關(guān)于薄板坯連鑄連軋流程的工程分析

1、關(guān)于薄板坯連鑄連軋流程的工程分析殷瑞鈺(鋼鐵研究總院)摘要從薄板坯連鑄-連軋流程的系統(tǒng)層次上討論了其優(yōu)化原則和方向。對時間在流程中的表現(xiàn)形式及其內(nèi)涵進行了系統(tǒng)解析，提出了時間點、時間序、時間域、時間位和時間節(jié)奏等概念及其內(nèi)涵。指出在鋼廠生產(chǎn)流程中，時間是一個重要因素且具有既是隨機自變量又是目標函數(shù)的兩重性。時間因素對薄板坯連鑄-連軋流程的節(jié)律性、協(xié)同性而言，其意義尤為重要。本文還討論了薄板坯連鑄-連軋流程的運行特征和整體優(yōu)化問題。關(guān)鍵詞薄板坯連鑄連軋工程分析THE ENGINEERING ANALYSIS OF THIN SLAB CONTINUOUS CASTING AND ROLLING

2、PROCESSYIN Ruiyu(Central Iron & Steel Research Institute)ABSTRACTThis paper has summarized the optimization principles and direction of the thin slab continuous casting and rolling system.The time's expression form and its connotation in steel manufacturing route have been analyzed.Some conc

3、epts,such as time point,time sequence,time domain,time position and time rhythm have been put forward.The paper points out that time in steel manufacturing process is an important factor with dual nature.Time is not only a random independent variable but also an objective function.It is of great imp

4、ortance to rhythm and coordination of the thin slab continuous casting and rolling process.Finally,the running nature and integrated optimization of the thin slab continuous casting and rolling system is disscussed.KEY WORDSthin slab,continuous casting and rolling,engineering analysis1前言生產(chǎn)現(xiàn)象的觀察仍然是技術(shù)

5、發(fā)展的始點，這是辯證唯物主義的原則。但是，僅僅抓住現(xiàn)象、孤立地解釋現(xiàn)象，而失去對本質(zhì)的認識，失去對系統(tǒng)的因果分析，只能是因循守舊，很難有新的創(chuàng)造。從現(xiàn)象/單元出發(fā)升華到原理/系統(tǒng)的意義則是巨大的。因而，就工程技術(shù)的發(fā)展思路而言，應(yīng)從解決現(xiàn)象型的工程技術(shù)，提高到分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原理型的工程科學(xué)。在現(xiàn)實生產(chǎn)中，我們遇到了若干在技術(shù)上多少有些矛盾的問題，而解決這類矛盾的方法往往是以經(jīng)濟來判斷，并進行相應(yīng)的技術(shù)選擇的。這樣，有時也會出現(xiàn)為了滿足一時的經(jīng)濟效益而沒有完全符合原理準則的現(xiàn)象，這當然不夠完美，人們應(yīng)以解決這一矛盾為出發(fā)點，定位未來的技術(shù)進步命題方向。2薄板坯連鑄連軋流程優(yōu)化的工程實質(zhì)隨著全連鑄

6、生產(chǎn)體制的實現(xiàn)和薄板坯連鑄-連軋工藝的成功工業(yè)化，其實質(zhì)是以化學(xué)冶金過程和物理冶金過程之間的“緊湊化”為特征的鋼廠生產(chǎn)流程準連續(xù)化和“在線”協(xié)同化。這意味著生產(chǎn)過程的各工序必須緊密銜接、匹配并具有節(jié)律性，必須協(xié)同地“在線”/“離線”。在其生產(chǎn)過程中將物態(tài)轉(zhuǎn)變、物性控制和物流管制協(xié)同地組合起來1。這就是要在化學(xué)冶金過程優(yōu)化調(diào)控和物理冶金過程優(yōu)化調(diào)控的基礎(chǔ)上，進一步通過金屬物流量-過程溫度-時間這些基本參數(shù)的組合調(diào)控，實現(xiàn)全流程的準連續(xù)化和“在線”/“離線”協(xié)同化。顯然，流程中每一個工序都應(yīng)該是優(yōu)化的，它們相互作用的結(jié)果又使得我們必須研究其相互關(guān)系。由此構(gòu)筑起以薄板坯連鑄-連軋流程為代表的“緊湊型

