CN105353733A - 一种炼钢生产过程智能调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炼钢生产过程智能调度方法，该调度方法主要包括以下步骤：1)输入生产计划，所述生产计划包括：生产订单和热轧车间给出的热送热装生产计划；2)作业计划分解，计算板坯数量，根据钢种、板坯规格、交货日期分解订单；3)编排浇次次序，根据连铸机使用情况和订单交货期之间的差别对各浇次排序；4)特征信号采集，通过相应传感器获取底层设备关键位置特征信号；5)执行天车优选算法；6)运输任务状态切换；7)计划重新编排；8)将调整后的计划以甘特图的形式展示给调度人员。本发明确保了炼钢过程生产安全，降低了生产运营成本，节省能源，增强了企业管理，提高了生产效率，有利于促进企业效益最大化。

Description

一种炼钢生产过程智能调度方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼智能控制与调度技术领域，具体涉及一种炼钢生产过程智能调度方法。

背景技术

炼钢过程中物料在各工序间流转，同一作业跨中的上下游工序靠天车运输来实现衔接；而对于不同跨中的工序，则主要靠台车运输实现衔接；运输的物料包括废钢、铁水、钢水、辅料和容器等。从铁水进入炼钢车间到钢水注入连铸机整个过程的物料运输通畅，是保证炼钢过程正常运转的基石。合理的作业计划及意外情况下的计划重排是炼钢过程各工序精密衔接、有序运行的重要保证，对均衡生产、节能降耗、节约生产运营成本、提高生产效益和企业竞争能力具有重要意义，目前我国大多数炼钢生产过程的生产管理技术及手段仍然落后，信息化水平明显滞后于发达经济体的相关行业水平，仍以人工操作为主，缺少实际可行的炼钢全流程智能调度方法及系统。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高钢铁企业的调度水平和标准、降低人工调度故障率、减轻调度人员负担、提高生产效率并实现节能减排的炼钢生产过程智能调度方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种炼钢生产过程智能调度方法，该调度方法主要包括以下步骤：

1)输入生产计划：所述生产计划包括：生产订单和热轧车间给出的热送热装生产计划，所述生产订单包括订单号；板坯规格的长度、高度、厚度、密度以及重量要求；计划生产的钢种、钢号；计划开始时间和计划交货时间；

2)作业计划分解：将生产计划以炉次为单位进行分解，主要包括：订单预处理、订单聚组、分炉组炉、浇次组合；所述订单预处理是指计算板坯数量，根据钢种、板坯规格分解订单；所述订单聚组是指钢种、板坯规格相同或相似的订单聚在同一个组中；所述分炉组炉是指将大订单分解为多个炉次，将小订单组合成一个炉次；所述浇次组合是指根据订单的产量要求、钢种要求、板坯规格要求同钢厂设备能力相结合，组成最为合理的浇次次数；

3)编排浇次次序：根据连铸机使用情况和订单交货期之间的差别对各浇次排序，具体包括：浇次时间编排、浇次内炉次编排、炉次时间编排、精炼计划编排、转炉时间编排、脱硫时间编排、计划动态调整；

所述浇次时间编排是指计算每个浇次在对应连铸机上的处理时间，

所述浇次内炉次编排是指对每个浇次内的炉次进行浇铸顺序排序，

所述炉次时间编排是指计算每个炉次在连铸机上的生产时间，

所述精炼计划编排是指计算每个炉次在对应精炼机上的生产时间，

所述转炉时间编排是指计算每个炉次在对应转炉上的生产时间，

所述脱硫时间编排是指计算每个炉次在对应脱硫站的生产时间，

所述计划动态调整是指根据现场实际工况重新计算各炉次在各工序上的工作时间；

4)特征信号采集：通过相应传感器获取底层设备关键位置特征信号，根据获得的特征信号对各设备的状态进行定义并根据相应定义判断设备当前所处运输状态；所述底层设备包括天车、台车、过跨车、包位、钢水包、铁水包；所述运输状态包括：空闲、就绪、推荐、执行、结束；所述空闲是指任务运行需要的资源没有就位，所述就绪是指任务运行需要的资源准备就位，所述推荐是指调度算法已经将就绪任务推荐给操作工人(自动运行不存在此状态，全自动情况下推荐＝执行)，所述执行是指任务正在执行，所述结束是指任务执行完毕，释放所有被该任务调用的设备资源；

