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 。

三次采油指标预测及开发最优接替模型研究

随着我国大部分油田进入产量递减期 ,三次采油 (聚合物驱、三元复合驱 )技术的大规模工业化推广工作日渐重要。由于存在“分区块开发”、“层位上返”、“产量接替”现象 ,而各个区块、层位的地层条件、开发现状和产能现状不相同 ,投资和成本参数也不相同 ,所以不同的投产顺序其整体的效益不同。在工业化大规模推广时 ,规划人员和决策层面对的一个问题就是 :如何优化决策各个区块的上产顺序 ,实现产能最优接替。针对以上问题 ,作者提出了一种简便预测三次采油指标的方法 ,研究了三次采油工业化过程中多区块产能接替的最优顺序问题 ,应用网络流规划方法建立了“成本最小”和“产量最大”二类动态优化模型 ,并进行了实例计算。

基于动态生产能力约束的MC模式下供应链调度优化

大规模定制(MC)模式下的供应链调度优化过程是典型的随机需求与资源约束的动态问题。为合理解决这一问题,在前期研究成果基础上,着重从供应链系统中各协作成员的动态空余生产能力角度出发,指出动态空余生产能力约束关系是该调度优化过程的主要约束关系。进而分析了由该约束关系引发的相关矛盾。通过引入反映和解决矛盾的利益偏好因子,建立了更加完善的动态调度优化数学模型,并通过实例验证了模型的有效性与可行性。

基于元胞自动机的大型零件生产车间动态柔性调度仿真建模

针对供应链上大型零件生产车间的特点,建立了基于元胞自动机的动态柔性调度仿真模型。将实际车间调度抽象成由工位、缓存、工件及作业调度规则构成的系统。工位和缓存为模型网络空间的固定格点,工件为移动粒子,作业调度规则为一系列模型状态演化规则,包括工位选择规则、工件排序规则、任务触发规则。设计各规则的程序图,以一算例说明模型演化过程中元胞及粒子的状态属性值的变化过程。针对某大型发电机零件生产车间的动态柔性调度问题,利用元胞自动机模型进行仿真,对比实际方案,仿真得到的方案更优,从而验证了基于元胞自动机的仿真建模是一种处理大型零件生产车间动态柔性调度问题的有效方法。

面向生产任务的建材装备制造企业物料流进度动态管控系统

针对建材装备制造企业生产过程物料数据管理复杂,数据跟踪难度大,物料进度反馈与预警不及时等问题,在分析企业设计、采购、生产以及外协等流程,并考虑生产任务执行过程的变更特性的基础上,提出以物料流周期为主线的生产过程物料进度动态监控与预警模型。结合企业自身需求与信息化特点,设计并开发了针对建材装备制造企业的物料进度动态监控与预警系统,该系统已在多家建材装备制造企业成功应用,在优化企业物料流管控以及保证产品交货期方面取得了良好的应用效果。

混合型企业生产调度问题综述

由于企业多角化经营的发展,加之高科技产品中包含的技术复杂程度越来越高,在许多类型的企业中,单一的生产方式已无法满足要求,从而转向混合型生产。本文阐明了混合型生产过程的概念、特点,讨论了混合型企业生产调度问题的研究现状、存在的问题及其解决途径。

基于Petri网模型的FMS生产调度决策仿真系统

本文将赋时扩展着色Petri网理论引入FMS生产调度决策仿真研究中,提出FMS的Petri网模型表示规则,并引入生产调度决策规则。基于FMS的赋时扩展着色Petri网模型,依据最小事件时间推进原理,实现FMS的生产调度决策动态仿真运行。

信息物理融合生产系统动态任务调度研究

为使制造系统适应当前多品种、小批量市场需求,有关CPPS的生产系统构架和运行优化技术成为当前研究热点。首先通过分析CPPS的研究背景和任务调度现状,研究了CPPS的动态任务调度方法。该方法首先利用Petri网,建立了系统运行的逻辑模型;其次设计了系统中任务的表达形式和匹配方法,使得系统能够自动接受、分析并执行任务;再次为保证分布式系统的整体运行效果,设计了一种基于动态决策中心的双层决策模式,并对其中的运行指标和调度规则进行了说明;最后通过实例验证,证明了所提出的策略不仅可以满足系统的生产需求,而且能够保证各项指标的优化。

