鋼廠物流優(yōu)化中的爐機匹配問題研究資料

1、w鋼廠物流優(yōu)化中的爐機匹配問題研究課題學術意義 該課題對于鋼廠物流優(yōu)化提供了新的研究思路結(jié)合了鋼廠實際的數(shù)據(jù)分析、人工經(jīng)驗與計算機仿真和人工智能技術，既提高了模型的針對性與實用性，又對人工智能技術在鋼廠物流優(yōu)化方面的應用進行了探索，為涉及爐機匹配問題的鋼廠物流優(yōu)化研究提供了幫助。 對煉鋼生產(chǎn)物流的研究有助于發(fā)現(xiàn)煉鋼連鑄生產(chǎn)的物流和需求平衡問題，診斷生產(chǎn)中的瓶頸和關鍵路徑，優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)運行和調(diào)度方案，以提高設備利用率提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能降耗、降低成本，最終實現(xiàn)提高企業(yè)競爭力的目標。課題實用意義 攀鋼集團是中國西部最大的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，也是中國最大的釩鈦產(chǎn)品生產(chǎn)基地，但由于提釩煉鋼廠鐵水原料處理區(qū)、轉(zhuǎn)

2、爐生產(chǎn)冶煉區(qū)、連鑄生產(chǎn)澆鑄區(qū)分布在一狹長區(qū)域內(nèi)，其生產(chǎn)工藝比一般冶煉工藝復雜，其產(chǎn)品品質(zhì)規(guī)格多，質(zhì)量要求高，車間布局受地形地勢影響，生產(chǎn)流程復雜，約束條件多，使得生產(chǎn)組織和生產(chǎn)運行難度很大。 通過對煉鋼廠現(xiàn)有以及擬改造后的生產(chǎn)流程的分析調(diào)研，建立全流程物流優(yōu)化模型，用于分析提釩煉鋼廠生產(chǎn)組織特點，從物流運行優(yōu)化的角度提出多種爐機匹配模式，用于制定從鐵水進廠直至鑄機澆鑄的生產(chǎn)作業(yè)計劃，為實現(xiàn)全流程物流在線優(yōu)化奠定基礎。 國外研究現(xiàn)狀方法實例目標效果最優(yōu)化方法 神戶煉鐵廠的原料運輸船運行計劃系統(tǒng) 編制原料運輸船運行計劃提高工作效率，降低運輸費用，提高原料場地利用率 約束邏輯規(guī)劃 千葉煉鐵廠的原料場

3、地作業(yè)計劃系統(tǒng) 編制日間作業(yè)計劃 縮短了編制計劃時間，減少了作業(yè)次數(shù)，并能精確地把握原料庫存 分枝定界和模糊規(guī)劃神戶煉鋼廠的鐵水調(diào)度系統(tǒng) 編制魚雷運鐵車和機車計劃 提高鐵水輸送效率，運鐵車的往返次數(shù)，減少熱損失，實現(xiàn)鐵水熱裝熱送，減輕了操作人員的勞動強度 最短路徑 知多煉鋼廠的鋼坯場地物流系統(tǒng) 自動運輸車運行路線減少叉車搬運作業(yè)，降低運輸費用，增加了鋼坯的存儲量 國外研究現(xiàn)狀方法實例目標效果面向?qū)ο笏枷?美國鋼聯(lián)將系統(tǒng)分解成若干類對象，把具有相似功能和行為的實體歸并為一類對象，每個對象類之間按照消息的傳遞關系連接起來。 Anglani基于 UML 建模語言和 ARENA 過程仿真語言，利用面向

