一種煉鋼-連鑄生產的調度系統及方法
【專利摘要】一種煉鋼-連鑄生產的調度系統及方法，該系統包括：信息獲取單元、工廠單元、煉鋼-連鑄生產調度單元、擾動設置單元、擾動單元、煉鋼-連鑄生產調度計劃執行單元和煉鋼-連鑄生產調度計劃評價單元；該方法包括：步驟1：獲取初始信息；步驟2：編制煉鋼-連鑄生產調度計劃；步驟3：設置擾動狀態；步驟4：判斷是否產生擾動信息，是，則產生擾動信息，否，則不產生擾動信息；步驟5：執行煉鋼-連鑄生產調度計劃；步驟6評價煉鋼-連鑄生產調度計劃；步驟7：輸出煉鋼-連鑄生產調度計劃評價結果；步驟8：進行現場的煉鋼-連鑄生產調度安排；本發明可以提高調度計劃在實際生產過程中的適應性和對實際生產過程指導的有效性。
【專利說明】一種煉鋼-連鑄生產的調度系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于煉鋼-連鑄【技術領域】，尤其涉及一種煉鋼-連鑄生產的調度系統及方法。
【背景技術】
[0002]煉鋼-連鑄生產過程是現代鋼鐵企業生產流程中的核心環節，包括轉爐冶煉、精煉爐精煉和連鑄機澆鑄三大工藝過程。煉鋼-連鑄生產調度是以澆次計劃為基礎，在爐次的生產工藝路徑和爐次在連鑄工序澆鑄的連鑄機已知條件下，以澆次在連鑄機上準時開澆，澆次內的爐次連續澆鑄，同一設備加工的兩個相鄰爐次不能產生作業沖突為調度目標，確定各澆次中的爐次在哪臺轉爐、哪臺精煉爐上加工，并確定出各爐次在轉爐，精煉爐及連鑄機上的開工時間和完工時間，形成煉鋼-連鑄生產作業時間表。由于煉鋼-連鑄生產過程具有多工序、多設備、多擾動和動態實時性等特征，整個生產過程工藝復雜、物流交錯，又具有多目標、強約束等建模特點，使得研究的煉鋼-連鑄生產調度算法必須經過有效的測試評價才能真正應用于實際生產過程。
[0003]目前對煉鋼-連鑄生產調度算法的測試主要分為三類情況:第一類情況是對煉鋼-連鑄生產調度算法進行離線測試，這種測試僅是對算法功能的測試，即根據輸入數據來驗證經過算法處理后能否得到正確的計劃調度結果(如單元測試、集成測試、系統測試等)，并沒有對算法優劣進行測試分析。第二類情況是在實際生產過程中對煉鋼-連鑄生產調度算法進行在線測試，將調度算法處理后得到的調度結果形成指令下發到生產過程，驗證計劃調度結果是否可以正確指導生產，該方法也沒有對算法優劣進行測試分析，只是驗證調度結果是否適用于實際生產過程，同時過長的在線測試時間也影響了調度算法的實際應用。第三類情況是對煉鋼-連鑄生產調度算法的仿真測試，該類研究主要是對調度算法優劣程度進行測試驗證，但這些方法并沒有將調度算法與實際生產過程(或者是接近實際生產過程)相連進行在線測試，使得被研究的算法在實際應用過程中仍然存在著諸多問題，導致算法并不能真正很好的進行實際應用。綜上所述可以看出，目前還沒有做到將煉鋼-連鑄生產調度算法在實際生產過程(或者是接近實際生產過程)的環境下進行調度算法優劣的測試，從而使得所研究的煉鋼-連鑄生產調度算法難以有效指導實際生產過程。
【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的不足，本發明提供一種煉鋼-連鑄生產的調度系統及方法。
[0005]本發明的技術方案:
[0006]一種煉鋼-連鑄生產的調度系統，包括:
[0007]信息獲取單元:用于獲取工廠煉鋼-連鑄生產設備基礎信息和工廠煉鋼-連鑄生產計劃信息；工廠煉鋼-連鑄生產設備基礎信息包括:工廠的設備類型、每種類型設備總數、每臺設備處理時間及設備間運輸時間；工廠煉鋼-連鑄生產計劃信息包括:澆次計劃、爐次計劃、每個爐次的精煉重數和精煉類型及每個澆次的開工時間和澆鑄的連鑄機；[0008]工廠單元:包括:煉鋼-連鑄生產設備模塊和煉鋼-連鑄生產流程模塊；煉鋼-連鑄生產設備模塊用于根據工廠煉鋼-連鑄生產設備基礎信息構建煉鋼-連鑄生產設備，包括:轉爐設備、精煉設備、連鑄機設備、鋼包、天車和臺車；煉鋼-連鑄生產流程模塊用于連接煉鋼-連鑄生產設備形成煉鋼-連鑄車間的生產線布局，并根據煉鋼-連鑄生產調度計劃驅動煉鋼-連鑄生產設備在生產過程中產生各種煉鋼-連鑄生產運行動作，并產生煉鋼-連鑄生產調度計劃執行結果，且將該煉鋼-連鑄生產調度計劃執行結果發送至煉鋼-連鑄生產調度計劃評價單元；
[0009]煉鋼-連鑄生產調度單元:用于根據工廠煉鋼-連鑄生產計劃信息編制煉鋼-連鑄生產調度計劃，并將該煉鋼-連鑄生產調度計劃分別發送至擾動單元、煉鋼-連鑄生產調度計劃執行單元和煉鋼-連鑄生產調度計劃評價單元；
[0010]擾動設置單元:用于根據煉鋼-連鑄生產調度計劃評價是否需要擾動，設置擾動狀態，若是，則設置為有擾動狀態，若否，則設置為無擾動狀態，并將設置好的擾動狀態分別發送至擾動單元；
[0011]擾動單元:用于根據擾動設置單元發送來的擾動狀態判斷是否產生擾動信息，若擾動狀態為無擾動狀態，則不產生擾動信息；若擾動狀態為有擾動狀態，則根據煉鋼-連鑄生產調度單元發送來的煉鋼-連鑄生產調度計劃產生擾動信息且將該擾動信息發送至煉鋼-連鑄生產調度計劃執行單元，擾動信息包括:發生擾動的爐次計劃、擾動類別、擾動強度、擾動發生的工序點、擾動發生的偏差類別和擾動發生的偏差量；