多品种批量生产企业的动态生产计划研究

介绍了多品种批量制造企业的一种动态生产调度模型 ,用于灵活处理企业在实际生产中出现的多变的生产情况。该模型将最小化交货期的提前 /拖期惩罚作为企业生产规划的目标 ,将企业的生产能力、现有订单及新合同订单状况、设备状况作为优化求解的约束 ,建立了混合整数线性规划问题 (MILP)的数学模型。

基于批量分割的虚拟单元制造系统多阶段动态调度

鉴于虚拟单元中批量分割调度模型研究的不足以及虚拟单元下批量分割呈现的新特点,文中考虑作业车间中同类设备有多台,多重作业具有不同加工路径可选的情况下的批量调度问题,其中批量分割包含横向分割和纵向分割.考虑到调度的复杂性,文中运用一个多阶段调度模型对设备资源进行分配,确定设备上的批量种类、大小和顺序,并在交货期内使总生产成本达到最小.通过算法对案例研究结果的对比,证明了所提方法的可行性和有效性.

复杂作业模式下车间动态调度问题的研究

对复杂作业模式下车间生产过程中的动态扰动进行了分类,并以此为基础,建立了基于扰动类型的动态调度策略,提出了自动调度与人工调度相结合的双重调度机制,并给出了相应的动态调度过程模型。该方法既保证了扰动响应的灵活性,又综合了典型调度算法单目标的精准性和人工经验的实用性,为有效解决复杂作业模式下的车间调度问题打下了良好的理论基础。

ExtendSim仿真在半导体生产线动态调度研究中的应用

根据半导体封装生产线的实际情况和特点,在现有的动态调度方法研究的基础上,针对不同类型的加工机器和生产需求等情况进行分析,对半导体封装生产线的动态调度方法进行研究,并结合离散系统仿真技术和系统仿真平台ExtendSim建立仿真模型,通过仿真结果得出生产线的主要生产性能参数。通过比较分析从而得出综合调度策略,改善和提高了半导体封装生产线的生产性能。应用实践表明,提出的仿真方法对于研究半导体封装生产线的调度问题是可行并且有效的。

炼钢厂多尺度建模与协同制造

在阐述炼钢厂多尺度建模与协同制造技术架构的基础上,分别从单体工序尺度、车间区段尺度与炼钢厂运行尺度开展了炼钢厂协同制造的研究.从工序/装置过程控制系统(PCS)到炼钢厂制造执行系统(MES)进行了较为系统的建模研发,构建了包括转炉工序、精炼工序与连铸工序在内的工序工艺控制模型以及以生产计划与调度模型为核心的物质流运行优化模型,并通过工序工艺控制和生产计划与调度的动态协同,实现了炼钢厂多工序/装置的高效运行.研发了炼钢-连铸过程工序工艺控制模型、生产计划与调度模型同MES之间的数据接口,实现了MES与生产工艺控制、流程运行控制、生产计划与调度系统的有机融合,形成了以机理模型与数据模型协同驱动的工艺精准控制、多工序协同运行、基于“规则+算法”的生产计划与调度为支撑的炼钢-连铸过程集成制造技术,通过多层级的纵向协同与多工序的横向协同,实现了炼钢厂的协同运行与控制.研究成果是炼钢-连铸过程智能制造的有益探索与实践,对流程工业智能制造企业具有很强的参考价值,对冶金工业绿色化、智能化发展具有示范与借鉴作用.应用后,明显提升了炼钢厂的协同制造水平,取得了显著的经济与社会效益.

提高露天煤矿开采计划动态排序优化效率的算法

现有露天煤矿开采计划动态排序优化的一般模型,在同时优化生产能力、开采顺序、开采寿命三要素得到最佳计划过程中,需要限制产能上下限区间,若上下限区间太窄,可能错过最佳产能,区间太宽则会花费较长计算时间。鉴于此,提出用移动求解域算法及随机波动算法来解决该问题。移动求解域算法按照一定区间宽度逐次移动年产能约束区间,算出每次移动的约束区间中的"本地最佳计划",待约束区间覆盖产能上下限后,从所有"本地最佳计划"选出全局最佳计划;而随机波动算法则是通过随机地波动移动求解域算法中得到的最佳计划的产能,得出新的最佳计划,来对比验证移动求解域算法的最佳计划是否最优。应用案例结果表明,动态排序优化的一般模型配合移动求解域算法及随机波动算法优化露天煤矿开采计划并得出最优开采方案用时4 min,比单独用一般模型优化的50 h用时快了750倍,运算效率得到显著提升。