CN111598464A - 一种基于过程建模的炼钢排产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种一种基于过程建模的炼钢排产方法，包括：设置产能目标，根据所述产能目标获取可用资源参数；根据所述可用资源参数构建过程评估模型，根据所述过程评估模型输出结果获取初步排产计划；根据所述初步排产计划建立仿真模型，获取最终排产计划；本发明可有效提高炼钢生产的效率，降低断浇风险。
Description
技术领域
本发明涉及智能制造领域，尤其涉及一种基于过程建模的炼钢排产方法。
背景技术
随着传统钢铁产业的信息化升级革新，我国钢铁企业也在加速探索对传统钢厂的数字化、智能化和无人化改造。而炼钢环节作为钢铁生产过程中的核心环节之一，由于必须“连续铸造”的强制约束，使得其对相关的整体生产计划和资源调度协调方案要求尤为苛刻。目前，依据上层ERP制定生产计划，然后下发到现场由工作人员进行人工调度的传统方式对“断浇”风险不能进行有效控制和评估，极可能打乱整个生产节奏，给企业带来不可挽回的损失，更进一步地，也有悖于未来智能化、无人化的高质量制造业发展要求。
发明内容
鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提出一种基于过程建模的炼钢排产方法，主要解决现有技术对断浇异常缺乏有效评估及控制的问题。
为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下。
一种基于过程建模的炼钢排产方法，包括：
设置产能目标，根据所述产能目标获取可用资源参数；
根据所述可用资源参数构建过程评估模型，根据所述过程评估模型输出结果获取初步排产计划；
根据所述初步排产计划建立仿真模型，获取最终排产计划。
可选地，所述资源参数至少包括：浇次计划参数、资源属性参数、维修计划参数、多工位属性参数、运输时间参数。
可选地，根据预设的约束条件获取所述可用资源，所述约束条件包括：同一资源在同一时间段内只能加工一个炉次，任一资源及与该资源相关的其他资源对应的加工时间段之间相互没有交集。
可选地，采用EPC过程建模方法构建所述过程评估模型。
可选地，根据工艺路线及所述可用资源参数采用逆序推理法逐次构建所述过程评估模型的资源节点，根据当前资源节点获取下一资源节点时，若下一资源节点存在多个同一类可用资源，选择其中与当前资源距离最近的可用资源用于构建下一资源节点。
可选地，根据所述工艺路线，获取当前资源节点之前的所有资源节点的开始加工时间和结束加工时间，根据所述开始加工时间和结束加工时间判断是否存在某一时间段无可用资源；若存在，则反馈断浇风险；若不存在，则生成所述初步排产计划。
可选地，当所述可用资源存在多个工位时，采用轮盘赌算法进行工位选择，并获取选出工位的前处理时间和后处理时间，将所述前处理时间和所述后处理时间之和作为所述可用资源的处理时间。
可选地，根据所述工艺路线，构建所述资源节点之间的有向图，获取资源节点间的运输时间。
可选地，所述可用资源包括固定设备资源和流动设备资源。
可选地，通过所述仿真模型调整天车的行车轨迹，优化所述节点间的运输时间，获取行车轨迹调度数据和所述最终排产计划。
如上所述，本发明一种基于过程建模的炼钢排产方法，具有以下有益效果。
本发明可通过过程评估模型有效控制和评估断浇风险，实现高度自动化和智能化。
附图说明
图1为本发明一实施例中基于过程建模的炼钢排产方法的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，本发明提供一种基于过程建模的炼钢排产方法，包括步骤S01-S03。
在步骤S01中，设置产能目标，根据产能目标获取可用资源参数；
由于不同生产车间规模的差异，在进行生产之前，需要根据车间的具体规模，搭建符合生产需求的生产线。而在炼钢生产中，如何通过有效的设备调度实现连铸生产，是建设生产线需要优先考虑的问题。本实施例中，采用启发式逆序推理的方法，先预设产能目标，逆向推理实现该产能目标所需要的资源及资源规模，将资源按照生产工艺进行有序排布。
在一实施例中，可从已有生产设备中筛选出所有可用资源。其中，可用资源必须满足加工时间约束：即同一资源在同一时间段内只能加工一个炉次，任一资源及与该资源相关的其他资源对应的加工时间段之间相互没有交集。每一资源均设置有加工时间段、名称、工位数等参数，提取每个可用资源对应的可用资源参数。
可用资源参数可包括：浇次计划参数、资源属性参数、维修计划参数、多工位属性参数、运输时间参数。
表1浇次计划参数实例
