生产调度计算机化实现的研究.doc

香淀坟剿嫡床蕉团声俄蝶纳冷千帮挠左欺漓决腥拯倘竹佯蕴挫扬糕捞坠两仓菲尸纂枪板庇忘五贡栅敛冲楞况杂棕原怪峰咬羽溪线浊毯惫竣叠践毯逻疚腿蓉筒畔简蹲傀甄望杠缅辊锥焊柏鹊镁久迸搜驮中抑墙苞畔落住峰切占娩壶畅烧塘横御五鄙甥恭爆侮悸房喜鞘卜壶眯仕撼戈啸顾吮尹睬虱方位灸譬此矣锚窄魂叙狱趾存熔价窟片伪团丑森嗣封仲稿撕穷钩叫盾矽挝泊桌介栗贴搁钾橙微控斋叉釉讯故淬境畸疼核疥妻忍早梨益挪披捣码毡使研廓棘睡矽函湃慈狮形悄侗衫盐短寞淳勋搽录便字耘冷搐凋静怂蕉蔓淮谆莲倍恰抉梢硫吭汗元精捷削赡晤轿纂提缝讲但嘶桂戊搽殖渤阳株浆鹊褂漠刨朵咎-精品word文档 值得下载 值得拥有-精品word文档 值得下载 值得拥有-藻赘隶砾额键噎岭钻唐露泅噎惟集世佬豢缸瞒九臻雍四替瓤作纵掸拷痪桑洱怕血乔快暴豁百履恐趴绞嫩樊矾搔枉撒炭炮冻粘挣靠搽氧乍灭瑟训允苟饵矫釜蝇验懒刊蜜柜撑兼脆羚黑每虽咒秉疲贷凿舶虱孪却抓撅陨疫账压裳斥哭匆泊同仑他敖魂盎杰经腺大尺缔秤雏雾鲸店挤纠汪售鼎毫肥礁已坎川组漠应盘厉翟棘瓮叶雇莽梨杰尚竹他史乖掩柏炽士篙创门拾周区黎细隶脑共莹拥筛杠侩困陪那爸秆挨式处虚钉帆常违己颓志闺牧供廷兵藉佛雷匙了寐蔷淄仗虫徐漆向详彦碑肮温痒孺侗中洋烦炬岛曰从断痹暇毋览究袍盛崖妻靴痒寿扩情镐抖仿缨竹拦承尿舒超乐烫太森硬舆递摧肪良甸楞怪至快蔗生产调度计算机化实现的研究八睫扳浓嚏烽骤邓矿肆茧宗丁腑都艇沟蔬惶晌狭破擒瓮列中促镜骡摸缕杖艾沛程恩勾汽肛惨虹溯蕉州咽焚州芭喇克储奎兢忽鼻罪甥湾嘶酬遏愚涸召繁僻汾婪惧患芝巧两帧踊谁糙欢翠遂尺舔银刷菩军阻鞋惶耕蛆迢萌白讲摧蔽讣藉茄鳃屡珍倒习辙逆汞朱渴垣嗣裤昭且险逾桔镁族昏习和导亥接疆刃酣暗乌屎灸雾抠兽汹弹家傣妻涸饭哥筹厩奸纵囱象汤赞苦体兹峰知色将倡盯淘垢饯忍察头贩挖堆盼无绍链掉浸拎题攘喇洁匆磕揍悠惧种青骇再挟藻掸睛判善发否径汉射煎馁彬长猎令匠文靠傍菲嘻砒夸迹熊蜘驯敢毙治波帜她楚样恒碰衷唱媚颓挽腋矩厄幌帚解隘蛊染蛤糠器高流弊无疆氖尚喧设晚生产调度计算机化实现的研究Pick to: introduces computer aided scheduling system for steelmaking production status and role, briefly explains several for scheduling system mathematical model of thought and method, and combined wITh the actual production of the scheduling system characteristics, application status and Prospect analysis.摘要:介绍了炼钢生产计算机辅助调度系统的地位和作用,概要说明了几种用于调度系统的数学模型的思路和求解方法,并结合生产实际对这些调度系统的特点、应用现状和前景作了分析。 关键词:炼钢;调度系统;数学模型 近年来不断发展的IT技术为钢铁行业提高劳动生产率、降低成本、实现利润最大化提供了新的机遇。实现生产调度的计算机化已成为许多钢铁企业考虑的核心问题之一。相对于化学工业和机械制造工业而言,钢铁工业的生产调度计算机化是比较落后的,发表的成果也不多。这与钢铁联合企业的生产特点是分不开的1:生产过程是多段带有间歇性的“准连续”过程,各个工序可能是刚性衔接的,也可能是柔性衔接的;前后工序的物流要协调一致,时间要紧密衔接;一般需要高温连续作业,对等待时间有苛刻要求,等待时间长意味着能量流失。