CN106779486A - 基于强扰动的炼钢连铸重调度系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于强扰动的炼钢连铸重调度系统及方法，本发明的系统包括：信息获取单元、工厂单元、炼钢连铸生产调度单元、扰动设置单元、扰动单元、炼钢连铸生产调度计划执行单元和炼钢连铸生产调度计划评价单元；本发明的方法包括：步骤1：获取初始信息；步骤2：编制炼钢连铸生产调度计划；步骤3：设置扰动状态；步骤4：判断是否产生扰动信息；步骤5：执行炼钢连铸生产调度计划；步骤6评价炼钢连铸生产调度计划；步骤7：输出炼钢连铸生产调度计划评价结果；步骤8：进行现场的炼钢连铸生产调度安排；本发明可以提高调度计划在实际生产过程中的适应性和对实际生产过程指导的有效性。

Description

基于强扰动的炼钢连铸重调度系统及方法

技术领域

本发明属于钢铁生产计划调度技术领域，具体涉及一种基于强扰动的炼钢连铸重调度系统及方法。

背景技术

炼钢连铸生产过程是现代钢铁企业生产流程中的核心环节，包括转炉冶炼、精炼炉精炼和连铸机浇铸三大工艺过程。炼钢连铸生产调度是以浇次计划为基础，在炉次的生产工艺路径和炉次在连铸工序浇铸的连铸机已知条件下，以浇次在连铸机上准时开浇，浇次内的炉次连续浇铸，同一设备加工的两个相邻炉次不能产生作业冲突为调度目标，确定各浇次中的炉次在哪台转炉、哪台精炼炉上加工，并确定出各炉次在转炉，精炼炉及连铸机上的开工时间和完工时间，形成炼钢连铸生产作业时间表。由于炼钢连铸生产过程具有多工序、多设备、多扰动和动态实时性等特征，整个生产过程工艺复杂、物流交错，又具有多目标、强约束等建模特点，使得研究的炼钢连铸生产调度算法必须经过有效的测试评价才能真正应用于实际生产过程。

目前对炼钢连铸生产调度算法的测试主要分为三类情况：第一类情况是对炼钢连铸生产调度算法进行离线测试，这种测试仅是对算法功能的测试，即根据输入数据来验证经过算法处理后能否得到正确的计划调度结果(如单元测试、集成测试、系统测试等)，并没有对算法优劣进行测试分析。第二类情况是在实际生产过程中对炼钢连铸生产调度算法进行在线测试，将调度算法处理后得到的调度结果形成指令下发到生产过程，验证计划调度结果是否可以正确指导生产，该方法也没有对算法优劣进行测试分析，只是验证调度结果是否适用于实际生产过程，同时过长的在线测试时间也影响了调度算法的实际应用。第三类情况是对炼钢连铸生产调度算法的仿真测试，该类研究主要是对调度算法优劣程度进行测试验证，但这些方法并没有将调度算法与实际生产过程(或者是接近实际生产过程)相连进行在线测试，使得被研究的算法在实际应用过程中仍然存在着诸多问题，导致算法并不能真正很好的进行实际应用。综上所述可以看出，目前还没有做到将炼钢连铸生产调度算法在实际生产过程(或者是接近实际生产过程)的环境下进行调度算法优劣的测试，从而使得所研究的炼钢连铸生产调度算法难以有效指导实际生产过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于强扰动的炼钢连铸重调度系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

基于强扰动的炼钢连铸重调度系统，包括：

信息获取单元：用于获取工厂炼钢连铸生产设备基础信息和工厂炼钢连铸生产计划信息；工厂炼钢连铸生产设备基础信息包括：工厂的设备类型、每种类型设备总数、每台设备处理时间及设备间运输时间；工厂炼钢连铸生产计划信息包括：浇次计划、炉次计划、每个炉次的精炼重数和精炼类型及每个浇次的开工时间和浇铸的连铸机；