[0012]煉鋼-連鑄生產調度計劃執行單元:用于未接收到擾動單元發送來擾動信息時，將煉鋼-連鑄生產調度單元發送來的煉鋼-連鑄生產調度計劃發送至工廠單元進行執行；或者用于接收到擾動單元發送來的擾動信息時，將煉鋼-連鑄生產調度計劃執行單元發送來的煉鋼-連鑄生產調度計劃和擾動單元發送來的擾動信息均發送至工廠單元進行執行；
[0013]煉鋼-連鑄生產調度計劃評價單元:用于對煉鋼-連鑄生產調度單元發送來的煉鋼-連鑄生產調度計劃和工廠單元發送來的煉鋼-連鑄生產調度計劃執行結果進行比較，并根據其比較結果評價煉鋼-連鑄生產調度計劃，且產生煉鋼-連鑄生產調度計劃評價結果O
[0014]采用所述的煉鋼-連鑄生產的調度系統進行煉鋼-連鑄生產調度的方法，包括如下步驟:
[0015]步驟1:獲取初始信息；
[0016]初始信息包括工廠煉鋼-連鑄生產設備基礎信息和工廠煉鋼-連鑄生產計劃信息；工廠煉鋼-連鑄生產設備基礎信息包括:工廠的設備類型、每種類型設備總數、每臺設備處理時間及設備間運輸時間；工廠煉鋼-連鑄生產計劃信息包括:澆次計劃、爐次計劃、每個爐次的精煉重數和精煉類型及每個澆次的開工時間和澆鑄的連鑄機；
[0017]步驟2:根據工廠煉鋼-連鑄生產計劃信息，編制煉鋼-連鑄生產調度計劃；
[0018]步驟3:設置擾動狀態；
[0019]根據煉鋼-連鑄生產調度計劃評價是否需要擾動，設置擾動狀態，若是，則設置為有擾動狀態，若否，則設置為無擾動狀態；
[0020]步驟4:根據擾動狀態是否設置為有擾動狀態判斷是否產生擾動信息，是，則根據煉鋼-連鑄生產調度計劃產生擾動信息，否，則不產生擾動信息；[0021]步驟5:執行煉鋼-連鑄生產調度計劃，且若有擾動信息產生，則將擾動信息加入到煉鋼-連鑄生產調度計劃執行過程中；
[0022]步驟6:根據煉鋼-連鑄生產調度計劃和煉鋼-連鑄生產調度計劃執行結果評價煉鋼-連鑄生產調度計劃；
[0023]步驟6-1:根據煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價要求，確定煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標；
[0024]U為由煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標構成的評價指標集，U= IU1, U2，…，U1I，U1、U2、…、U1分別為煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標，Ul為第I個煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標；
[0025]步驟6-2:確定煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標權重；
[0026]針對評價指標集U中每個煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標，分別確定其權重，A為評價指標權重集，A = {&1) a2,…，aj，B1, a2、-^a1分別為煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標U1、U2、…、U1的權重；
[0027]步驟6-3:確定煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價等級；
[0028]Q為煉鋼-連鑄生產調度計劃的評級等級的集合，Q = Iq1, q2,…，qn} , q2、…、9?分別為第I等級、第2等級、…、第η等級；
[0029]步驟6-4:分別確定與煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價等級對應的煉鋼-連鑄生產調度計劃評價指標的取值 范圍；
[0030]H為煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價等級對應的煉鋼-連鑄生產調度計劃評價指標的取值范圍集合，H = (H1, H2, - ,H1I, H1, H2,…，H1分別為煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價等級對應的煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標的取值范圍,H1 = {[0,hn), [hn，h12)，…，[hln_1； hln]}, H2 — {[O, h21), [h21, h22)，…，h2n]}，...，H1 — {[0, hxi), [Ii11, h12)，...，[V” hln]}，其中，[0，hn)、[hn, h12)、…、[V” hj分別為第I個煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標U1對應煉鋼-連鑄生產調度計劃的評級等級的第I等級的取值區間、第2等級的取值區間、…，第η等級的取值區間；
