CN111898975A - 一种炼钢生产过程智能调度系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炼钢生产过程智能调度系统及方法，该调度系统包括ERP系统、数据库服务器、实时监控系统、客户端、应用服务器；所述ERP系统与所述数据库服务器通讯连接，所述实时监控系统的输出端与所述数据库服务器的输入端通讯连接，所述数据库服务器的输出端与所述客户端的输入端通讯连接，所述数据库服务器与所述应用服务器通讯连接。本发明解决了生产现场前后工序协调不一致和技术管理人员对实时时间信息掌握延后的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼钢生产过程智能调度系统及方法，属于炼钢智能调度技术领域。
背景技术
炼钢生产过程是钢铁制造过程一个重要的子系统，既有连续工业生产的特征，又有离散型工业生产的特征，其制造过程的复杂性、过程控制的艰巨性是钢铁制造多维物流管制的集中体现。
目前，我国大型钢铁生产企业的设备在控制级上已实现了很高的自动化，能够为企业的生产调度提供大量的生产分析数据。在实际的生产过程中，现场设备和工艺参数的监控虽然可以向管理人员提供现场检测和统计数据，但本身并非真正的管理调度系统，会导致企业计划层面与生产现场之间的断层。因此，当现场生产发生实时事件时，企业计划层信息延后，技术管理人员无法在最短的时间内掌握生产现场的变化，并做出准确的应对措施，无法保证订单计划得到合理而快速的修正。
对于炼钢系统运行优化，炼钢过程研究的调控策略是以“推”-“缓冲”-“拉”为特征的系统运行宏观动力学。随着钢铁技术的演变，炼钢系统的生产流程发生了显著改变，“缓冲”区域逐步增加了吹氩站、钢包精炼和真空脱气等工序，导致其本身就需要生产调度的协调。同时，冶炼钢种的质量要求逐步提高，“缓冲”区域需要承担更多的冶金功能。基于以上两方面因素，“缓冲”区域对生产调度的调控作用逐渐降低。当现场生产发生实时事件时，生产现场操作者参与调度的方法是根据经验对现场情况进行判断后进行相应的调整，会导致生产现场前后工序难以协调一致。
因此，对于生产现场前后工序协调不一致和技术管理人员对实时事件信息掌握延后的问题，炼钢过程的现有技术中缺少对订单计划执行情况的全面检测和评估，在出现非正常生产情况时，缺少一套有效的实时调度决策支持系统。
发明内容
本发明的目的在于针对当前炼钢生产过程生产调度现状，提供一种炼钢生产过程智能调度系统及方法，解决生产现场前后工序协调不一致和技术管理人员对实时时间信息掌握延后的问题，实现炼钢生产过程的订单自动编制及更新、实时调度以及可视化展示等功能。
本发明具体采用如下技术方案：一种炼钢生产过程智能调度系统，其特征在于，包括ERP系统、数据库服务器、实时监控系统、客户端、应用服务器；所述ERP系统与所述数据库服务器通讯连接，所述实时监控系统的输出端与所述数据库服务器的输入端通讯连接，所述数据库服务器的输出端与所述客户端的输入端通讯连接，所述数据库服务器与所述应用服务器通讯连接。
作为一种较佳的实施例，所述数据库服务器运行专业的数据库管理系统，接收所述ERP系统的生产订单信息和钢种工艺要求参数、所述实时监控系统的生产现场的实时监控数据、所述应用服务器的处理结果，存储在数据库中。
作为一种较佳的实施例，所述实时监控系统通过生产现场各工序安装的传感器，采集生产现场的各种状态信息，经过格式转换，存入所述数据库服务器中；所述状态信息包括物质流、温度和时间参数。
作为一种较佳的实施例，所述应用服务器用于：运行计划浇次和每浇次具体炉次的编制方法、实时调度方法组件，根据需要调用所述数据库服务器中的数据，采用多任务多线程并列运行的方式进行实时数据处理，并将包含浇次计划、每浇次具体炉次的生产时刻、实时调度日志的实时结果发送给所述数据库服务器进行存储。
作为一种较佳的实施例，所述客户端通过访问所述数据库服务器获取包含浇次计划、每浇次具体炉次的生产时刻计划和实际采集时刻、调度日志的数据，实现数据的可视化显示，并将一定的数据保存在本地计算机，实现数据的离线分析。
作为一种较佳的实施例，所述客户端还包括手机终端，通过所述手机终端的应用程序查阅所述应用服务器处理后的结果；所述客户端根据岗位职责设置不同的查阅和操作权限。
作为一种较佳的实施例，所述应用服务器基于分布式组件和面向对象设计，采用多层架构的方式生成一种通用的可扩展的，满足多种工艺流程要求的智能调度系统。
本发明还提出一种炼钢生产过程的智能调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤SS1：订单编制，具体包括：获取生产订单信息，根据钢种、断面、吨位、装备能力及生产工艺流程情况，遵循质量优先、稳定满负荷生产原则进行浇次计划和每个浇次具体炉次的生产时刻的编制；
步骤SS2：动态监控，具体包括：利用实时监控系统将生产现场各工序的物质流、温度、时间以及相关异常工况备注信息参数进行采集，与每个浇次具体炉次的生产时刻表对比，并以表格或图形显示出来；