7、”鋼廠流程優(yōu)化的工程基礎(chǔ)。2.1“緊湊型”鋼廠流程總的優(yōu)化方向(1) 建立以合理地、臨界地降低壓縮比為主要標志的流程“緊湊化”；(2) 產(chǎn)品專業(yè)化、系列化，甚至以熱軋超薄板與同規(guī)格的冷軋薄板相競爭；(3) 各工序/裝備在作業(yè)時間上的“在線”/“離線”控制協(xié)同化；(4) 生產(chǎn)、管理、經(jīng)營系統(tǒng)的信息集成。具體到鋼廠的制造過程優(yōu)化原則，則應(yīng)從以下幾個方面予以確定。2.2化學(xué)冶金過程優(yōu)化的原則基本出發(fā)點：(1) 確保連鑄機的連澆周期(涉及產(chǎn)量、成本、效率)；(2) 生產(chǎn)高溫無缺陷鑄坯(涉及質(zhì)量、成本)；(3) 鑄坯斷面、鋼種與軋機需要(市場銷售)在時間上一致(涉及市場、效益)。工序協(xié)調(diào)原則：(1) 各

8、工序的工藝過程時間的優(yōu)化及其時鐘推進的優(yōu)化；(2) 各工序間輸送/等待時間的優(yōu)化、協(xié)調(diào)和最小化；(3) 連鑄中間包內(nèi)鋼水過熱度的優(yōu)化及由此反推二次冶金、煉鋼爐離站鋼水溫度的優(yōu)化范圍；(4) 各工序的合理溫度范圍及其遞次收斂性(圖1)；(5) 工序間物流量溫度時間(時鐘)協(xié)調(diào)推進；(6) 約束邊界條件下的靜態(tài)優(yōu)化(收斂)和實際運作條件下的動態(tài)調(diào)控(發(fā)散收斂)的結(jié)合。表述方式：工序間操作時間合理調(diào)控原則：tEFtCC，tLFtEFtCC式中tEF電爐的作業(yè)時間/min；   tCC連鑄機的作業(yè)時間/min；   tLF鋼包精煉爐的作業(yè)時間/min。工序操作時間合理波動范圍：式中

9、連鑄機工藝操作時間的合理波動范圍/min；  電爐工藝操作時間的合理波動范圍/min；  鋼包精煉爐工藝操作時間的合理波動范圍/min。  工序間等待時間范圍：式中連鑄機允許等待電 爐、鋼包精煉爐的合理時間范圍/min；  鋼包精煉爐允許等待電爐、連鑄機的合理時間范圍/min；  電爐允許等待鋼包精煉爐、連鑄機的合理時間范圍/min。  流程中各工序的等待時間最小原則：  中間包鋼水過熱度：鋼液液相線以上1020 工序離站目標溫度波動范圍的約束：式中離開電爐工序時鋼液的目標溫度范圍/；  離開鋼包精煉爐工序時鋼液的

10、目標溫度范圍/。工序目標溫度波動值的遞次收斂原則：式中TCC連鑄機中間罐內(nèi)鋼液的 目 標 溫度范圍/。工序間的流量協(xié)調(diào)原則：QEF=QLF=QCC式中QEF電爐每分鐘的平均出鋼量/t*min-1；    QLF鋼包精煉爐每分鐘的平均出鋼量/t*min-1；    QCC連鑄機每分鐘的平均出坯量/t*min-1。溫度時間的相互關(guān)系：Tf(tw，Q，R)tf(T，R)式中T工序間鋼水溫降/；  tW工序間等待/傳擱時間/min；  t工序間輸送、傳擱、等待時間/min；  Q鋼包容量/t；  R其它相關(guān)因素。2.3物理

11、冶金過程優(yōu)化原則基本出發(fā)點：有利于銷售效益的產(chǎn)品大綱優(yōu)化(涉及市場占有經(jīng)濟效益技術(shù)優(yōu)化的結(jié)合)。工序協(xié)調(diào)原則：(1) 合理壓縮比的確定以及可能的“最小化”；(2) 一火成材原則；(3) 充分利用鑄坯自身熱量以及由再加熱得到的熱量；(4) 形變與相變的結(jié)合(涉及軋件的控溫軋制與控制冷卻)；(5) 軋機系統(tǒng)的“緊湊化”原則以及“臨界參數(shù)”(如：鑄坯/軋件尺寸、機架數(shù)、產(chǎn)品尺寸范圍等)的選擇(見圖22)；(6) 工序間秒流量溫度時間的平衡連續(xù)/緩沖協(xié)調(diào)；(7) 形狀尺寸控制與表面質(zhì)量控制；(8) 為后續(xù)表面處理的優(yōu)化創(chuàng)造條件。圖 1煉鋼過程溫度“收斂性”分析Fig.1Temperature conv

12、ergence analysis insteelmaking process表述方式：工序間流量協(xié)調(diào)原則：n*QCCn*QrhQro式中QCC連鑄機每分鐘平均出坯量/t*min-1；n2(或1)；  Qrh加(補)熱裝置每分鐘平均出坯量/t*min-1；n2(或1)；圖 2熱連軋機架數(shù)和鑄坯進熱軋機前厚度對熱軋卷可達最小厚度的影響Fig.2Effect of hot strip mill stand numbers and slab thickness before entering the mill on minimum coil gaugeQro軋機系統(tǒng)每分鐘平均軋制量/t*mi