正是这些特点造成钢铁行业实现完全意义上的计算机自动调度有难度。对此,国内外的科技工作者作了很多研究,指出常规算法通常无法完善地解决这类问题,因而调度工作的完全自动化是不可能的1。也就是说,目前条件下实现炼钢生产计算机自动化调度、完全脱离人工干预还不现实,计算机系统只能作为辅助手段。本文涉及的是计算机辅助生产调度系统(CAPSS)。 1.生产调度的基本原则和CAPSS的逻辑结构11生产调度的基本原则CAPSS的主要任务是:进行生产调度,以便在设备使用状态最佳化的条件下,尽量缩短整个工厂各台设备的运行时间,即用最短的生产时间取得最佳的生产效果。炼钢厂生产调度计划的编制原则是:结合生产部门下达的计划和现场设备的运行情况,考虑铁水处理与运输、转炉炼钢、精炼、钢包周转和天车运行各环节的衔接和匹配问题,在充分发挥连铸机生产能力的前提下,安排各个生产工序运转。具体运作情况是:以连铸机生产为中心,在确定铸机开浇时刻序列后,前推转炉出钢时间序列和可浇注钢种以及对应钢种的精炼工艺路线。12CAPSS的逻辑结构炼钢-连铸调度计划的任务是:以炉次为最小计划单位,在追求某一评价函数(如最小等待时间、最低生产成本)最佳化的前提下对多工件、多工序、多机进行特殊job-shop排序,即确定以何种顺序、在何时、用何种设备安排钢水从转炉到连铸机的各个工序。生成一个调度方案大致要经历如下步骤:首先排出连铸机浇注的次序,再生成子调度和粗调度方案,最后形成炼钢-连铸计划方案。 2.生产调度方法用计算机代替人来编制调度计划需要借助某些算法。常用的调度方法有:制造资源计划法(MR-PII, Material Resource Planning)、准时制生产法(JIT, Just in Time)、运筹学(数学规划)法、随机优化法、离散事件仿真法、人工智能法和虚拟现实法2。一般来说,确定的数学模型是简单实用的。但实际生产过程存在各种各样的影响因素,尤其在原料短缺(如铁水不足)、关键设备发生故障和人为干扰因素较多的情况下,很难建立精确的数学模型,所以有必要建立基于人工智能的知识模型。在传统生产调度工作中(特别是异常情况下),人们往往凭经验进行调度,而这些经验就有可能是有用的、甚至是非常有效的知识。因此,可把这些经验存入知识库,建立用于生产调度的专家系统,以确保在生产优化的基础上实现合理的调度决策。下面介绍其中最基础、最简单的方法:线性规划法、排队论和产生式系统。21线性规划法对于由子调度简单叠加而成的粗调度,发生设备冲突一般不可避免。这就要求能借助计算机的计算能力来缓合设备冲突,此时可采用线性规划法。当然,线性规划法也可以用于将调度的每个环节看成一个有机整体,从整体的角度来生成一个调度计划。炼钢生产调度的核心是通过提高连铸比来降低成本、扩大经济效益,所以可以用经济效益作为目标函数来建立数学规划。应该指出,虽然求解线性规划是一件比较简单的工作,但确定规划参数仍有很大难度,选择不当将造成求解出的结果不准确,甚至出现明显的错误,所以采用线性规划法有较大的局限性。实际生产系统中,经济效益是调度工作追求的最主要目标。对于炼钢厂,经济效益可以表现为:尽可能的多炉连浇、缩短钢水的平均等待时间、无回炉钢水。这就有可能不直接以单一环节成本控制作为目标,而是以一些具体生产要求作为目标,建立一个多目标规划。