表1中：浇次ID：区别不同的浇次。“-”之前内容若对应同一铸造机则应保持相同，之后内容按先后浇次顺序依次命名；
包含炉次数：该浇次总共包含的炉数；工艺路线：该钢种的加工资源顺序，以“-”相连接，若不确定具体资源则只注明资源类型即可；
计划铸造机名：选择的铸造机名称；铸造加工时间：在铸造机上的处理时间，以分钟为单位；
开始铸造时间：该浇次计划的开始铸造时间，以具体的日期时间为输入形式；
浇次间隔时间：同一铸造机对应的第一个浇次须为0，之后间隔多长时间继续使用该铸造机铸造可自主决定。
表2资源属性参数表
表2中：资源ID和资源名称必须具备唯一识别性，不可重复；
工位数：若为单工位设备，须在字段“工位数”中填写1，若为三工位设备，则需填写3，依此类推；若为多工位设备(工位数>＝2)，处理时间包含在该可用资源上的前处理和后处理时间。
表3维修计划参数表
表3中：维修计划ID：需具备唯一识别特性；
计划维修资源名：需根据资源属性表中的命名填写此处计划维修的资源名称；
计划维修开始时间：需填写具体的以实际日期时间形式的计划开始维修时刻；
计划维修持续时间：预计的维修耗时转换为以分钟为单位填写；
维修备注：可填写其他备注检修信息。
表4多工位属性参数表
表4中：资源名称：需根据资源属性表中的多工位资源名称在此处填写；
工位x：表明该多工位资源有x个工位，填写各工位名；
前处理和后处理时间：此处为多工位资源特有，按照实际情况输入前处理和后处理时间。
在一实施例中，当可用资源存在多个工位时，采用轮盘赌算法进行工位选择，并获取选出工位的前处理时间和后处理时间，将所述前处理时间和所述后处理时间之和作为所述可用资源的处理时间。轮盘赌算法每个工位只被选中一次，假设有LF1_B、LF1_B1、LF1_B2三个工位，若总共只有一个工位LF1_B1被选中，LF1_B1的处理时间即为后处理时间，由于没有其他工序被选中，因此前处理时间为0；若有两个工位LF1_B和LF1_B2被选中，根据两个工序的先后顺序，该可用资源处理时间即为LF1_B和LF1_B2处理时间之和。
表5运输时间参数表
| 开始资源名 | 抵达资源名 | 运输时间(min) |
| LD1 | LF1 | 10 |
表5中：根据工艺路线可形成可用资源之间的有向图，LD1为起始可用资源，LF1为到达可用资源；运输时间是指由起始到到达可用资源所用运输时间。
在步骤S02中，根据可用资源参数构建过程评估模型，根据所述过程评估模型输出结果获取初步排产计划；
在一实施例中，可采用EPC过程建模算法(Event Processing Chain)基于可用资源参数建立过程评估模型。以实现产能目标作为上层计划，在保证可用资源能满足产能目标的前提下，保证连浇。通过EPC建模流程具体包括：
(1)读取表1输入参数，在初始化过程中自动创建各个浇次—炉次抽象对象，在对象属性中添加表1中各类信息；
(2)读取表2输入参数，在初始化过程中自动创建各个资源设备抽象对象，在对象属性中添加表2中各类信息；
(3)读取表3输入参数，在初始化过程中依据流程(2)中创建的资源设备抽象对象，在对象属性中添加维修信息；
(4)读取表4输入参数，在初始化过程中依据流程(2)中创建的资源设备抽象对象，在对象属性中添加多工位信息；
(5)读取表5输入参数，在初始化过程中创建运输流程有向图；
根据(1)-(5)中得到的抽象对象以及生产的工艺路线，采用逆序推理法逐次构建过程评估模型的资源节点，根据当前资源节点获取下一资源节点时，若下一资源节点存在多个同一类可用资源，选择其中与当前资源距离最近的可用资源用于构建下一资源节点。
在一实施例中，根据生产工艺路线，获取当前资源节点之前的所有资源节点的开始加工时间和结束加工时间，根据所述开始加工时间和结束加工时间判断是否存在某一时间段无可用资源；若存在，则反馈断浇风险；若不存在，则生成所述初步排产计划。
具体地，可算出各个炉次在浇注机上的开始浇注时间和结束浇注时间，并将时间信息添加进炉次和相关浇注机对象信息记录属性中；按照各个炉次的编序，依托工艺路线反序计算该炉次在铸造工序之前所有工序的开始加工时间和结束加工时间，并将此类信息添加进炉次和资源对象的信息记录属性中，依次循环类推。
类推过程中，出现无资源可用的情况，算法终止且反馈在某处会“断浇”，当前可用资源无法实现产能目标，相关人员根据反馈结果调成产能目标；若没有断浇风险，则依次循环炉次对象，将其所记录的信息输出生成初步排产计划。
在步骤S03中，根据初步排产计划建立仿真模型，获取最终排产计划：