工厂单元：包括：炼钢连铸生产设备模块和炼钢连铸生产流程模块；炼钢连铸生产设备模块用于根据工厂炼钢连铸生产设备基础信息构建炼钢连铸生产设备，包括：转炉设备、精炼设备、连铸机设备、钢包、天车和台车；炼钢连铸生产流程模块用于连接炼钢连铸生产设备形成炼钢连铸车间的生产线布局，并根据炼钢连铸生产调度计划驱动炼钢连铸生产设备在生产过程中产生各种炼钢连铸生产运行动作，并产生炼钢连铸生产调度计划执行结果，且将该炼钢连铸生产调度计划执行结果发送至炼钢连铸生产调度计划评价单元；

炼钢连铸生产调度单元：用于根据工厂炼钢连铸生产计划信息编制炼钢连铸生产调度计划，并将该炼钢连铸生产调度计划分别发送至扰动单元、炼钢连铸生产调度计划执行单元和炼钢连铸生产调度计划评价单元；

扰动设置单元：用于根据炼钢连铸生产调度计划评价是否需要扰动，设置扰动状态，若是，则设置为有扰动状态，若否，则设置为无扰动状态，并将设置好的扰动状态分别发送至扰动单元；

扰动单元：用于根据扰动设置单元发送来的扰动状态判断是否产生扰动信息，若扰动状态为无扰动状态，则不产生扰动信息；若扰动状态为有扰动状态，则根据炼钢连铸生产调度单元发送来的炼钢连铸生产调度计划产生扰动信息且将该扰动信息发送至炼钢连铸生产调度计划执行单元，扰动信息包括：发生扰动的炉次计划、扰动类别、扰动强度、扰动发生的工序点、扰动发生的偏差类别和扰动发生的偏差量；

炼钢连铸生产调度计划执行单元：用于未接收到扰动单元发送来扰动信息时，将炼钢连铸生产调度单元发送来的炼钢连铸生产调度计划发送至工厂单元进行执行；或者用于接收到扰动单元发送来的扰动信息时，将炼钢连铸生产调度计划执行单元发送来的炼钢连铸生产调度计划和扰动单元发送来的扰动信息均发送至工厂单元进行执行；

炼钢连铸生产调度计划评价单元：用于对炼钢连铸生产调度单元发送来的炼钢连铸生产调度计划和工厂单元发送来的炼钢连铸生产调度计划执行结果进行比较，并根据其比较结果评价炼钢连铸生产调度计划，且产生炼钢连铸生产调度计划评价结果。

基于强扰动的炼钢连铸重调度方法，包括如下步骤：

步骤1：获取初始信息；初始信息包括工厂炼钢连铸生产设备基础信息和工厂炼钢连铸生产计划信息；工厂炼钢连铸生产设备基础信息包括：工厂的设备类型、每种类型设备总数、每台设备处理时间及设备间运输时间；工厂炼钢连铸生产计划信息包括：浇次计划、炉次计划、每个炉次的精炼重数和精炼类型及每个浇次的开工时间和浇铸的连铸机；

步骤2：根据工厂炼钢连铸生产计划信息，编制炼钢连铸生产调度计划；

步骤3：设置扰动状态；根据炼钢连铸生产调度计划评价是否需要扰动，设置扰动状态，若是，则设置为有扰动状态，若否，则设置为无扰动状态；

步骤4：根据扰动状态是否设置为有扰动状态判断是否产生扰动信息，是，则根据炼钢连铸生产调度计划产生扰动信息，否，则不产生扰动信息；

步骤5：执行炼钢连铸生产调度计划，且若有扰动信息产生，则将扰动信息加入到炼钢连铸生产调度计划执行过程中；

步骤6：根据炼钢连铸生产调度计划和炼钢连铸生产调度计划执行结果评价炼钢连铸生产调度计划；

步骤7：输出炼钢连铸生产调度计划评价结果；

步骤8：如果炼钢连铸生产调度计划评价结果为好，则根据炼钢连铸生产调度计划进行现场的炼钢连铸生产调度安排；如果炼钢连铸生产调度计划评价结果为差，则根据评价结果中的信息对炼钢连铸生产调度计划进行调整，然后再根据调整后的炼钢连铸生产调度计划进行现场的炼钢连铸生产调度安排。

