CN115427903A - 用于连铸设施的动态生产计划方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属生产工业中的连铸设施领域。本发明的目的是提供一种方法，该方法以最少的废品和降低的存储成本来保证尽可能成本有效的产品。该目的通过比较额定生产参数和实际生产参数来实现，如果额定生产参数与目标生产参数有偏差，则使用实际生产参数创建铸流映像。该铸流映像包括已经铸造但尚未被切割的铸流(7)，以及至少根据浇注盘中的残余重量和预设的参数产生的铸流(7)。借助计算出的铸流映像，在预设的生产计划内进行检查，并在可能的情况下创建新生产计划。如果不能够从预设的生产计划中找到解决方案，则将铸流映像传输至生产计划系统(4)。该生产计划系统(4)根据预设的优化标准从所有现有订单创建新生产计划。然后将新生产计划传输至生产系统(3)。

Description

用于连铸设施的动态生产计划方法

技术领域

本发明涉及金属生产工业中的连铸设施领域。

一方面，本发明涉及一种用于连铸设施的动态生产计划方法，该连铸具有生产系统和预设的生产计划，用于铸造铸流。

另一方面，本发明涉及一种连铸设施。

此外，本发明包括执行用于连铸设施的动态生产计划方法的计算机程序。

背景技术

连铸是用于制造半成品的连续方法。在此，例如在钢厂生产的液态钢在冷却的模具中铸造，并在铸流导向部中冷却直到完全凝固。

固化后的铸流根据生产订单在火焰切割机上被分断切割，并且被运走用于进一步加工。

用于整个生产线的生产计划在MES(制造执行系统)或PPS(生产计划系统)系统、也称为3级(L3)系统中创建，这些系统根据规则结合了现有的客户订单，这些客户订单存储在订单管理系统、4级(L4)系统中。

然后，将创建的生产计划作为生产订单传输至各个机组。

根据收到的订单数据，过程优化系统、2级(L2)系统计算生成规则和产品计划。在计算出的产品计划的基础上，对模具格式和火焰切割机的长度规格进行设置。

只要过程按照相应钢产品的产品规定进行操作，就能够根据计算出的产品计划进行生产。

然而，由于工艺技术框架条件、工艺事件、设施故障和钢铁供应的偏差，能够会出现产品规定之外的操作。

当前的过程优化系统能够识别与产品规定的偏差，并设置适当的报废范围和质量评估。

在报废范围中，切割计划根据废料位置进行调整。但是，只能在预设的产品边界内对此做出反应，或者通过标准化的库存长度代替计划的产品。

在与计划的产品质量有偏差的情况下，产品按计划的尺寸生产，但不能用于客户订单。

因为在这种情况下，形成的产品不能直接分配给客户订单，运营商会承担返工、存储、生产损失和/或报废的成本。

目前生产计划是提前创建的，并且之后才在计划系统中考虑对计划偏差的反应。

在制造半成品期间，即在产品被切割之前，生产计划对生产事件没有动态反应。与生产计划的偏差能够是通过过程事件、质量偏差或产品宽度内的偏差形成的。

过程事件是取决于运行的事件。例如，这能够是更换浇注盘、更换浸入管或其他维护措施。这些过程事件对产品质量有影响，这些区域必须从铸流中切除，即所谓的废品。在此，尝试通过优化切割长度在产品的计划的最小和最大尺寸范围内改变产品，使得废料部分位于产品端部。根据废料部分的长度，要么将其直接切断或者将产品长度延长废料部分的长度。

如果不能在产品边界内进行优化，则计划的产品将通过替代产品被代替，直到实现具有尽可能高的产量的解决方案。在此，因为这是非计划的生产，因此这些产品必须临时储存。

能够通过2级系统的在线质量预测来确定质量偏差。在这种情况下，产品会贬值，并且之后才会重新安排到另一个客户订单。

如果由于工艺条件或干扰而不能够将模具格式设置为所需的宽度，则会出现不能够在后续生产过程中消除的产品宽度偏差。产品宽度的这种偏差最初不会导致产品计划的任何变化。产品利用原计划的目标长度生产。这里的一个例外是重量优化计算，其中，调整板坯长度以达到计划的产品重量。但是，这很少使用。

CN105243512A示出了钢厂的运行的动态生产计划。

CN1556486A公开了一种用于钢铁公司的生产过程的集成的在线计划和交货期制定系统和方法。

文献DE 10047381 A1公开了一种用于在基础原料工业中运行设施的方法，其中，制造分配给不同生产订单的产品。利用订单选择、预计划和优化等程序步骤创建生产计划。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法，该方法保证利用最少的废品和降低的存储成本保证尽可能成本有效的生产。