[0031]步驟6-5:建立煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標的隸屬函數；
[0032]針對評價指標集U中每個煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標，分別建立其隸屬函數，Cij為煉鋼-連鑄生產調度計劃評價指標的隸屬函數；
[0033]若煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標Ui (Ui e U，i = 1，2，…，I)為越小越優型，則其隸屬函為:
'I
O < V； < d,
[0034]Cij - < —-- d 丨 < Vj < ￡'.j = 1,2 //Cl)
e, - d,
3 Jv.> e.0J
[0035]其中dp ej分別為煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標Ui對應煉鋼-連鑄生產調度計劃的評級等級的第j等級的取值區間的兩端值，j = 1，2，…，n;Vi為根據煉鋼-連鑄生產調度計劃計算得到的指標Ui的數值；
[0036]若煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標Ui為越大越優型指標，則其隸屬函數為:
【權利要求】
1.一種煉鋼-連鑄生產的調度系統，其特征在于:包括: 信息獲取單元:用于獲取工廠煉鋼-連鑄生產設備基礎信息和工廠煉鋼-連鑄生產計劃信息；工廠煉鋼-連鑄生產設備基礎信息包括:工廠的設備類型、每種類型設備總數、每臺設備處理時間及設備間運輸時間；工廠煉鋼-連鑄生產計劃信息包括:澆次計劃、爐次計劃、每個爐次的精煉重數和精煉類型及每個澆次的開工時間和澆鑄的連鑄機； 工廠單元:包括:煉鋼-連鑄生產設備模塊和煉鋼-連鑄生產流程模塊；煉鋼-連鑄生產設備模塊用于根據工廠煉鋼-連鑄生產設備基礎信息構建煉鋼-連鑄生產設備，包括:轉爐設備、精煉設備、連鑄機設備、鋼包、天車和臺車；煉鋼-連鑄生產流程模塊用于連接煉鋼-連鑄生產設備形成煉鋼-連鑄車間的生產線布局，并根據煉鋼-連鑄生產調度計劃驅動煉鋼-連鑄生產設備在生產過程中產生各種煉鋼-連鑄生產運行動作，并產生煉鋼-連鑄生產調度計劃執行結果，且將該煉鋼-連鑄生產調度計劃執行結果發送至煉鋼-連鑄生產調度計劃評價單元； 煉鋼-連鑄生產調度單元:用于根據工廠煉鋼-連鑄生產計劃信息編制煉鋼-連鑄生產調度計劃，并將該煉鋼-連鑄生產調度計劃分別發送至擾動單元、煉鋼-連鑄生產調度計劃執行單元和煉鋼-連鑄生產調度計劃評價單元； 擾動設置單元:用于根據煉鋼-連鑄生產調度計劃評價是否需要擾動，設置擾動狀態，若是，則設置為有擾動狀態，若否，則設置為無擾動狀態，并將設置好的擾動狀態分別發送至擾動單元； 擾動單元:用于根據擾動設置單元發送來的擾動狀態判斷是否產生擾動信息，若擾動狀態為無擾動狀態，則不產生擾動信息；若擾動狀態為有擾動狀態，則根據煉鋼-連鑄生產調度單元發送來的煉鋼-連鑄生產調度計劃產生擾動信息且將該擾動信息發送至煉鋼-連鑄生產調度計劃執行單元，擾動信息包括:發生擾動的爐次計劃、擾動類別、擾動強度、擾動發生的工序點、擾動發生的偏差類別和擾動發生的偏差量； 煉鋼-連鑄生產調度計劃執行單元:用于未接收到擾動單元發送來擾動信息時，將煉鋼-連鑄生產調度單元發送來的煉鋼-連鑄生產調度計劃發送至工廠單元進行執行；或者用于接收到擾動單元發送來的擾動信息時，將煉鋼-連鑄生產調度計劃執行單元發送來的煉鋼-連鑄生產調度計劃和擾動單元發送來的擾動信息均發送至工廠單元進行執行；煉鋼-連鑄生產調度計劃評價單元:用于對煉鋼-連鑄生產調度單元發送來的煉鋼-連鑄生產調度計劃和工廠單元發送來的煉鋼-連鑄生產調度計劃執行結果進行比較，并根據其比較結果評價煉鋼-連鑄生產調度計劃，且產生煉鋼-連鑄生產調度計劃評價結果O