13、n-1。過程時間最小化原則：tccrh+trh+trhro+troMin式中tccrh鑄坯切割后到進入加(補)熱裝置的輸送時間/min；  trh鑄坯在加(補)熱裝置內(nèi)停留的時間/min；  trhro鑄坯出加(補)熱裝置到進入軋機的輸送時間/min；  tro鑄坯在軋機系統(tǒng)中加工的時間/min。能源消耗最小原則：Tccrh+Trh+TrhroMin式中鑄坯切割后到進入加(補)熱裝置的溫降/；  Trh鑄坯在加(補)熱裝置內(nèi)的溫升/；  鑄坯出加(補)熱裝置到進入軋機的溫降/；工序間等待時間范圍：式中軋鋼機等待加(補)熱裝置供坯的合理時間范圍/

14、min；  加(補)熱裝置等待鑄機供坯的合理時間范圍/min。2.4化學(xué)冶金過程物理冶金過程的銜接、匹配原則(1) 溫度時間銜接的“緊湊化”(涉及物流、物態(tài)、物性、成本)。(2) 流程中生產(chǎn)體物流量衰減的“最小化”或“離線”物流量的“最小化”(涉及效率、成本)。(3) 材料物性控制的“遺傳/孕育”準備(涉及質(zhì)量、品種、市場)。2.5薄板坯連鑄連軋流程“在線”/“離線”協(xié)調(diào)的內(nèi)涵(1) 流程短即壓縮比的“臨界”優(yōu)化。(2) 工序間傳擱、等待時間的最小化。(3) 工序間溫降損失的最小化和協(xié)調(diào)。(4) 工序間時間(時鐘推進)溫度協(xié)調(diào)優(yōu)化基礎(chǔ)上的最佳物流流量。(5) 工序裝置“在線”/“離線

15、”的協(xié)同化和最佳利用率。(6) 工序間生產(chǎn)體(如鋼液、鑄坯、軋件等)的收得率最大化。即：物流通過時間的“最小化”/min*t-1；系統(tǒng)能耗的“最小化”/kJ*t1；最大的工藝裝備“在線率”/%；投資額、投資效率的優(yōu)化/¥*t-1。3薄板坯連鑄連軋流程的時間解析3.1時間的重要性時間是一個值得注意討論的參數(shù)，從物理角度上看，時間是一個非?；镜莫毩?shù)。時間是連續(xù)的而且是不可逆轉(zhuǎn)的。時間的價值是值得研究的。在制造過程中，時間對流程“連續(xù)”/“間歇”性的影響，時間對作用過程和作用機理的表征，時間對經(jīng)營機會、市場競爭等的影響，這些不同層次問題的技術(shù)含義、經(jīng)濟含義都是值得研究的。時間是鋼鐵制

16、造流程系統(tǒng)中的一個重要參數(shù)，是生產(chǎn)、經(jīng)營過程中的基本參數(shù)。隨著全球絕大多數(shù)鋼廠都向著全連鑄生產(chǎn)體制演進并進行企業(yè)的結(jié)構(gòu)性重組時期的來臨，特別是進入90年代以來，薄板坯連鑄連軋工藝成功地投入生產(chǎn)，“緊湊型”鋼廠迅速發(fā)展起來，鋼鐵制造流程的過程時間越來越短，制造過程中的時間因素的調(diào)控越來越重要。就整個鋼廠的經(jīng)營而言，時間的重要性體現(xiàn)在從企業(yè)接受用戶訂貨開始，企業(yè)購買原、燃料直到產(chǎn)品發(fā)貨、資金周轉(zhuǎn)整個過程中時間周期的合理安排。就鋼廠的具體制造流程而言，時間則表現(xiàn)為從原料、能源的儲運開始到制造流程內(nèi)各工序間的時鐘推進計劃以及過程中的時間點等因素的協(xié)調(diào)和必要的變更等。3.2時間在鋼鐵制造流程中的表現(xiàn)形式

17、及其內(nèi)涵在鋼廠制造流程中特別是對于“緊湊型”鋼廠流程而言，時間在流程中的具體表現(xiàn)形式越來越豐富。時間在鋼廠制造流程中的表現(xiàn)形式已不再是簡單地表現(xiàn)為過程時間的長短了，而是以時間點、時間域、時間位、時間序、時間節(jié)奏、時間周期等形式表現(xiàn)出來，解析這些時間表現(xiàn)形式，對于建立起鋼廠的CIMS或MIS系統(tǒng)具有重要的意義。在傳統(tǒng)的間歇性作業(yè)工序/裝置或間歇性生產(chǎn)流程中，人們往往將時間當作隨機自變量看待。而在連續(xù)化/準連續(xù)化制造過程中，時間不僅是隨機自變量，還應(yīng)該將它作為目標函數(shù)來研究，分析它在鋼鐵制造流程各單元工序間協(xié)調(diào)(集成)過程中的涵義。(實際上，從整體看，鋼鐵制造流程正在不斷地向“連續(xù)化”的方向發(fā)展，