该目的通过开头提到的方法实现，包括以下内容：

-将额定生产参数与实际生产参数比较。

-如果额定生产参数偏差目标生产参数，则根据实际生产参数创建铸流映像。在此，该铸流映像包括已铸造且尚未切割的铸流，以及至少根据浇注盘中的剩余重量和预设的参数产生的铸流。

-根据计算的铸流映像，在预设的生产计划中进行检查，如果可能，创建新生产计划。

-如果不能够从预设的生产计划中找到解决方案，则将铸流映像传输至生产计划系统。

-生产计划系统根据预设的优化标准从所有现有订单创建新生产计划。

-然后将新生产计划传输至生产系统。

通过比较额定和实际生产参数来确定生产中的偏差。此外，额定和实际生产参数和额定生产参数是连铸设施的参数和/或表征连铸设施的铸造过程的参数。这种实际生产参数的实例是铸流的铸造速度、铸造水平、模具宽度、铸流冷却的参数、熔体的温度和/或铸造粉末厚度。在偏差的情况下，则铸流映像由不同的参数形成。例如，这些参数是铸流的宽度轮廓、浇注盘中的宽度轮廓、长度、废料位置、预设的产品的目标质量和许多其他参数。

铸流映像包括已经铸造到所谓的零点的铸流。理想情况下，零点是刚铸造的铸流的已经实现的切割边缘。但是，零点也能够在该切割边缘之后。这取决于仍然能够对已确定的生产偏差做出反应的程度。因此，这取决于各个系统的反应时间，例如，当火焰切割机进行切割的指令由于各个系统的反应时间而不能再被取消。此外，铸流映像还包括根据生产参数和铸造浇注盘中的剩余重量产生的部分。所以这是基于已知参数的预测。从该铸流映像中，能够在预设的生产计划中寻求解决方案。如果不能够从中得出解决方案，则将铸流映像传输至生产计划系统。所有现有订单都收集在生产计划系统中。通过与铸流映像进行比较能够找到匹配的订单。通过优化标准(例如，在最短的存储期的情况下尽可能高的销售收入和在将低优先级但合适的订单预先安排的情况下尽可能高的销售收入)能够创建新生产计划。然后将新生产计划发送到生产系统。新生产计划代替预设的生产计划，然后根据新生产计划切割和/或生产铸流。生产计划包含至少一个所需的产品尺寸，例如额定的、最小、最大长度、宽度、厚度。还包括其他特定于工厂的信息，例如客户订单号、目标质量、目的地。

一个有利的实施例提出，铸流映像由以下参数中的至少一个形成：

-铸流上的宽度轮廓

-浇注盘中的宽度轮廓，

-废料位置和长度，

-铸流的质量预测，

-产品规定的计算解决方案的产品限制，

-预设的产品的目标质量。

铸流上的宽度轮廓包含铸流的宽度以及宽度变化的位置。浇注盘中的宽度配置文件不再包含能够更改的宽度规格。废料位置和长度是铸流中废料的位置和长度，例如在更换浇注盘时出现。铸流的质量预测通过任意铸流区段的质量预测模型来计算。产品规定的计算的解决方案的产品限制包含的当前通过生产系统对切割位置计算的解决方案。预设的产品的目标质量包含为产品规定计算的解决方案的指定目标质量。

一个优选实施例提出，根据铸流映像计算唯一的密钥，优选地是哈希码，并且在与生产系统和生产计划系统的数据交换中使用密钥。这个唯一的密钥能够实现非常快速地确定铸流映像的相关数据是否在两个计算周期之间发生了变化。该唯一的密钥的另一个优点是，当传输新生产计划时，此密钥可用于确定是否存储了正确的铸流映像。通过发送到生产计划系统并随后由其传输至生产系统的密钥中的偏差能够识别到错误。在传输过时，也能够发生新创建的生产计划不再有效的情况，因为在此期间铸流映像再次发生了变化。这种情况能够通过唯一的密钥直接识别。

哈希码计算作为密钥的示例：

一个有利的实施例提出，优化标准是在尽可能短的存储期的情况下尽可能高的销售收入或在预先安排较低优先级的订单的情况下尽可能高的销售收入。

有利的实施例提出，生产系统与生产计划系统之间的连接是解耦的双向连接。通过解耦的系统确保在生产计划系统中寻找新生产计划期间生产继续进行。这是根据最后预设的有效生产计划实现。生产计划系统独立寻找优化问题的解决方案，而无需以任何方式停止或更改当前生产。仅当新生产计划传输至生产系统时才会发生更改。

