一体化钢铁生产计划系统的研究现状与展望

以钢铁企业生产为背景 ,叙述了一体化管理在企业管理中的地位 ,进而综述了钢铁生产工序管理和生产计划理论方法发展趋势。特别指出了生产计划是MES的核心功能 ,战略管理一体化、多工序一体化和生产计划综合集成方法是今后发展的主要趋势。一体化生产计划应用效果显著 ,但必须兼顾“目标、管理、技术”三方面问题 。

基于三层结构的流程工业现代集成制造系统

流程工业是国民经济发展的重要支柱 ,流程工业现代集成制造系统 (CIMS)是提高流程工业竞争力的重要高技术之一 ,是工业自动化领域的前沿课题。提出了适合流程企业实现扁平化管理模式的基于经营计划系统 (BPS) /制造执行系统 (MES) /过程控制系统 (PCS)三层结构的CIMS ,并分别阐述了BPS、MES。

钢铁生产动态调度理论研究与工程应用综述

本文以钢铁企业生产为背景 ,为了更进一步研究有效的动态调度方案 ,首先论述了钢铁生产的动态调度问题的种类、特点 .其次 ,从理论与实践应用两方面分析了该领域的研究方法 .具体介绍了基于模型、智能、人机交互方法 .并分析了各种方法间交叉组合的方式 .进而研究工程实现模式 。

炼钢-连铸生产优化重调度方法

炼钢-连铸生产过程中存在扰动,致使很多时候生产不能按原调度计划进行,需要进行重调度.重调度时存在正在生产的炉次计划,因此重调度问题比静态调度问题更具有复杂性.将具有相同精炼重数的炼钢-连铸生产重调度问题归结为一个复杂的混合Flow Shop调度问题,考实际生产约束,以最小化最大完成时间为目标建立了重调度模型,采用了启发式规则和遗传算法相结合的优化方法求解.利用实际生产数据对重调度方法进行了验证和分析,结果显示了重调度方法的有效性.

制造执行系统的研究现状和发展趋势

制造执行系统(Manufacturing Execution Systems,MES)是制造(生产)过程的计算机在线管理系统,处于制造企业计划层与控制层之间的执行层,是企业资源计划系统和设备控制系统之间的桥梁和纽带,是制造企业实现敏捷化和全局优化的关键系统。综述了制造执行系统MES的产生与发展过程,以及MES的功能模型,给出了协同的MES功能模型和实现综合生产指标优化的流程工业MES功能模型,分析了MES的应用现状,提出了MES的发展趋势和实现管理扁平化和综合生产指标优化的流程工业MES所需要的关键技术。

炼钢连铸动态智能调度系统的研究与开发

介绍了炼钢连铸生产调度系统研究现状,叙述炼钢连铸生产流程,并指出其动态调度的难点。提出了炼钢连铸动态智能调度系统的软件结构、功能结构和技术架构,并提出了人机协调、多种方法的组合、四维一体的综合集成方案。最后把该方案应用到某钢铁企业的炼钢连铸调度系统中,得到了很好的应用效果。

基于变约束规划模型的炼钢连铸动态调度

针对炼钢连铸生产过程中时常出现各种扰动,采用人工调度存在反应慢、调度结果不优化的问题,在分析各种调整方式基础上,建立了在线调整非线性规划模型,通过约束变化满足不同的调整方式要求,并将模型转化为线性规划模型后对其进行求解.在国内某大型钢厂应用结果表明:采用该方法在缩短动态调度时间、减少钢水冗余等待时间、提高设备负荷率方面取得显著成效.

基于图形化编辑平台的炼钢连铸动态调度仿真系统

大型钢铁企业炼钢连铸生产工艺复杂、设备众多、生产过程存在随机因素和不确定性因素,因此,充分发挥经验丰富的调度专家在生产过程中的决策作用显得尤为重要。研究了炼钢连铸动态调度策略,在此基础上开发了基于图形化编辑平台的炼钢连铸动态调度仿真系统,综合集成了扰动设定、扰动发生、动态跟踪、扰动识别、人机交互和模型优化功能。利用在线数据,进行了离线仿真。仿真结果表明:该软件提供的图形化编辑集成平台可以实现对计划快速、有效的动态优化调度,同时为深入研究炼钢连铸动态调度方法提供了集成的实验平台。

变邻域搜索算法综述

变邻域搜索算法(Variable Neighborhood Search,VNS)作为一种新的元启发式算法,已初步成功地用于解决优化问题,尤其是对于大规模组合优化问题效果良好。对VNS的扩展研究层出不穷,并将其成功地应用到旅行商问题、车辆路径问题、调度、图着色等问题中。简述了经典的元启发式算法,并依次论述了优化问题,VNS算法起源,VNS算法原理,VNS算法分析,扩展的VNS分析,VNS在初始解构造、邻域结构构造、局部搜索和停止准则几个方面的改进方法,针对不同版本的VNS归纳了其在各种优化问题应用情况。基于对改进的VNS的分类,从算法自身研究角度和实际应用角度提出了未来研究方向。

基于两级CBR的钢铁企业动态调度系统研究

提出了具有较高稳定性的两级案例推理方法,研究如何采用框架结构表达钢铁生产动态调度的案例.引入决策树的思想实现案例聚类,运用最邻近法实现案例检索.借鉴面向对象的思想调整案例,采用模糊集理论实现案例评价,并探讨了案例维护的基本方式.开发了原型系统,运行结果在速度、有效性和稳定性方面均符合现场基本要求.