4、對象的技術建立了柔性制造系統(tǒng)的仿真模型開發(fā)環(huán)境UMSIS，從而將概念模型轉(zhuǎn)化為實際模型 系統(tǒng)優(yōu)化 神戶鋼鐵公司加古川煉鋼廠編制綜合煉鋼熱軋計劃和調(diào)度減少坯庫存，降低熱量損失及工序間的等待時間，縮短制造工期及增加熱裝率 AI技術 福山鋼鐵廠鋼材物流系統(tǒng)編制出鋼材發(fā)貨運輸計劃 降低運輸成本提高運輸能力縮短鋼材等待貨時間 C/S 結(jié)構,多目標優(yōu)化 京濱鋼鐵廠的綜合物流管理系統(tǒng) 計 劃-目標-進度-實績和搬運、倉庫、沿岸綜合管理系統(tǒng)的確定 提高了企業(yè)內(nèi)搬運及倉儲作業(yè)的效率 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 中國工程院殷瑞鈺院士在國內(nèi)首次提出了“鋼鐵制造流程多維物流管制”新概念。工序之間的銜接、匹配工程，主要體現(xiàn)在過程的物

5、流管制、能量管制、質(zhì)量管制，及在此基礎上的信息管制。 長期以來，國內(nèi)面向爐機匹配的鋼廠物流優(yōu)化研究有以下幾種研究思路：人工經(jīng)驗控制、統(tǒng)計模型、基于人工與算法智能的建模與軟件仿真國內(nèi)研究現(xiàn)狀人工經(jīng)驗控制 是從生產(chǎn)設備，工藝路線上挖掘潛能，通過各個工序上設備利用率最大來達到全流程生產(chǎn)順行，節(jié)奏緊湊，達到故障率最低，工位消耗時間最少，藉此達到轉(zhuǎn)爐-鑄機的產(chǎn)能匹配。代表性的文章主要由各個鋼廠技術人員根據(jù)實際生產(chǎn)以及設備參數(shù)，提出的解決方法。謝集祥等針對華凌漣鋼的爐機匹配文章，董金武等針對濟鋼的爐機匹配文章。 精確模型 是以鋼廠生產(chǎn)運行研究為基礎，從物質(zhì)量基本參數(shù)角度對設備冶煉周期以及作業(yè)計劃時間等數(shù)據(jù)

6、進行分析，建立流程設備運行時間與生產(chǎn)能力解析模型，在此基礎上探討解決爐機匹配的可行方案。劉青等針對刑鋼的爐機匹配文章，凌遵峰針對天鋼的爐機匹配文章。基于智能的算法與計算機仿真 通過對生產(chǎn)流程建立模型，結(jié)合各種智能算法，生成爐機匹配的生產(chǎn)調(diào)度計劃，并通過編程實現(xiàn)算法和爐機匹配計算機管理系統(tǒng)。董杰方等提出的啟發(fā)式算法，蘆永明等提出的多目標數(shù)學規(guī)劃模型。課題研究目的 本課題研究的目的：通過對煉鋼廠現(xiàn)有以及擬改造后的生產(chǎn)流程的各個工序冶煉時間以及加工路徑的分析，建立起正常生產(chǎn)與異常擾動情況下的爐機匹配優(yōu)化工藝路線的模型系統(tǒng)，提高了鋼廠生產(chǎn)節(jié)奏與物流管控水平，為建立全流程生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)以及健全完善企業(yè)

7、ERP系統(tǒng)奠定基礎。課題研究內(nèi)容研究涉及爐機匹配的鋼廠物流管控優(yōu)化的機理，并對研究方法進行分類比較；研究基于知識、規(guī)則的人工智能方法在鋼廠生產(chǎn)物流優(yōu)化控制中的理論與應用；研究涉及多目標約束的雙匹配模型在鋼廠物流優(yōu)化中的理論及應用；研究攀鋼提釩煉鋼廠歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，挖掘爐機匹配的影響因素，通過基于數(shù)據(jù)挖掘技術的聚類對轉(zhuǎn)爐、鑄機的時間因素進行解析，并對鋼包運轉(zhuǎn)周期及個數(shù)進行分析優(yōu)化，建立爐機匹配的生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計模式庫；研究結(jié)合攀鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀與數(shù)據(jù)分析結(jié)果，建立基于知識、規(guī)則涉及多目標約束的爐機匹配鋼廠物流優(yōu)化仿真模型；技術路線歷史冶煉數(shù)據(jù)分析 針對從攀鋼提釩煉鋼廠歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)中篩選的數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)爐、鋼包、鑄