本发明的有益效果为：采用本发明的技术方案，可以使炼钢连铸生产调度计划能够在模拟实际炼钢连铸生产过程的环境下进行调度计划的优劣程度评价，提高调度计划在实际生产过程中的适应性和对实际生产过程指导的有效性。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

基于强扰动的炼钢连铸重调度系统，包括：

信息获取单元：用于获取工厂炼钢连铸生产设备基础信息和工厂炼钢连铸生产计划信息；工厂炼钢连铸生产设备基础信息包括：工厂的设备类型、每种类型设备总数、每台设备处理时间及设备间运输时间；工厂炼钢连铸生产计划信息包括：浇次计划、炉次计划、每个炉次的精炼重数和精炼类型及每个浇次的开工时间和浇铸的连铸机；

工厂单元：包括：炼钢连铸生产设备模块和炼钢连铸生产流程模块；炼钢连铸生产设备模块用于根据工厂炼钢连铸生产设备基础信息构建炼钢连铸生产设备，包括：转炉设备、精炼设备、连铸机设备、钢包、天车和台车；炼钢连铸生产流程模块用于连接炼钢连铸生产设备形成炼钢连铸车间的生产线布局，并根据炼钢连铸生产调度计划驱动炼钢连铸生产设备在生产过程中产生各种炼钢连铸生产运行动作，并产生炼钢连铸生产调度计划执行结果，且将该炼钢连铸生产调度计划执行结果发送至炼钢连铸生产调度计划评价单元；

本实施方式的炼钢连铸生产设备模块通过3DS MAX建立炼钢连铸生产设备，模型大多使用patch面来制作，所有设备均按实际尺寸建模，以保证对象模型的形态、比例符合真实形态。建立的模型导入到Flexsim模型库中。建立的炼钢连铸生产设备包括转炉、精练炉、连铸机架、回转台、结晶器、中间包、钢包、轨道、台车、天车。在使用3DS MAX完成设备的物理模型后,将设备模型导入Flexsim中进行设备属性模型的建立。炼钢连铸生产设备分为固定设备和移动设备两种，根据炼钢设备的特点选择模版导入。主体设备以处理器作为模版，具有模版的处理时间属性，直接进行参数设置即可完成时间的设置，模型运行时就会根据设置的加工时间进行加工。

本实施方式的炼钢连铸生产流程模块通过Flexsim建立炼钢连铸生产流程，首先根据炼钢生产工艺流程，从炼钢设备模型库中拖出相应的生产设备放到模型视图(View)中相应位置，进行工厂的布局安排。完成工厂布局之后，需要将工厂的所有生产设备模型进行连接，以满足生产过程中的物流衔接。Flexsim模型中的对象之间是通过输入端口(inputports)、输出端口(output ports)、中心端口(center ports)三种连接类型的端口完成连接的。其中输入和输出端口用于FixedResource之间的连接，中心端口用于TaskExecuter和FixedResource之间的连接。根据端口的不同分两种连接类型“s”和“a”连接.“s”接用于中心端口之间的连接，“a”连接用于除中心端口之外的其他连接。

炼钢连铸生产调度单元：用于根据工厂炼钢连铸生产计划信息编制炼钢连铸生产调度计划，并将该炼钢连铸生产调度计划分别发送至扰动单元、炼钢连铸生产调度计划执行单元和炼钢连铸生产调度计划评价单元；

扰动设置单元：用于根据炼钢连铸生产调度计划评价是否需要扰动，设置扰动状态，若是，则设置为有扰动状态，若否，则设置为无扰动状态，并将设置好的扰动状态分别发送至扰动单元；