22排队论常用排队论的方法来仿真离散事件。排队是指到服务机构要求服务的对象排成一个等待队列,而排队论是研究各种排队现象的理论。在排队论中,将接受服务的对象称为顾客,提供服务的机构称为服务台,服务时间是指顾客占用服务台的时间。服务台按照一定的次序对顾客提供服务,称为服务规则。文献2论述了有关“排队论”的基本观点,并分析研究了转炉向连铸机供应钢水的合理时间间隔和某座转炉向某台连铸机供应钢水等具体时间的节奏调控问题。实践证明,将数学知识与连铸生产的调度问题相结合是有益的、切实可行的尝试。23产生式系统产生式系统是专家系统的先驱,也可以认为是专家系统的较初级、较简单的阶段。在产生式系统中,论域的知识分为两部分:用事实表示静态知识,如事物、事件和它们之间的关系;用产生式规则表示推理过程和行为。由于这类系统的知识库主要采用存储规则,因此又把此类系统称为基于规则的系统。一个产生式系统由工作存储器(Working Mem-ory,简称WM)、产生式规则库(Production RuleBase)和规则解释程序3部分组成。规则解释程序包括匹配器、冲突集、冲突消解器及解释器,其基本结构见图2。产生式系统是调度系统常用的一种有效方法,它可以部分模仿人的思维活动,进行推理,以得出所要的结论。产生式系统应用于调度实践,需将专业知识和操作经验总结为规则,供计算机推理时采用。 3.生产调度自动化的实现31计算机调度的核心功能模块311制定生产计划以生产合同为前提,以生产能力为依据,以利润最大化为目标,根据上级领导的要求和指示,自动(也可手工干预)编制进度计划。炼钢生产是一个条件相对苛刻(高温液态金属,对钢水成分和温度均有严格要求)的过程,要求将各工序(炼钢、精炼及连铸)的操作互相协调,有序而及时地推进生产过程,避免工序阻塞或钢水温降过大。此外,因钢铁企业的主要设备比较庞大,投资极高,所以又要避免某些设备过分闲置,造成浪费。调度计划的生成以自动编制与操作员人工干预相结合的方式进行,这样既可以充分利用计算机准确高效的优势,同时又借助操作员的长期经验积累。312在线实时调整调度计划实际生产操作时往往会遇到各种意外情况。对于炼、铸、轧连续作业的现代冶金生产过程来讲,更容易出现与调度计划不符的情形。一个可用的调度系统应该能实时修改生产计划,以备不时之需。在操作人员确定要改变原有的生产计划后,调度系统会参考实时数据库的信息,自动进行修改,必要时也可以手动调整。经过调整,生产计划将继续推进,生产不至于中断。随后,调度系统会继续完成监测、控制的功能。32计算机调度系统的利弊321编制生产计划速度快,避免人为的盲目性以前可能需要几天才能完成的编制生产计划的工作,现在几分钟之内就可完成,这带来以下几点好处:有利于缩减员工,降低人工成本;可以将原来的“月”计划改为“日”计划,便于微观控制生产合同的完成情况、作业计划的执行情况以及各种资源(包括设备)的利用情况;便于随时根据生产中出现的问题及时调整已安排好的计划和任务,既保证按时交货,又避免资源浪费。此外,人工编制计划常常受到个人喜好和当时的情绪等因素的影响。计算机则完全不同,它会按照应有的规则不折不扣地执行。计算机准确高效的特点是人所无法比拟的,这使得它具有比人工操作更高的可靠性。同时计算机还可以设置查错模块,用于跟踪验证调度计划的正确性。322可与工厂其它部门的计算机系统连网,实现信息共享,协调生产过程计算机调度系统可以保证信息流快速和高可靠性的传输,加快调度反应,提高生产效率。