有利的实施例提出，生产计划是具有期望长度、最小长度、最大长度、宽度和/或厚度的切割计划。

该目的还通过开头提到的连铸设施来实现，该连铸设施具有至少一个用于执行上述方法的计算机系统。通过该连铸设施获得上面已经描述的优点。

一个有利的实施例提出，连铸设施具有用于生产系统的第一计算机系统和用于生产计划系统的第二计算机系统。第一计算机系统和第二计算机系统通过解耦的双向连接彼此连接。

该目的还通过一种包括命令的计算机程序来实现，命令引起前述连铸设施执行根据前述方法的方法步骤。

附图说明

图1示出了连铸设施的示意图。

图2示出了具有相关的质量信息的铸流。

图3示出了所述方法的活动图。

具体实施方式

图1示意性地示出了连铸设施1。将液态金属6倒入模具2中，然后从模具2中取出铸流7。生产系统3在计算机系统上实现。通过具有过程和模型计算3a和存储系统3b的生产系统3，向可编程逻辑控制器5a传输具有位置的数据，火焰切割机10将在该位置处切割铸流7。生产系统3接收来自生产计划系统4和调节和控制系统5的输入参数。生产计划系统4也在计算机系统上实现。一方面，这些输入参数能够通过数据线8从可编程逻辑控制器5a和/或从工业设施的高级别的控制系统传输。可编程逻辑控制器5a与测量仪器5b和/或控制元件5c连接。由测量仪器5b检测的参数例如是测量的铸流尺寸、熔体温度、铸造速度和/或冷却段的参数。熔体的组成提交给生产系统3或可从存储器3b中检索。当例如通过生产系统3在生产中确定实际值与额定值的偏差时，则计算出铸流映像，并且生产系统3尝试对预设的生产计划进行调整，以补偿这些偏差。通过过程和模型计算3a计算实际参数。如果这不可行，则铸流映像经由解耦的双向连接9传输至生产计划系统4。该系统从订单簿4b中检索现有客户订单并尝试根据存储在生产计划计算机4a中的参数来创建新生产计划。一旦得出新生产计划，就将其从生产计划系统4传输至生产系统3。

在图2中示出了能够出现在生产中的铸流7。铸造方向在这里是从模具位置25向左。铸流7具有代表可行的零点的切割边缘21。由于处理时间的原因，这个零点也能够更靠后。不能用于进一步生产的部段是废品区域22。

当模具的宽度设置增加或减少时出现宽度变化区域23。然后出现表示改变的宽度范围24的范围。从切割边缘21到模具位置25的区域表示已经铸造的区域。宽度变化区域26和残留区域27代表通过浇注盘中的液态金属的残留量产生的那些区域。因此，这两个区域仅在观察时产生。

在质量预测30中示出了计算的各个铸流部段的实际质量。目标质量31描述了最初应该由预设的生产计划生产的质量。从质量预测30和目标质量31的比较能够看出，它们不匹配，因此要创建新生产计划。

图3示出了一个活动图。在步骤S1中总是更新生产计划。在接下来的步骤S2中，根据生产计划计算切割计划。如果在查询Q1的情况下没有确定偏差，则进入步骤S10，在该步骤中预设相应的切割长度并将这些长度从生产系统3(2级系统)传输至火焰切割机。如果存在差异，则在查询Q1中启动步骤S4，创建铸流映像。在步骤S5中检查创建的铸流映像，并且在查询Q2中存在差异的情况下引入步骤S6，该步骤创建请求电文并将其传输至生产计划系统4。生产系统3与生产计划系统4之间的连接有利地通过解耦的双向连接9来实现。在有利的实施方式中，该请求电文包含计算的唯一密钥，其随后用作为生产系统3与生产计划系统4之间的进一步数据交换中的标识。该密钥能够用于快速确定计算步骤之间的相关数据是否发生变化。该请求电文在步骤S7中由生产计划系统4使用，并且根据该请求电文在步骤S7中执行对整个订单簿的检查。在查询Q3中检查是否找到了匹配的客户订单。如果是这种情况，则在步骤S8中创建生产计划更新并且将响应电文传输至生产系统3。如果在查询Q3中没有找到匹配的客户订单，则不会创建生产计划更新。在这种情况下，生产系统3继续利用初始预设的生产计划进行工作，或者生产系统根据其他规范改变生产计划。如果已创建生产计划更新，则将其经由解耦的双向连接9通过响应电文从生产计划系统4传输至生产系统3。在步骤S9中，例如，在生产系统3处检查所发送的响应电文是否具有例如与请求电文相同的密钥。然后，在查询Q4中，确定数据是否有效，如果是何种情况，则在步骤S2中计算新的切割计划。如果查询Q4中的数据被认为是无效的，则不将数据发送至步骤S2。然后，与查询Q3一样，根据初始的生产计划继续工作，或者根据其他规范更改生产计划。例如，这能够通过预设废品长度或为特定质量预设放置在仓库中的标准长度来实现。