8、機）進行時間因素解析，設備生產(chǎn)能力解析，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗，得出合適的設備運行參數(shù)和生產(chǎn)組織路線 對涉及爐機匹配鋼廠物流優(yōu)化進行仿真建模 針對攀鋼生產(chǎn)情況，建立數(shù)學規(guī)劃優(yōu)化模型。在綜合考察滿足規(guī)則約束（連澆、設備負載均衡）等的基礎上盡量使任務在執(zhí)行時間最短且完成時間最早的處理機上執(zhí)行，同時滿足工位設備負載均衡和高吞吐率的目標，從爐機匹配模式庫中選擇最佳的生產(chǎn)路徑以及最佳的鋼包運轉(zhuǎn)管理。 模型系統(tǒng)實現(xiàn) 利用面向?qū)ο蟮慕７椒ń?，以及模型的求解?yōu)化方法實現(xiàn)擬解決的關鍵問題用數(shù)據(jù)挖掘技術，分析煉鋼廠各工序歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，探討各工序生產(chǎn)限制因素，提高設備生產(chǎn)效率，建立爐機一一匹配的物流調(diào)控方案模式；基于

9、知識、規(guī)則的人工智能約束條件的建立；應用面向?qū)ο缶幊陶Z言，建立基于知識、規(guī)則的爐機雙匹配生產(chǎn)流程仿真模型，并用面向?qū)ο缶幊陶Z言實現(xiàn)，對鋼廠物流走向進行仿真優(yōu)化，并測試模型的調(diào)控優(yōu)化效果 可行性論證重慶大學冶金信息系統(tǒng)與仿真實驗室長期從事各種重慶大學冶金信息系統(tǒng)與仿真實驗室長期從事各種優(yōu)化算法、模型建立及其面向鋼鐵生產(chǎn)應用的研究優(yōu)化算法、模型建立及其面向鋼鐵生產(chǎn)應用的研究工作。為建立煉鋼生產(chǎn)物流優(yōu)化系統(tǒng)打下了堅實的工作。為建立煉鋼生產(chǎn)物流優(yōu)化系統(tǒng)打下了堅實的的基礎；的基礎；攀枝花鋼鐵有限責任公司已和實驗室成功合作開發(fā)攀枝花鋼鐵有限責任公司已和實驗室成功合作開發(fā)的煉鋼物流仿真系統(tǒng)，可做為原型系統(tǒng)；

10、的煉鋼物流仿真系統(tǒng)，可做為原型系統(tǒng)；攀鋼提釩煉鋼廠對此研究工作提供了必要的實驗設攀鋼提釩煉鋼廠對此研究工作提供了必要的實驗設備與相關數(shù)據(jù)；備與相關數(shù)據(jù)；實驗室即將與攀鋼簽訂研發(fā)合同，擁有充足的科研實驗室即將與攀鋼簽訂研發(fā)合同，擁有充足的科研經(jīng)費支持經(jīng)費支持進度安排計劃序號起止周次工 作 內(nèi) 容12010.9.10-2011.2.23熟悉鋼廠物流優(yōu)化技術，攀鋼相關生產(chǎn)實際以及人工智能和動態(tài)建模的知識，查閱相關文獻對比各種方法優(yōu)缺點，確定課題方案22011.2.25-2011.6.25深入分析攀鋼煉鋼廠生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗，并提出物流優(yōu)化方案，學習面向?qū)ο缶幊陶Z言32010.6.26-2010. 10.2使用面向?qū)ο缶幊陶Z言對