扰动单元：用于根据扰动设置单元发送来的扰动状态判断是否产生扰动信息，若扰动状态为无扰动状态，则不产生扰动信息；若扰动状态为有扰动状态，则根据炼钢连铸生产调度单元发送来的炼钢连铸生产调度计划产生扰动信息且将该扰动信息发送至炼钢连铸生产调度计划执行单元，扰动信息包括：发生扰动的炉次计划、扰动类别、扰动强度、扰动发生的工序点、扰动发生的偏差类别和扰动发生的偏差量；

炼钢连铸生产调度计划执行单元：用于未接收到扰动单元发送来扰动信息时，将炼钢连铸生产调度单元发送来的炼钢连铸生产调度计划发送至工厂单元进行执行；或者用于接收到扰动单元发送来的扰动信息时，将炼钢连铸生产调度计划执行单元发送来的炼钢连铸生产调度计划和扰动单元发送来的扰动信息均发送至工厂单元进行执行；

炼钢连铸生产调度计划评价单元：用于对炼钢连铸生产调度单元发送来的炼钢连铸生产调度计划和工厂单元发送来的炼钢连铸生产调度计划执行结果进行比较，并根据其比较结果评价炼钢连铸生产调度计划，且产生炼钢连铸生产调度计划评价结果。

基于强扰动的炼钢连铸重调度方法，包括如下步骤：

步骤1：获取初始信息；初始信息包括工厂炼钢连铸生产设备基础信息和工厂炼钢连铸生产计划信息；工厂炼钢连铸生产设备基础信息包括：工厂的设备类型、每种类型设备总数、每台设备处理时间及设备间运输时间；工厂炼钢连铸生产计划信息包括：浇次计划、炉次计划、每个炉次的精炼重数和精炼类型及每个浇次的开工时间和浇铸的连铸机；

步骤2：根据工厂炼钢连铸生产计划信息，编制炼钢连铸生产调度计划；

步骤3：设置扰动状态；根据炼钢连铸生产调度计划评价是否需要扰动，设置扰动状态，若是，则设置为有扰动状态，若否，则设置为无扰动状态；

步骤4：根据扰动状态是否设置为有扰动状态判断是否产生扰动信息，是，则根据炼钢连铸生产调度计划产生扰动信息，否，则不产生扰动信息；

步骤5：执行炼钢连铸生产调度计划，且若有扰动信息产生，则将扰动信息加入到炼钢连铸生产调度计划执行过程中；

步骤6：根据炼钢连铸生产调度计划和炼钢连铸生产调度计划执行结果评价炼钢连铸生产调度计划；

步骤7：输出炼钢连铸生产调度计划评价结果；

步骤8：如果炼钢连铸生产调度计划评价结果为好，则根据炼钢连铸生产调度计划进行现场的炼钢连铸生产调度安排；如果炼钢连铸生产调度计划评价结果为差，则根据评价结果中的信息对炼钢连铸生产调度计划进行调整，然后再根据调整后的炼钢连铸生产调度计划进行现场的炼钢连铸生产调度安排。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.基于强扰动的炼钢连铸重调度系统，其特征在于：包括：

信息获取单元：用于获取工厂炼钢连铸生产设备基础信息和工厂炼钢连铸生产计划信息；工厂炼钢连铸生产设备基础信息包括：工厂的设备类型、每种类型设备总数、每台设备处理时间及设备间运输时间；工厂炼钢连铸生产计划信息包括：浇次计划、炉次计划、每个炉次的精炼重数和精炼类型及每个浇次的开工时间和浇铸的连铸机；