2.采用權利要求1所述的煉鋼-連鑄生產的調度系統進行煉鋼-連鑄生產調度的方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1:獲取初始信息； 初始信息包括工廠煉鋼-連鑄生產設備基礎信息和工廠煉鋼-連鑄生產計劃信息；工廠煉鋼-連鑄生產設備基礎信息包括:工廠的設備類型、每種類型設備總數、每臺設備處理時間及設備間運輸時間；工廠煉鋼-連鑄生產計劃信息包括:澆次計劃、爐次計劃、每個爐次的精煉重數和精煉類型及每個澆次的開工時間和澆鑄的連鑄機； 步驟2:根據工廠煉鋼-連鑄生產計劃信息，編制煉鋼-連鑄生產調度計劃；步驟3:設置擾動狀態； 根據煉鋼-連鑄生產調度計劃評價是否需要擾動，設置擾動狀態，若是，則設置為有擾動狀態，若否，則設置為無擾動狀態； 步驟4:根據擾動狀態是否設置為有擾動狀態判斷是否產生擾動信息，是，則根據煉鋼-連鑄生產調度計劃產生擾動信息，否，則不產生擾動信息； 步驟5:執行煉鋼-連鑄生產調度計劃，且若有擾動信息產生，則將擾動信息加入到煉鋼-連鑄生產調度計劃執行過程中； 步驟6:根據煉鋼-連鑄生產調度計劃和煉鋼-連鑄生產調度計劃執行結果評價煉鋼-連鑄生產調度計劃； 步驟7:輸出煉鋼-連鑄生產調度計劃評價結果； 步驟8:如果煉鋼-連鑄生產調度計劃評價結果為好，則根據煉鋼-連鑄生產調度計劃進行現場的煉鋼-連鑄生產調度安排；如果煉鋼-連鑄生產調度計劃評價結果為差，則根據評價結果中的信息對煉鋼-連鑄生產調度計劃進行調整，然后再根據調整后的煉鋼-連鑄生產調度計劃進行現場的煉鋼-連鑄生產調度安排。
3.根據權利要求2所述的煉鋼-連鑄生產調度的方法，其特征在于:步驟6包括如下步驟: 步驟6-1:根據煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價要求，確定煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標； U為由煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標構成的評價指標集,U = (U1, U2,..., U1I ,U1^U2,…、U1分別為煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標，U1為第I個煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標； 步驟6-2:確定煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標權重； 針對評價指標集U中每個煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標，分別確定其權重，A為評價指標權重集，A = {au a2,…，aj , apa2、分別為煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標H…、U1的權重； 步驟6-3:確定煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價等級； Q為煉鋼-連鑄生產調度計劃的評級等級的集合，Q = Iq1, q2,…，qj，q!>q2>…、qn分別為第I等級、第2等級、…、第η等級； 步驟6-4:分別確定與煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價等級對應的煉鋼-連鑄生產調度計劃評價指標的取值范圍； H為煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價等級對應的煉鋼-連鑄生產調度計劃評價指標的取值范圍集合，H= {氏，H2，…，HJ，H1, H2,…，H1分別為煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價等級對應的煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標的取值范圍，H1 = {[0,hn), [hn，h12)，...，[hln_1； hln]}, H2 — {[0, h21), [h21, h22)，…，h2n]}，...，H1 — {[0, hxi), [Ii11, h12)，...，[V” hln]}，其中，[0，hn)、[hn, h12)、…、[V” hj分別為第I個煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標U1對應煉鋼-連鑄生產調度計劃的評級等級的第I等級的取值區間、第2等級的取值區間、…，第η等級的取值區間； 步驟6-5:建立煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標的隸屬函數； 針對評價指標集U中每個煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標，分別建立其隸屬函數，Cij為煉鋼-連鑄生產調度計劃評價指標的隸屬函數； 若煉鋼-連鑄生產調度計劃的評價指標Ui (Ui e U，i = 1，2，…，I)為越小越優型，則其隸屬函為:
【文檔編號】G06Q50/04GK103996146SQ201410192893
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月8日 優先權日:2014年5月8日
【發明者】俞勝平, 柴天佑 申請人:東北大學