炼钢—精炼—连铸生产调度与过程监控系统 ——生产过程仿真系统设计与调度计划仿真优化

论文摘要

在钢铁企业的生产过程中,生产计划与调度的最优化是实现其产品质优价廉、准时交货的重要途径之一,而炼钢—精炼—连铸是钢铁生产的瓶颈工序。科学地制定生产调度计划可以提高大型设备的生产效率,减少工序等待时间,提高设备利用率,增加产能。现在普遍存在的炼钢生产调度计划是由人工排定的,对计划的执行效果没有一个直观的、准确的认识,而且调度人员水平的限制使得很难判断编制出的调度计划是否最优或较优。这样容易造成物流堵塞或设备闲置,严重时还会造成钢水冻结、连铸断浇。所以,对编制好的生产计划进行多次仿真是非常必要的,通过查看仿真结果就可以方便的考察编制的计划的好坏,并可以对生产计划进行及时地调整。本文首先对炼钢—精炼—连铸生产调度与过程监控系统进行分析与设计,并对仿真子系统进行简要说明。其次,根据炼钢—精炼—连铸生产过程的特点,建立了炼钢—精炼—连铸生产过程仿真模型,设计了仿真系统,分别采用Java语言自主开发和应用Witness仿真软件对模型和系统进行了实现。在开发炼炼钢—精炼—连铸生产调度与过程监控系统的基础上,根据炼钢生产调度的特点提出了一系列的评价指标,用来判断钢铁企业的资源利用是否合理。最后,应用Witness仿真软件的优化功能,以时间倒推方法对生产调度计划进行仿真优化。得出较优的调度计划并经过二次仿真后再次评价调度计划是否合理,以确定较优调度计划。通过对仿真数据的统计分析证明,在整个企业信息化系统架构下,本系统能够实现炼钢—精炼—连铸生产过程的仿真功能。对于炼钢—精炼—连铸生产过程调度优化问题,仿真方法克服了对调度问题的数学描述的缺陷,而以优化评价指标基础的分析法可用于在仿真实验基础上对炼钢—精炼—连铸生产过程调度方案进行优化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 钢铁企业MES发展现状
• 1.1.2 生产调度在MES系统中的位置和作用
• 1.2 炼钢—精炼—连铸生产调度与仿真问题概述
• 1.2.1 炼钢—精炼—连铸生产工艺流程特点
• 1.2.2 炼钢—精炼—连铸生产调度问题
• 1.2.3 炼钢—精炼—连铸生产过程仿真
• 1.3 本文主要研究内容及论文组织结构
• 第2章 炼钢—精炼—连铸生产调度与过程监控系统分析与设计
• 2.1 系统分析
• 2.1.1 可行性分析
• 2.1.2 需求分析
• 2.2 系统设计
• 2.2.1 系统总体架构
• 2.2.2 系统模块设计
• 2.2.3 系统开发环境
• 2.2.4 系统数据库设计
• 2.3 仿真系统设计
• 2.3.1 离散事件系统仿真
• 2.3.2 仿真系统概述
• 2.3.3 仿真系统设计
• 2.4 仿真软件WITNESS简介
• 2.4.1 Witness性能及特点
• 2.4.2 Witness仿真规则
• 2.4.3 Witness应用及优化功能
• 2.5 本章小结
• 第3章 炼钢—精炼—连铸生产过程仿真系统设计
• 3.1 炼钢—精炼—连铸生产过程分析
• 3.1.1 炼钢—精炼—连铸生产工艺流程
• 3.1.2 炼钢—精炼—连铸生产过程仿真对象
• 3.2 数据收集及预处理
• 3.2.1 数据搜集
• 3.2.2 数据分析
• 3.2.3 数据预处理
• 3.3 基于Java语言的炼钢—精炼—连铸生产过程仿真
• 3.3.1 仿真系统功能
• 3.3.2 仿真程序设计
• 3.3.3 系统仿真流程
• 3.3.4 仿真运行及结果分析
• 3.4 基于Witness的炼钢—精炼—连铸生产过程仿真
• 3.4.1 Witness仿真目的
• 3.4.2 Witness建模与仿真过程
• 3.4.3 仿真运行及结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于WITNESS的炼钢—精炼—连铸生产调度计划仿真优化
• 4.1 炼钢—精炼—连铸生产调度仿真优化方法
• 4.1.1 炼钢—精炼—连铸生产调度评价指标
• 4.1.2 时间并行倒推法
• 4.1.3 仿真优化模型
• 4.2 基于Witness的仿真优化模型
• 4.2.1 仿真优化建模
• 4.2.2 仿真优化过程
• 4.3 仿真优化运行及结果分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 炼钢—精炼—连铸生产调度与过程监控系统实现
• 5.1 系统总体框架
• 5.2 系统通信接口
• 5.2.1 通信模式
• 5.2.2 通信命令格式
• 5.3 仿真系统实现
• 5.3.1 Java仿真实现
• 5.3.2 Witness仿真实现
• 5.4 系统部分实现界面
• 5.4.1 系统主界面
• 5.4.2 静态表维护
• 5.4.3 用户权限设置
• 5.4.4 ERP订单信息
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