基于多agent的炼钢—连铸生产过程仿真系统架构研究

论文摘要

在钢铁企业的生产过程中,生产计划与调度的优化是实现其产品质优价廉、准时交货的重要途径之一。炼钢-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设备率,减少工序等待时间,增加产能。现在普遍存在的炼钢生产调度计划是由人工编制的,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。这样容易造成物流堵塞或设备闲置,严重时还会造成连铸断浇。所以,对编制好的生产计划进行仿真是必要的,通过观测仿真结果可以方便地考察编制的计划的好坏,并可以对生产计划进行及时地改进。本文以某炼钢厂为背景,建立炼钢-连铸生产过程仿真模型,构建炼钢-连铸仿真系统框架,开发仿真系统,最终实现仿真系统设备可配置,使其适合更多的钢铁企业。论文首先根据炼钢-连铸生产过程的特点,提出了基于多代理（multi-agent）进行炼钢-连铸仿真建模技术来分析炼钢-连铸生产过程存在的问题,并结合实际炼钢-连铸生产过程,研究了如何使用多代理技术构建炼钢-连铸仿真系统。其次,提出了基于宝信BM2Framework for Windows以下简称BM2F)应用开发平台开发仿真系统的架构,整个架构采用分层的设计方法将界面层、业务逻辑层和数据存储层进行有效的隔离,使各个层次中的变化而带来应用程序更改最小化,最大限度的提高了系统的可维护性和易用性。通过对仿真结果的统计分析证明,在本文提出的系统架构下,仿真系统能够实现炼钢-连铸生产过程的仿真功能。对于炼钢-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困难。由于本系统的架构采用了多代理技术,因而具有很强的可扩展性和柔性,并且程序代码易于维护和迁移。最后通过实验测试证明了该架构的稳定性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 炼钢-连铸生产工艺过程介绍
• 1.3 炼钢-连铸生产过程的计算机仿真
• 1.3.1 计算机仿真基本理论
• 1.3.2 仿真系统的建模方法
• 1.3.3 炼钢-连铸生产过程仿真的研究现状
• 1.4 本文主要研究内容及论文结构
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 论文结构
• 第2章 基于Multi-Agent仿真理论和方法
• 2.1 Agent技术的发展及现状
• 2.2 Agent技术
• 2.2.1 Agent定义
• 2.2.2 Agent的特性
• 2.2.3 Agent的结构
• 2.3 Multi-Agent系统
• 2.3.1 Multi-Agent理论
• 2.3.2 Multi-Agent系统的体系结构
• 2.3.3 多Agent间的交互与合作
• 2.3.4 Agent的学习
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于Multi-Agent的炼钢-连铸仿真系统架构及模型
• 3.1 基于多Agent的炼钢-连铸仿真系统体系结构
• 3.2 各agent的功能
• 3.2.1 调度Agent
• 3.2.2 转炉/电炉Agent
• 3.2.3 LF/RH精炼agent
• 3.2.4 连铸机agent
• 3.2.5 吊机agent
• 3.3 各Agent之间的协同
• 3.4 系统可扩充及柔性
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于Multi-Agent的炼钢-连铸仿真系统设计与实现
• 4.1 系统架构
• 4.2 系统数据库设计
• 4.3 系统软件设计
• 4.3.1 仿真系统表示层
• 4.3.2 仿真系统逻辑层
• 4.3.3 数据通讯存储层
• 4.4 仿真系统架构的性能测试
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 5.1 本文总结
• 5.2 未来研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 论文工作期间参加的科研项目