面向炼钢—连铸的元胞自动机调度模型研究

论文摘要

炼钢-连铸生产过程是现代钢铁企业的核心工序,其生产调度需要协调冶炼、精炼、连铸三个工序的生产节奏,考虑生产平衡,资源平衡及时间平衡问题。建立高效柔性的生产调度仿真系统,有利于多工序生产在时间、空间上的有机配合、生产资源的合理分配,给决策者提供有力的调度依据,实现生产的高效率运行,对增强市场竞争力有着重要的作用。因此,针对混合生产环境下的炼钢-连铸生产调度问题建立仿真模型、进行有效算法研究具有重要的理论意义和实用价值。本文以武钢三炼钢炼钢-连铸为基础,建立了炼钢-连铸元胞自动机仿真调度模型,并对模型进行了设计与仿真。模型将元胞映射为附有属性的工位及其连线,将铁水、钢水分别与其容器抽象为生产单元,炼钢-连铸元胞自动机在普通元胞自动机的基础上引入了全局信息、全局目标,并将此转化成对局部演化规则的动态启用条件;通过设定模型空间,边界条件及初始设置,利用模型运行规则的动态选择,以目标“拉”动与演化“推”动作用下的“推拉结合”的自组织演化机制,利用SQLsever数据库技术对调度所需要的数据进行存储和清理,运用VC技术将作业规则编织成软件的功能模块,通过改变元胞属性来表达生产的运行,采用JSP技术显示调度生产时刻表与甘特图,实现炼钢生产运行过程的动态显示。以武钢三炼钢调度数据进行仿真实验,结果表明:调度模型所揭示的铁水到达炼钢-连铸工序的瓶颈与生产实际相符合,三台连铸机同时连浇时转炉前区金属液的均值与生产实际相比误差不超过2.45%,模型有较好的准确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 炼钢生产及调度问题
• 1.2.1 炼钢生产特点
• 1.2.2 炼钢生产调度特点
• 1.2.3 炼钢生产与生产调度的关系
• 1.3 国内外炼钢生产调度研究现状
• 1.3.1 炼钢生产调度应用现状
• 1.3.2 炼钢生产调度方法研究现状
• 1.4 研究内容
• 第二章 复杂系统与元胞自动机模型
• 2.1 炼钢生产的复杂性研究
• 2.2 元胞自动机模型
• 2.3 元胞自动机模型研究复杂系统的可行性
• 2.4 炼钢-连铸元胞自动机仿真模型
• 2.4.1 炼钢-连铸元胞自动机模型概述
• 2.4.2 炼钢-连铸元胞自动机模型构造
• 第三章 炼钢-连铸元胞自动机模型设计
• 3.1 炼钢-连铸元胞自动机模型建立
• 3.1.1 炼钢-连铸元胞自动机模型
• 3.1.2 模型运行原理
• 3.2 炼钢-连铸元胞自动机模型条件设计
• 3.2.1 模型空间
• 3.2.2 边界条件
• 3.2.3 网络结构
• 3.2.4 元胞属性设计
• 3.3 规则设计
• 3.3.1 全局规则设计
• 3.3.2 局部规则设计
• 3.4 规则决策元设计
• 第四章 炼钢-连铸元胞自动机模型实现与仿真
• 4.1 炼钢生产仿真对象分析
• 4.1.1 武钢三炼钢生产环境
• 4.1.2 武钢三炼钢生产调度现状
• 4.1.3 武钢三炼钢生产时间因数分析
• 4.2 炼钢-连铸元胞自动机模型实现
• 4.2.1 数据库设计
• 4.2.2 仿真模型的程序实现
• 4.2.3 界面设计
• 4.3 炼钢-连铸元胞自动机模型仿真
• 4.3.1 生产条件设置
• 4.3.2 仿真模型运行
• 4.4 炼钢-连铸元胞自动机模型仿真评价
• 4.4.1 炼钢生产瓶颈分析
• 4.4.2 生产效率分析
• 4.4.3 系统内所有铸机连浇生产
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文和成果
• 致谢