钢铁企业中库存匹配与生产计划联合优化模型与算法

针对钢铁企业在MTO与MTS混合生产组织方式下存在的库存匹配与生产计划问题 ,按照集成化管理思想 ,将两项工作综合考虑 ,建立了以合同的违约惩罚、生产准备费用、库存匹配费用总额最小化为目标的联合优化模型 .结合问题的特点 ,构造了具有启发式修复策略的改进遗传算法 .

炼钢-连铸智能调度软件的开发及应用

针对大型钢铁企业炼钢-连铸生产调度过程难以控制的问题,将智能优化设定控制策略应用于炼钢-连铸生产调度过程中,将优化调度方法、专家系统、案例推理等技术相结合,研发了集调度计划编制、在线跟踪与调整、人机交互等功能为一体的调度软件。讨论了调度策略、软件的结构和功能,并将所研发的调度软件应用到某大型钢铁联合企业炼钢-连铸生产过程中,取得了显著的成效。工业实验表明,该调度软件具有良好的性能和在工业界广泛应用的前景。

面向铁钢对应的两级案例推理铁水动态调度系统

针对铁水动态调度的多扰动、实时性强等特点,以及铁钢对应对于铁水在时间、质量、成分、温度等指标上的要求,提出了基于两级案例推理的铁水动态调度系统体系结构。根据生产现场各种扰动的特点,对两级案例库进行了案例分类。研究了铁水动态调度系统的两级案例表示方法、案例检索与匹配、案例的调整及维护等关键技术,最后给出了两级案例动态调度结果满意度的综合评价指标。采用大量的生产现场数据对系统进行了测试验证,测试结果表明系统推理速度较快,稳定性较高,动态调度结果合理有效,两级案例推理的技术方法具有广泛的应用前景。

面向铁钢对应的铁水调度系统研究及应用

在对铁水调度现状进行详细分析的基础上,依据层次化的思想探讨了面向铁钢对应的铁水调度策略,提出了基于(案例)知识、数据、模型及人机交互四维一体的组合研究方法与系统综合集成架构,详尽阐述了面向铁钢对应的铁水调度中核心问题的功能与求解方法,讨论了系统的软件结构.将研发的面向铁钢对应的铁水调度软件应用于国内某大型钢铁企业铁水生产物流过程,取得了良好的应用效果.

钢包调度仿真软件包的设计与实现

钢包的优化配备对于钢铁生产过程中的节能,降耗起着重要的作用。针对钢包调度过程的复杂性,难于建立精确数学模型的特点,从钢包调度专家经验中提取钢包选配规则,建立钢包优化配备的优先级,基于规则和优先级混合编制策略开发了钢包调度仿真软件包,讨论了其结构和功能。为方便现场调度专家随时监控钢包的行为,开发了可视化钢包动态模拟画面,利用在线数据,进行离线仿真。经某钢厂在线测试结果表明:该软件可以提高钢包计划编制的精度,减少钢包在线调整的次数,充分利用红包以达到了节能、降耗的作用,为进一步在工程上应用奠定一定的基础。

炼钢-热轧一体化管理的生产计划编制问题研究

结合抚钢的实际 ,对工厂一体化管理的生产问题进行了研究 ,并采用模糊专家系统和运筹学模型相结合的新混合算法 ,处理批量间匹配问题 ,该系统把作业者的经验、诀窍转换成启发式规则 ,通过模糊专家系统生成评价函数 ,引用分支定界法和匈牙利法 ,解决了工序间匹配、协调问题 .运行结果表明 ,提高了装炉温度 ,降低能耗 。

基于虚拟现实的炼钢连铸调度仿真系统

针对炼钢连铸生产工艺复杂、生产过程存在动态性难以对其生产过程进行建模的问题,采用虚拟现实技术研究计划动态调度和炼钢连铸生产流程建模。在此基础上开发了基于虚拟现实的炼钢连铸调度仿真系统,包括基于二维图形编辑的动态调度和基于Flexsim的炼钢连铸生产流程模拟。利用某钢厂的现场数据进行仿真实验。仿真结果证明所开发的炼钢连铸调度仿真系统的有效性,为深入研究适合于现场实际的炼钢连铸智能人机交互调度方法提供了可视化实验平台。

二层线性规划问题的遗传算法求解

对下层具有多个决策者的二层线性规划问题，提出采用遗传算法结合线性规划方法进行求解的思想，并根据二层线性规划问题的具体特点，对遗传算法在编码、约束处理、下层问题无解处理、变异算子等方面进行了改进，最后以实例验证了算法的有效性．

基于信息熵的自适应PBIL算法及其应用

分析了基于群体的增量学习(Population-based Increased Learning,简称PBIL)算法的基本原理和存在问题,提出了一种具有自适应学习和变异能力的改进策略。新的算法采用信息熵衡量种群的进化程度,并根据熵值的变化自适应地调整学习速率和变异率。应用该算法求解典型的Flow Shop调度问题,通过与简单PBIL算法和遗传算法的结果进行比较,表明该算法的计算效率和局部搜索能力得到提高,且收敛过程非常稳定。

一种炼钢连铸调度计划的综合模糊评价方法

炼钢连铸生产调度是冶金企业生产管理的核心内容,在分析和研究了冶金企业炼钢连铸调度计划的评价指标、评价因素和表示方法等问题的基础上,提出了调度计划评价的三级模糊综合评价体系。仿真结果表明,该方法可以公平合理地获得评价结果,在实际应用中也切实可行。采用模糊综合评价方法,进行现场实际数据模拟计算,获得指导编制调度计划的满意结果。