5)执行天车优选算法：在天车调度优化目标和天车调度约束规则的指导下，适时确定每个任务的天车、天车行走的优化路径以及天车动作时间点，所述天车调度优化目标包括：天车选择、路径选择、天车避让选择；

6)运输任务状态切换：运输工具在执行运输任务的过程中任务状态随时间一直在进行切换，具体切换步骤如下：

a、主程序读取数据库，

b、根据数据库特征信号将状态列表中就绪状态的标志置1，

c、根据状态向量将任务列表中处于就绪状态任务的就绪标志置1，空闲状态任务的空闲标志置0，

d、根据专家调度规则从就绪任务中选择待推荐任务，

e、待推荐任务调用天车优选算法选择任务执行天车，

f、根据正在执行任务天车运行状态、要求和新推荐任务天车运行要求，调用天车避让程序，

g、将任务执行完毕标志置1，任务执行信息记录数据库，清除标志；

7)计划重新编排：比较生产计划和当前执行情况，当两者出现较大差异时根据当期计划执行情况重新调整生产计划；具体编排规则包括：判断当前各工序作业时间和计划编排时间是否匹配，判断当前设备和编排计划时的设备情况是否匹配，若存在不匹配情况则搜索重调度规则库，搜索重调度规则库，寻找对应不匹配情况的重调度规则并执行，若不存在对应情况的重调度规则，则采集不匹配情况的重调度规则，建立重调度规则库；

8)将调整后的计划以甘特图的形式展示给调度人员。

本发明所采用的技术方案具有以下有益效果：

1、本发明依据炼钢现场的工艺约束条件和规则、专家调度规则和现场状态，通过计划排程、状态采集、底层调度和计划重排，可实现炼钢全流程有序、优化运行。

2、本发明能根据现场实际做出实时调整，实现炼钢过程有序、紧凑运行，克服了静态排程方法由人工根据现场情况不断调整作业计划的弊端。

3、本发明可用来支持相应的炼钢生产管理调度系统的运行，其提供的数据显示和编排能力、对生产操作人员给予积极的帮助和约束，节约生产成本，降低能耗，提高钢企的生产效率。

附图说明

图1为本发明的炼钢生产过程智能调度方法整体框架图。

图2为本发明的炼钢生产过程智能调度系统体系结构图。

图3为本发明的炼钢生产过程冶炼作业计划排程结果甘特图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种炼钢生产过程智能调度方法，该调度方法主要包括以下步骤：

