[发明专利]一种基于目标导引的炼钢-连铸生产物流仿真优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢铁冶金生产流程的物流仿真优化方法，特别是一种基于目标导引的炼钢-连铸生产物流仿真优化方法，以进行炼钢-连铸生产流程优化设计以及生产作业计划制定和辅助生产调度，属于信息技术领域。

背景技术

炼钢-连铸是现代钢铁生产的核心。炼钢-连铸生产过程的运行效率和生产组织对整个钢铁制造流程的生产运行控制起关键作用。从炼钢到连铸，对流程式生产而言，是从间断到连续的过程；况且对于连铸机，每开启一次机器还需要设备调整时间和调整费用。因此为了提高炼钢-连铸过程的生产率和成材率，在生产过程中，应尽可能保证连铸机的连续浇注。

生产流程布局的合理性和生产运作的合理优化是生产有序高效的重要保证，通过生产流程中主物流在各工序工位间运行的静态与动态关系来表征。生产作业计划与调度是炼钢-连铸生产管理的核心，炼钢-连铸生产作业计划是在满足铸机连续浇铸前提下，以炉次为最小计划单位，安排各工序作业顺序，制定各作业的执行设备以及在该设备上的执行起止时刻，而调度是生产作业计划实施的保障和调节手段。由于炼钢-连铸生产系统是一个多目标、多层次、非线性、动态有序的复杂系统，其生产计划与调度是具有不确定性的NP难题，因此，寻求生产物流优化、辅助炼钢-连铸生产作业计划制定与调度优化的手段具有重要意义。

目前已经公开的与炼钢-连铸生产物流相关的专利，如CN1591337A(一种基于计算机的连铸物流的仿真系统)对连铸机生产进行仿真，包括物流在回转台、大包、中间包、流、结晶器等设备的运行过程，并考虑铸机节点布局对生产流程的影响，但该系统只对单独的连铸生产环节进行分析，没有考虑整个炼钢-连铸生产过程；CN1564170A(流程行业优化排产动态调度的组态平台方法)通过组态建立流程行业的虚拟生产仿真模型，并利用计划排产和动态调度算法模型库进行动态链接，将订单合同转化为生产合同，进行动态调度，提供了针对不同物流布局建模的仿真工具，但是对仿真结果缺乏必要的分析手段，在炼钢-连铸混合流程行业中应用受到限制；CN1556487A(一种钢铁生产的递阶协调计划调度方法)中系统由上位计算机和下位计算机组成，上位计算机用于整体目标优化，并向下位计算机下达优化目标，下位计算机表示生产工序，优化各自的生产计划；该方法通过上、下位计算机的联系实现了生产的整体目标与工序局部目标之间的联系，并对局部生产计划进行优化，但该方法在整体目标和局部目标之间联系单一，缺少相互演化机制；CN101093552A(一种通过计算机辅助指导炼钢、连铸供钢节奏的调度模型)对计划上线炉次，计算每罐的计划开浇时间，然后由开浇时间计算每罐紧前工序作业时间，该方法为生产提供了辅助调度的工具，但其工序处理时间和运输时间为确定值，作业时间缺少调整，容易导致作业计划的冲突。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种基于目标导引的炼钢-连铸生产物流仿真优化方法，通过该方法可以进行炼钢-连铸生产流程优化设计以及生产作业计划制定和辅助生产调度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于目标导引的炼钢-连铸生产物流仿真优化方法，其步骤为：

(一)仿真对象建模；

(二)仿真模型参数初始化；

(三)仿真模型运行；

(四)仿真评价。

仿真对象建模采用面向对象的组件方法构建生产物流仿真运行的仿真对象模型，仿真对象模型包括工位、连接线与生产物流。首先根据规划设计或生产实际流程构建由工序的工位与连接线组成的静态网络模型，各工序工位之间按照现实可能的流程和物流运行关系确定连接线，新建的静态网络模型能够保存为设定的模型文件格式，读取已有模型文件，则可快速建立静态网络模型；网络模型中连接线也表达了物流在工位之间迁移的运输关系，物流在工序工位上的作业时间以及运输时间取值由各种概率分布或生产统计的分布规律描述。当生产物流在由工位、连接线组成的静态网络中运行时，则仿真对象模型成为仿真对象动态网络模型。

仿真模型初始化包括仿真的物流对象初始化、仿真目标初始化、对象模型参数初始化和仿真评价指标初始化；仿真的物流对象初始化根据流程规划设计或生产批量计划，建立仿真运行过程中包括钢种、钢号和铸坯宽度在内的物流对象值，用于确定物流的物理属性；仿真目标初始化确定物流在铸机上的全局目标，包括浇次计划、铸机开浇时刻以及节奏控制信息，以保证铸机连续浇铸；对象模型初始化设定物流的工序工位加工时间和运输时间，时间取值根据应用的不同，分别由各种概率分布或生产统计的分布规律描述；仿真评价指标初始化设定仿真评价指标初始值。