步骤SS3：实时调度，具体包括：采用动态调度方法对现场相关异常工况信息做出实时响应和每个浇次具体炉次的生产时刻表和浇次计划进行实时在线调整，以最终消除执行中的偏差，保证生产订单的稳定执行。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS3中的动态调度方法如下：
步骤SS31：根据订单计划编制结果，确定具体生产的浇次的工艺流程；
步骤SS32：根据建立的优化目标，得到每个浇次具体炉次的生产时刻计划表；
步骤SS33：根据动态调度方法处理异常工况，将尚未执行的部分在原来的基础上进行顺延、节奏调整和工艺流程的更改，以消除异常工况的影响，并将调整结果覆盖掉对应的原计划，得到优化的生产时刻计划表以及浇次计划表。
本发明所达到的有益效果：第一，本发明将生产订单自动编制与实时调度融为一体，解决了动态调度中前后工序难以协调一致的问题，适用于具有多维物流特点的炼钢生产过程。第二，本发明针对炼钢生产过程各工序流程之间的强耦合性，本发明能够给技术管理人员提供基于模型和规则的在线实时调度决策支持，便于及时处理生产故障，快速恢复生产。第三，本发明基于分布式组件和面向对象设计，采用多层架构的方式，将主要功能模块和算法以组件的方式部署在应用服务器中，从而提供一种通用的可扩展的，满足多种工艺流程要求的智能调度系统。同时具有灵活的计划编制界面，既能提供日常生产中常规计划的编制，又能提供对紧急任务的计划编制。
附图说明
图1是本发明的一种炼钢生产过程智能调度系统的拓扑连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：如图1所示，本发明提出一种炼钢生产过程智能调度系统，其特征在于，包括ERP系统、数据库服务器、实时监控系统、客户端、应用服务器；所述ERP系统与所述数据库服务器通讯连接，所述实时监控系统的输出端与所述数据库服务器的输入端通讯连接，所述数据库服务器的输出端与所述客户端的输入端通讯连接，所述数据库服务器与所述应用服务器通讯连接。
可选的，所述数据库服务器运行专业的数据库管理系统，接收所述ERP系统的生产订单信息和钢种工艺要求参数、所述实时监控系统的生产现场的实时监控数据、所述应用服务器的处理结果，存储在数据库中。
可选的，所述实时监控系统通过生产现场各工序安装的传感器，采集生产现场的各种状态信息，经过格式转换，存入所述数据库服务器中；所述状态信息包括物质流、温度和时间参数。
可选的，所述应用服务器用于：运行计划浇次和每浇次具体炉次的编制方法、实时调度方法组件，根据需要调用所述数据库服务器中的数据，采用多任务多线程并列运行的方式进行实时数据处理，并将包含浇次计划、每浇次具体炉次的生产时刻、实时调度日志的实时结果发送给所述数据库服务器进行存储。
可选的，所述客户端通过访问所述数据库服务器获取包含浇次计划、每浇次具体炉次的生产时刻计划和实际采集时刻、调度日志的数据，实现数据的可视化显示，并将一定的数据保存在本地计算机，实现数据的离线分析。
可选的，所述客户端还包括手机终端，通过所述手机终端的应用程序查阅所述应用服务器处理后的结果；所述客户端根据岗位职责设置不同的查阅和操作权限。
可选的，所述应用服务器基于分布式组件和面向对象设计，采用多层架构的方式生成一种通用的可扩展的，满足多种工艺流程要求的智能调度系统。
实施例2：本发明还提出一种炼钢生产过程的智能调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤SS1：订单编制，具体包括：获取生产订单信息，根据钢种、断面、吨位、装备能力及生产工艺流程情况，遵循质量优先、稳定满负荷生产原则进行浇次计划和每个浇次具体炉次的生产时刻的编制，如表1所示；
表1浇次计划表
步骤SS2：动态监控，具体包括：利用实时监控系统将生产现场各工序的物质流、温度、时间以及相关异常工况备注信息参数进行采集，与每个浇次具体炉次的生产时刻表对比，并以表格或图形显示出来，如表2所示；
表2 GCr15实时监控与生产时刻计划对比表
步骤SS3：实时调度，具体包括：采用动态调度方法对现场相关异常工况信息做出实时响应和每个浇次具体炉次的生产时刻表和浇次计划进行实时在线调整，以最终消除执行中的偏差，保证生产订单的稳定执行；对于异常工况出现的情况，根据动态调度方法，将尚未执行的部分在原来的基础上进行顺延、节奏调整和工艺流程的更改，以消除异常工况的影响，并将调整结果覆盖掉对应的原计划，得到优化的生产时刻计划表以及浇次计划表。具体浇次优化后的生产时刻表如表3所示，其中GCr15生产过程中出现2次设备异常，并实时进行了生产时刻表的调整。
表3 GCr15优化后的生产时刻表
可选的，所述步骤SS3中的动态调度方法如下：
步骤SS31：根据订单计划编制结果，确定具体生产的浇次的工艺流程；
步骤SS32：根据建立的优化目标，得到每个浇次具体炉次的生产时刻计划表；