尽管已经通过优选实施例详细说明和描述了本发明，但是本发明不限于所公开的实例并且本领域技术人员能够在不脱离本发明范围的情况下从中推导出其他变体方案。

参考标号列表

1 连铸设施

2 模具

3 生产系统

3a 过程和模型计算

3b 存储器

4 生产计划系统

4a 生产计划计算

4b 订单簿

5 调节和/或控制系统

5a 可编程逻辑控制器

5b 测量仪器

5c 控制元件

6 液态金属

7 铸流

8 数据线

9 解耦的双向连接

10 火焰切割机

21 切割边缘

22 废品区域

23 宽度变化范围

24 变化的宽度范围

25 模具位置

26 宽度变化区域

27 残留区域

30 质量预测

31 目标质量

S1-S10 步骤

Q1-Q4 查询。

Claims (10)

1.一种用于连铸设施(1)的动态生产计划方法，所述连铸设施用于利用具有预设的生产计划的生产系统(3)铸造铸流(7)，所述方法包括：

-比较额定生产参数与实际生产参数，

-如果所述实际生产参数偏离所述额定生产参数，则根据所述实际生产参数创建铸流映像，其中，所述铸流映像包括已铸造但尚未切割的铸流(7)并且至少包括根据铸造浇注盘中的残余重量和预设的参数获得的铸流(7)，

-根据计算的所述铸流映像，在预设的生产计划内进行检查并且在可行的情况下创建新生产计划，

-如果不能从所述预设的生产计划中找到解决方案，则将所述铸流映像传输至生产计划系统(4)，

-所述生产计划系统(4)根据预设的优化标准从全部现有订单创建新生产计划，

-将所述新生产计划传输至所述生产系统(3)。

2.根据权利要求1所述的用于连铸设施(1)的动态生产计划方法，所述连铸设施用于铸造铸流(7)，其特征在于，所述铸流映像由以下参数中的至少一个形成：

-所述铸流的宽度轮廓，

-浇注盘中的宽度轮廓，

-废料位置和长度，

-所述铸流的质量预测，

-计算的解决方案的用于产品规定的产品限制，

-预设的产品的目标质量。

3.根据权利要求1或2所述的用于连铸设施(1)的动态生产计划方法，所述连铸设施用于铸造铸流(7)，其特征在于，根据所述铸流映像计算唯一的密钥、优选哈希码，并且在与所述生产系统(3)和所述生产计划系统(4)的数据交换中使用所述密钥。

4.根据权利要求1-3所述的用于连铸设施(1)的动态生产计划方法，所述连铸设施用于铸造铸流(7)，其特征在于，所述优化标准是在尽可能短的存储期的情况下的尽可能高的销售收入或者在预先安排低优先级的订单的情况下的尽可能高的销售收入。

5.根据权利要求1-4所述的用于连铸设施(1)的动态生产计划方法，所述连铸设施用于铸造铸流(7)，其特征在于，所述生产系统(3)与所述生产计划系统(4)之间的连接是解耦的双向连接(9)。

6.根据权利要求1-5所述的用于连铸设施(1)的动态生产计划方法，所述连铸设施用于铸造铸流(7)，其特征在于，所述生产计划是具有额定长度、最小长度、最大长度、宽度和/或厚度的切割计划。

7.根据权利要求1-6所述的用于连铸设施(1)的动态生产计划方法，所述连铸设施用于铸造铸流(7)，其特征在于，所述实际生产参数和所述额定生产参数是所述铸流的铸造速度、铸造水平、模具宽度、铸流冷却的参数、熔体的温度和/或铸造粉末厚度。

8.一种连铸设施(1)，包括至少一个用于执行根据权利要求1-7所述的方法的计算机系统。

9.根据权利要求8所述的连铸设施，其特征在于，所述连铸设施具有用于生产系统(3)的第一计算机系统和用于生产计划系统(4)的第二计算机系统，其中，所述第一计算机系统和所述第二计算机系统通过解耦的双向连接(9)彼此连接。

10.一种包括指令的计算机程序，所述指令使得根据权利要求8或9所述的连铸设施(1)执行根据权利要求1-7所述的方法的步骤。

Images