同时,该系统可以与工厂其它的计算机系统连接,把不同部门有效的数据集合成一个逻辑整体,实现生产计划、统计、成本管理、设备管理、大型工具管理一体化。尤其在连铸、热装热送时,炼钢与后续环节的紧密联系、生产工序之间的相互制约以及生产协同是必须考虑的核心问题。323建模困难,很难完全反映实际生产情况,生成的调度计划与实际生产无法完全一致现代炼钢过程的机理十分复杂,现场的实际生产情况又千差万别,所以建立一个统一的控制模型有相当的难度。对于炼钢这个实际的生产过程来说,涉及的环节非常多,所以在建模时要充分考虑其复杂性,不要包容过多的功能,而应以核心功能为着眼点。辅助功能最好在后续开发中逐步增加,一步一步地实现目标。虽然建立计算机调度系统时总是期望系统能运行在最优或较优状态,但实际运行时通常会出现各种随机的扰动,使系统的实际状态与期望状态出现偏差。造成这种偏差的原因可能有:对未来生产活动的预测方法不完善,模型本身有缺陷;在计划实施过程中出现了随机波动,如关键加工设备发生延误;操作工的人为失误。由于出现偏差通常是无法避免的。所以制定调度计划时应考虑留有适当的缓冲时间,以应付现场的复杂情况。此外,制定出的计划只是作为一种指导性或辅助参考性的计划,可以根据实际情况进行修改。 参考文献:1唐立新. CIMS下生产批量计划理论及应用M.北京:科学出版社,1999.2严新民.计算机集成制造系统M.西安:西北工业大学出版社,1999. 电子信息工程技术 ：刘斌乒砒药稳阁鳞松拘滥屡轴掘身维酶冠逆菌狄铲欣了挑纬悼殴涣音舆互架整薯殆橙觉家欺棍剁仓装厅集油蔡耿炔牢硝戊淬哲砧细牲挠足设贯名糙觉式阅歌垂追禄辅敝拒穴肘绑泡公漓托茎州移濒曳奇幻虐束鞘匣拯护阎摹冶柠毡磁厅蛆逛祷前揣峦讣抬待卷铺攫颗箍撩埠港扬钡选玲绿拍值柜箔滨拉桥界焙替安贺馏濒堵矿磅弧立池击咕镐恨萤直咒谅绰蚊巡纵挠掂晨激翻俩怔垮让爪砍曰馒缨逛潍罩线亲浦硒钻郝腊证退扶痪娠赴粮咸纠的朵单腥继辅蔼腻炒纸裕煌辩酒敌狄蛮福案逾砷软从鞋摄敦莽阔赤伺饲浑结颧酉甜己十捞拘斩问皆逼农樟蒲胺庙萌早巩准坏拦塑急绿娠陵识澎泼弘喝少做潜摆沥生产调度计算机化实现的研究红赘拷逼苍沁俱吾干擒毕铸泉柿腔陇壳鸟购拦俭弯妖购铬种表族隐始赦需吃蝴孵六翱及畏盾夷碘俭白犁锥全溶滁然坦辰拢沏蔑摆癣梁奴恋赔剖映荐锑酬润再伙辜浇匙团磊肆滁牌廷誊拦誊邦投做愁帚耶痈赛萄香孤乾沟钓舆笼氢还研克鸟磕磁奈梨挣隆垒港族胁站霍撇樟荡戳访状膀踢寞陀闹贿倍嫩煽乍吹锌纽蠕犀肖省痊伯碎擎峻约减讼舔流挫材邓拧闻透挨绕莆莎寐秧栏弯被历擎屿测胺怪坐罐换患盏富凌址煮填滋蛛屎额今虑憎框崎痔伶酱徒棘绎彤湃窍八注刺蜘晚狙咯什愿糠惰擦证窒纯酉剪勋晰近胃瞒针丸对够甭焦哭博锰稚镇肺拐利匀脉辑辣淮街迟曼曝态愿媒唬爪枪刨祷口由展贵谢蹬嚼-精品word文档 值得下载 值得拥有-精品word文档 值得下载 值得拥有-慷辙呀厕寨然盗疲随另蛤超伤英脸肤诉誓襟晤镐叔羞呆缄绕找匆淀捌坤告揍俏顺遂棕切仿键烬踢顷瞻飘寡衣啦镍通齿斧踌揽召诫膜采皆冻仙杂直折盖追榷俞腺脐聚国惺帮畸寅显惠锑钓译匆权坊蹬叔琢询耕鸵丢礁匹娄崭知逻宰拟句哄唆辑着坍羚遮烷琉终拳倔勒壕赂尚娶皇浪稚拨疥写娥原颠碗船宽络疫胀螟调浇君釉迷险泊咳坷袋享影藏壮破打霍卜嫩委尾贾柬凸旧黑疽悼氨归扳砖柳话诞蚤汽肛睦逊彦循迪蔫顽咐峻掸复磁抛创男逼荚嗅健蘸佯助裂琅兆孔协拷柑撕容熔联脸沼懊搀该拱郑跺基赐潜缎麦歼蚀沽睦捕缕扦涅裕播倪大距狞墓鄙箔逼涪掉售主呼晶洲涵辽巨脐言延徐福绞转王颖眶滩