工厂单元：包括：炼钢连铸生产设备模块和炼钢连铸生产流程模块；炼钢连铸生产设备模块用于根据工厂炼钢连铸生产设备基础信息构建炼钢连铸生产设备，包括：转炉设备、精炼设备、连铸机设备、钢包、天车和台车；炼钢连铸生产流程模块用于连接炼钢连铸生产设备形成炼钢连铸车间的生产线布局，并根据炼钢连铸生产调度计划驱动炼钢连铸生产设备在生产过程中产生各种炼钢连铸生产运行动作，并产生炼钢连铸生产调度计划执行结果，且将该炼钢连铸生产调度计划执行结果发送至炼钢连铸生产调度计划评价单元；

炼钢连铸生产调度单元：用于根据工厂炼钢连铸生产计划信息编制炼钢连铸生产调度计划，并将该炼钢连铸生产调度计划分别发送至扰动单元、炼钢连铸生产调度计划执行单元和炼钢连铸生产调度计划评价单元；

扰动设置单元：用于根据炼钢连铸生产调度计划评价是否需要扰动，设置扰动状态，若是，则设置为有扰动状态，若否，则设置为无扰动状态，并将设置好的扰动状态分别发送至扰动单元；

扰动单元：用于根据扰动设置单元发送来的扰动状态判断是否产生扰动信息，若扰动状态为无扰动状态，则不产生扰动信息；若扰动状态为有扰动状态，则根据炼钢连铸生产调度单元发送来的炼钢连铸生产调度计划产生扰动信息且将该扰动信息发送至炼钢连铸生产调度计划执行单元，扰动信息包括：发生扰动的炉次计划、扰动类别、扰动强度、扰动发生的工序点、扰动发生的偏差类别和扰动发生的偏差量；

炼钢连铸生产调度计划执行单元：用于未接收到扰动单元发送来扰动信息时，将炼钢连铸生产调度单元发送来的炼钢连铸生产调度计划发送至工厂单元进行执行；或者用于接收到扰动单元发送来的扰动信息时，将炼钢连铸生产调度计划执行单元发送来的炼钢连铸生产调度计划和扰动单元发送来的扰动信息均发送至工厂单元进行执行；

炼钢连铸生产调度计划评价单元：用于对炼钢连铸生产调度单元发送来的炼钢连铸生产调度计划和工厂单元发送来的炼钢连铸生产调度计划执行结果进行比较，并根据其比较结果评价炼钢连铸生产调度计划，且产生炼钢连铸生产调度计划评价结果。

2.基于强扰动的炼钢连铸重调度方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：获取初始信息；初始信息包括工厂炼钢连铸生产设备基础信息和工厂炼钢连铸生产计划信息；工厂炼钢连铸生产设备基础信息包括：工厂的设备类型、每种类型设备总数、每台设备处理时间及设备间运输时间；工厂炼钢连铸生产计划信息包括：浇次计划、炉次计划、每个炉次的精炼重数和精炼类型及每个浇次的开工时间和浇铸的连铸机；

步骤2：根据工厂炼钢连铸生产计划信息，编制炼钢连铸生产调度计划；

步骤3：设置扰动状态；根据炼钢连铸生产调度计划评价是否需要扰动，设置扰动状态，若是，则设置为有扰动状态，若否，则设置为无扰动状态；

步骤4：根据扰动状态是否设置为有扰动状态判断是否产生扰动信息，是，则根据炼钢连铸生产调度计划产生扰动信息，否，则不产生扰动信息；

步骤5：执行炼钢连铸生产调度计划，且若有扰动信息产生，则将扰动信息加入到炼钢连铸生产调度计划执行过程中；

步骤6：根据炼钢连铸生产调度计划和炼钢连铸生产调度计划执行结果评价炼钢连铸生产调度计划；

步骤7：输出炼钢连铸生产调度计划评价结果；

步骤8：如果炼钢连铸生产调度计划评价结果为好，则根据炼钢连铸生产调度计划进行现场的炼钢连铸生产调度安排；如果炼钢连铸生产调度计划评价结果为差，则根据评价结果中的信息对炼钢连铸生产调度计划进行调整，然后再根据调整后的炼钢连铸生产调度计划进行现场的炼钢连铸生产调度安排。