1)获取生产订单，所述生产订单包括订单号；板坯规格的长度、高度、厚度、密度以及重量要求；计划生产的钢种、钢号；计划开始时间和计划交货时间；

2)根据板坯产量、规格，交货日期，钢号钢种等信息对订单进行预处理；

3)编排中间包计划，确定中间包顺序、连浇炉数和浇次号等信息；

4)连铸机作业计划编排，确定连铸机计划开浇、停浇时间和炉次开浇时间；

5)冶炼作业计划编排，确定每个炉次在脱硫、转炉和精炼的开始、结束时间及每个炉次的生产路径；

6)信号采集，采集各传感器信息，形成工厂数据库；

7)状态生产，根据采集的信号组合形成信号向量，每个信号向量确定设备的一个状态；

8)底层调度，根据生产状态和作业计划调度天车、台车、过跨车、包位、钢水包、铁水包等底层运输设备；

9)重调度，比较生产计划和当前执行情况，当两者出现较大差异时根据当期计划执行情况重新调整生产计划；

10)将调整后的计划以甘特图的形式展示给调度人员。

如图2所示，炼钢过程智能调度系统主要包括：

1、接口层，主要由外部系统、ERP系统、MES系统和DCS系统组成；

2、管理层，主要由MES系统数据接收、数据预处理、规则挖掘、智能调度、全局动画监控、人员管理和设备管理等几个部分组成；

3、控制层，主要由铁水预处理、转炉、精炼和连铸四个子系统组成分；

4、硬件层，主要由传感器、编码电缆、信号网络、运输设备、PDA、显示终端、服务器和PLC等组成。

如图3所示，本发明所述的炼钢过程生产作业计划编排实例甘特图。本例共有4台连铸机(CC)，4台LF精炼炉，3台转炉(BOF)，图中同一浇次中的所有炉次颜色相同，蓝色数字1的方块代表6号连铸机的第一炉，其生产路径为BOF2-LF2-CC6，这个工艺路径是由所炼钢种决定的。图中共10个浇次164个炉次，作业计划编排的依据是连铸机不断浇的前提下根据钢种路径和运输时间及各工序生产时间倒推每个炉次在精炼和转炉以及脱硫工序的生产起始及结束时间。经比较，本发明所提方法计算简单，编排效果好，适应环境变化能力强。

本发明确保了炼钢过程生产安全，降低了生产运营成本，节省能源，增强了企业管理，提高了生产效率，有利于促进企业效益最大化。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种炼钢生产过程智能调度方法，其特征在于：该调度方法主要包括以下步骤：

1)输入生产计划：所述生产计划包括：生产订单和热轧车间给出的热送热装生产计划，所述生产订单包括订单号；板坯规格的长度、高度、厚度、密度以及重量要求；计划生产的钢种、钢号；计划开始时间和计划交货时间；

2)作业计划分解：将生产计划以炉次为单位进行分解，计算板坯数量，根据钢种、板坯规格分解订单；将钢种、板坯规格相同或相似的订单聚在同一个组中；将大订单分解为多个炉次，将小订单组合成一个炉次；根据订单的产量要求、钢种要求、板坯规格要求同钢厂设备能力相结合，组成优化合理的浇次次数；

3)编排浇次次序：根据连铸机使用情况和订单交货期之间的差别对各浇次排序，具体包括：浇次时间编排、浇次内炉次编排、炉次时间编排、精炼计划编排、转炉时间编排、脱硫时间编排、计划动态调整；

4)特征信号采集：通过相应传感器获取底层设备关键位置特征信号，根据获得的特征信号对各设备的状态进行定义并根据相应定义判断设备当前所处运输状态；所述底层设备包括天车、台车、过跨车、包位、钢水包、铁水包；所述运输状态包括：空闲、就绪、推荐、执行、结束；

5)执行天车优选算法：在天车调度优化目标和天车调度约束规则的指导下，适时确定每个任务的天车、天车行走的优化路径以及天车动作时间点，所述天车调度优化目标包括：天车选择、路径选择、天车避让选择；

6)运输任务状态切换：运输工具在执行运输任务的过程中任务状态随时间一直在进行切换，具体切换步骤如下：

a、主程序读取数据库，

b、根据数据库特征信号将状态列表中就绪状态的标志置1，

c、根据状态向量将任务列表中处于就绪状态任务的就绪标志置1，空闲状态任务的空闲标志置0，

d、根据专家调度规则从就绪任务中选择待推荐任务，

e、待推荐任务调用天车优选算法选择任务执行天车，

f、根据正在执行任务天车运行状态、要求和新推荐任务天车运行要求，调用天车避让程序，

g、将任务执行完毕标志置1，任务执行信息记录数据库，清除标志；

7)计划重新编排：比较生产计划和当前执行情况，当两者出现较大差异时根据当期计划执行情况重新调整生产计划；

8)将调整后的计划以甘特图的形式展示给调度人员。