在一实施例中，可根据步骤S02中(1)-(5)得到的相关数据，选择相应的实体建模炼钢车间仿真模型。并将初步排产计划转换为仿真模型的输入参数。
在一实施例中，可用资源通常包括固定设备资源和流动设备资源。将流动设备资源转换为仿真模型的流动实体，并获取对应流动实体的流动过程数据。
在一实施例中，结合流动过程数据通过所述仿真模型调整天车的行车轨迹，优化所述节点间的运输时间，获取行车轨迹调度数据和所述最终排产计划。输出结果如表6和表7所示。
表6排产计划数据汇总表
表7行车运行轨迹数据
| 天车名称 | 天车位置 | 时刻(date time) |
| Crane1 | 20.157 | 3:18:20 |
| Crane2 | 56.743 | 3:18:20 |
| Crane1 | 20.264 | 3:18:21 |
| Crane2 | 56.612 | 3:18:21 |
综上所述，本发明一种基于过程建模的炼钢排产方法，代替人工调度在炼钢-连铸过程，提高了炼钢排产的自动化、信息化管理水平；在炼钢生产之前通过提前演算，发现可能存在的“断浇”风险；通过标准化、参数化的输入模板设计，具备一定通用性和普适性；提高了生产效率和运营管理水平；行车轨迹调度数据，可用于指导行车实际生产调度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种基于过程建模的炼钢排产方法，其特征在于，包括：
设置产能目标，根据所述产能目标获取可用资源参数；
根据所述可用资源参数构建过程评估模型，根据所述过程评估模型输出结果获取初步排产计划；
根据所述初步排产计划建立仿真模型，获取最终排产计划。
2.根据权利要求1所述的基于过程建模的炼钢排产方法，其特征在于，所述资源参数至少包括：浇次计划参数、资源属性参数、维修计划参数、多工位属性参数、运输时间参数。
3.根据权利要求1所述的基于过程建模的炼钢排产方法，其特征在于，根据预设的约束条件获取所述可用资源，所述约束条件包括：同一资源在同一时间段内只能加工一个炉次，任一资源及与该资源相关的其他资源对应的加工时间段之间相互没有交集。
4.根据权利要求1所述的基于过程建模的炼钢排产方法，其特征在于，采用EPC过程建模方法构建所述过程评估模型。
5.根据权利要求1所述的基于过程建模的炼钢排产方法，其特征在于，根据工艺路线及所述可用资源参数采用逆序推理法逐次构建所述过程评估模型的资源节点，根据当前资源节点获取下一资源节点时，若下一资源节点存在多个同一类可用资源，选择其中与当前资源距离最近的可用资源用于构建下一资源节点。
6.根据权利要求5所述的基于过程建模的炼钢排产方法，其特征在于，根据所述工艺路线，获取当前资源节点之前的所有资源节点的开始加工时间和结束加工时间，根据所述开始加工时间和结束加工时间判断是否存在某一时间段无可用资源；若存在，则反馈断浇风险；若不存在，则生成所述初步排产计划。
7.根据权利要求2所述的基于过程建模的炼钢排产方法，其特征在于，当所述可用资源存在多个工位时，采用轮盘赌算法进行工位选择，并获取选出工位的前处理时间和后处理时间，将所述前处理时间和所述后处理时间之和作为所述可用资源的处理时间。
8.根据权利要求6所述的基于过程建模的炼钢排产方法，其特征在于，根据所述工艺路线，构建所述资源节点之间的有向图，获取资源节点间的运输时间。
9.根据权利要求1所述的基于过程建模的炼钢排产方法，其特征在于，所述可用资源包括固定设备资源和流动设备资源。
10.根据权利要求8所述的基于过程建模的炼钢排产方法，其特征在于，通过所述仿真模型调整天车的行车轨迹，优化所述节点间的运输时间，获取行车轨迹调度数据和所述最终排产计划。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 401329 No. 5-6, building 2, No. 66, Nongke Avenue, Baishiyi Town, Jiulongpo District, Chongqing Applicant after: MCC CCID information technology (Chongqing) Co.,Ltd. Address before: Building 1, No. 11, Huijin Road, North New District, Yubei District, Chongqing Applicant before: CISDI CHONGQING INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200828 |