉速以层别的形式存储到数据库表中。

4.根据权利要求1所述的一种通过计算机辅助指导炼钢、连铸供钢节奏的调度模型，其特征在于走行时刻表生成的触发条件分两种：

1)自动触发：通过与第三方生产计划管理系统的软接口，自动触发走行时刻表模型计算计划中所有炉次的走行时刻表；

2)手动触发：由调度在确认基础数据的准确性后，手动触发走行时刻表的生成。

5.根据权利要求1所述的一种通过计算机辅助指导炼钢、连铸供钢节奏的调度模型，其特征在于走行时刻表生成的计算流程包括：

A调度人员指定起步时首罐的开浇时间TOopen；

B根据层别参数从层别文件中提取基础数据；

C根据工艺路线提取需要计算的目标工序点；

D根据首罐的开浇时间及浇铸周期(Tcast_dur)，利用双向递推算法中的纵向计算法计算出每罐的计划开浇时间，公式如下：

Topen(N)＝Topen(N-1)+Tcast_dur

其中：N的取值范围从0到浇次总罐数-1

Topen(N)：第N罐的计划开浇时间；

E根据每罐的开浇时间及工序处理时间、工序移动时间，利用双向递推算法中的横向计算法计算出目标工序点时间，公式如下：

TE[aim_station]＝TS[last_station]-TM[aim_station][last_station]

TS[aim_station]＝TE[aim_station]-TD[aim_station]

其中：

aim_station：需要计算的目标站点的代码

last_station：目标站点的下一站点代码

TE：在某一站点的处理结束时间

TS：在某一站点的处理开始时间

TM：两个站点间的移动时间

TD：在某一站点的标准处理时间。

6.根据权利要求1所述的一种通过计算机辅助指导炼钢、连铸供钢节奏的调度模型，其特征在于走行时刻表的动态调整包括：

1)动态调整的触发条件

模型中现定义的触发条件包括：

A模型检测到工艺路线中的每个工序点的实际发生时间；

B模型检测到工艺路线的变更；

C模型检测到实际拉速的变化；

D模型检测到影响供钢节奏的事故时间；

2)调整原则

模型检测到工序点的实际时间后判定，如果实际时间不在层别文件中定义的合理限定范围值之内，则前馈调整本炉次的后工序点时间，同时反馈调整该炉次所属铸机的后续炉次的未到达工序点时间；

3)调整流程

A检测到走行时刻表动态调整的触发条件；

B根据调整原则判断是否需要调整，需要调整，则执行下一步；否则转到E；

C根据工艺路线找到后续工序点，前馈调整后续工序点的计划时间，并报警；

D反馈调整同铸机的后续炉次的未到达工序点时间；

E退出，等待下一个触发条件。

7.根据权利要求1所述的一种通过计算机辅助指导炼钢、连铸供钢节奏的调度模型，其特征在于：模型内部与模型外部采用TCP/IP协议或数据库表通讯方式。

8.根据权利要求1所述的一种通过计算机辅助指导炼钢、连铸供钢节奏的调度模型，其特征在于：提供了数据保存、数据导出、数据格式转换。

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