步骤SS33：根据动态调度方法处理异常工况，将尚未执行的部分在原来的基础上进行顺延、节奏调整和工艺流程的更改，以消除异常工况的影响，并将调整结果覆盖掉对应的原计划，得到优化的生产时刻计划表以及浇次计划表。
如图1所示，所述应用服务器包括：(1)算法库：在解决订单排产优化等问题中，依据冶金工程流程学的运行优化逻辑(包括炉机对应原则、能耗最小原则、拉速决定流量原则和连浇原则)所采用到的不同优化算法，常规的有甘特图法、动态规范、排队论方法等。各种算法都以组件的方式进行封装，便于今后的升级和扩充。(2)规则库：在订单排产和实时调度时用到的各种专家规则，如冶炼规则、组合调度顺序规则以及异常情况处理规则等等。所有规则按一定的方式形成规则库，并可根据实际情况不断的扩充、更新和修正。(3)订单编制和实时调度：针对实时监控得到的对订单计划影响的信息进行实时处理，借助算法库和规则库对原有订单计划进行切合实际的调整或重新编制订单计划。同时采集现场调度人员和技术管理人员的调度措施，实现浇次计划表、生产时刻表和调度日志的在线实时更新。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种炼钢生产过程智能调度系统，其特征在于，包括ERP系统、数据库服务器、实时监控系统、客户端、应用服务器；所述ERP系统与所述数据库服务器通讯连接，所述实时监控系统的输出端与所述数据库服务器的输入端通讯连接，所述数据库服务器的输出端与所述客户端的输入端通讯连接，所述数据库服务器与所述应用服务器通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种炼钢生产过程智能调度系统，其特征在于，所述数据库服务器运行专业的数据库管理系统，接收所述ERP系统的生产订单信息和钢种工艺要求参数、所述实时监控系统的生产现场的实时监控数据、所述应用服务器的处理结果，存储在数据库中。
3.根据权利要求1所述的一种炼钢生产过程智能调度系统，其特征在于，所述实时监控系统通过生产现场各工序安装的传感器，采集生产现场的各种状态信息，经过格式转换，存入所述数据库服务器中；所述状态信息包括物质流、温度和时间参数。
4.根据权利要求1所述的一种炼钢生产过程智能调度系统，其特征在于，所述应用服务器用于：运行计划浇次和每浇次具体炉次的编制方法、实时调度方法组件，根据需要调用所述数据库服务器中的数据，采用多任务多线程并列运行的方式进行实时数据处理，并将包含浇次计划、每浇次具体炉次的生产时刻、实时调度日志的实时结果发送给所述数据库服务器进行存储。
5.根据权利要求1所述的一种炼钢生产过程智能调度系统，其特征在于，所述客户端通过访问所述数据库服务器获取包含浇次计划、每浇次具体炉次的生产时刻计划和实际采集时刻、调度日志的数据，实现数据的可视化显示，并将一定的数据保存在本地计算机，实现数据的离线分析。
6.根据权利要求5所述的一种炼钢生产过程智能调度系统，其特征在于，所述客户端还包括手机终端，通过所述手机终端的应用程序查阅所述应用服务器处理后的结果；所述客户端根据岗位职责设置不同的查阅和操作权限。
7.根据权利要求5所述的一种炼钢生产过程智能调度系统，其特征在于，所述应用服务器基于分布式组件和面向对象设计，采用多层架构的方式生成一种通用的可扩展的，满足多种工艺流程要求的智能调度系统。
8.一种基于权利要求1至7中任一项所述的炼钢生产过程的智能调度系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤SS1：订单编制，具体包括：获取生产订单信息，根据钢种、断面、吨位、装备能力及生产工艺流程情况，遵循质量优先、稳定满负荷生产原则进行浇次计划和每个浇次具体炉次的生产时刻的编制；
步骤SS2：动态监控，具体包括：利用实时监控系统将生产现场各工序的物质流、温度、时间以及相关异常工况备注信息参数进行采集，与每个浇次具体炉次的生产时刻表对比，并以表格或图形显示出来；
步骤SS3：实时调度，具体包括：采用动态调度方法对现场相关异常工况信息做出实时响应和每个浇次具体炉次的生产时刻表和浇次计划进行实时在线调整，以最终消除执行中的偏差，保证生产订单的稳定执行。
9.根据权利要求8所述的一种炼钢生产过程的智能调度方法，其特征在于，所述步骤SS3中的动态调度方法如下：
步骤SS31：根据订单计划编制结果，确定具体生产的浇次的工艺流程；
步骤SS32：根据建立的优化目标，得到每个浇次具体炉次的生产时刻计划表；
步骤SS33：根据动态调度方法处理异常工况，将尚未执行的部分在原来的基础上进行顺延、节奏调整和工艺流程的更改，以消除异常工况的影响，并将调整结果覆盖掉对应的原计划，得到优化的生产时刻计划表以及浇次计划表。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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