18、其內(nèi)涵比單純的連續(xù)反應(yīng)器要復(fù)雜的多。)例如，在研究鋼廠生產(chǎn)過程的智能化調(diào)度時，必須通過研究各類影響因素及其影響機理，使工廠生產(chǎn)系統(tǒng)在滿足各方面要求(或邊界條件)的情況下，達到生產(chǎn)過程時間最短或工序之間時間的連續(xù)性(包括熱連接的要求等)、協(xié)調(diào)性，或生產(chǎn)效率最高。此時，時間就是作為目標函數(shù)(或應(yīng)變量)出現(xiàn)的。若著眼于制造過程中的溫度(熱能)變化規(guī)律，工序處理時間和傳擱過程時間顯然對生產(chǎn)體(如鐵水、鋼水、鑄坯、軋件等)的溫降有很大影響，此處處理、傳輸、等待等過程的時間呈現(xiàn)自變量的性質(zhì)?？梢姡瑫r間在鋼廠制造流程中具有既是自變量又是目標函數(shù)(應(yīng)變量)的兩重性。就某一工序、某一裝置而言，其時間消耗值是由化

19、學(xué)(物理)冶金時間、輔助作業(yè)時間和傳輸、裝卸、等待(緩沖)時間所組成的。其具體表現(xiàn)形式為工序的時間點(開始時間點或離開時間點)、過程時間域(如過程時間的長短和起止時間范圍等)和時間節(jié)奏(工序作業(yè)時間、流程周期時間的節(jié)律性等)等的調(diào)控。就前后工序或相鄰工序之間的關(guān)系而言，則表現(xiàn)為時間序的安排，時間位的調(diào)控，時間域的銜接、緩沖、協(xié)調(diào)范圍以及緩沖協(xié)調(diào)范圍的長程性/短程性(相鄰兩工序之間的時間協(xié)調(diào)為短程性調(diào)控，三個或三個以上工序直到整個流程系統(tǒng)的時間協(xié)調(diào)屬于長程性調(diào)控)，傳輸?shù)臅r間過程，等待時間的長短和時序安排等(圖 3)。3.3關(guān)于鋼鐵制造流程中時間概念的數(shù)學(xué)表示時間點：制造流程中的生產(chǎn)體(如礦石、

20、廢鋼、鐵水、鋼水、鋼坯、軋件等，下同)所對應(yīng)的某個工序O中某操作k的起止時刻，表示為tksO，tkeO，見圖4(a)。圖 3薄板坯連鑄連軋流程的時間解析Fig.3Time analysis of thin slab continuous casting and rolling process1電弧爐；2精煉爐；3中間包；4連鑄機；5鑄坯補熱裝置；6軋機；7鋼水；8鑄坯；9熱軋材圖 4時間點示意圖Fig.4The illustration of time point時間點的含義不僅表現(xiàn)在某工序內(nèi)，生產(chǎn)體流經(jīng)各工序的過程中都有時間點的概念，見圖4(b)。在實際生產(chǎn)過程中，也存在計劃時間點與實際作業(yè)

21、時間點的差別。圖4中，t1sO，t2sO，t3sO，tksO，tnsO為某工序O第1，2，3，k，n個操作的起始時間點；t1eO，t2eO，t3eO，tkeO，tneO為某工序O第1，2，3，k，n個操作的終止時間點；為某生產(chǎn)流程第，n個工序的起始時間點；為某生產(chǎn)流程第，n個工序的終止時間點。時間序：在實際生產(chǎn)過程中，對不同產(chǎn)品而言，為了獲得理想的技術(shù)經(jīng)濟指標(質(zhì)量、成本、效率等)，生產(chǎn)體流經(jīng)各工序的時間需要按照科學(xué)的順序進行順次排列，形成流程合理途徑的時間序。用數(shù)學(xué)方法可以描述為式中t1O，t2O，t3O，tkO，tnO為某工序O中第1，2，3，k，n個操作的時間序次；t，t，t，tn為某制

22、造流程中第，n個工序的時間序次。圖 5時間序示意圖Fig.5The illustration of time sequence時間序包含某工序O內(nèi)若干個操作的時間排列序次和生產(chǎn)流程中若干個工序的排列序次兩個概念，見圖5。時間域：生產(chǎn)體處于某工序O的時間一般是由工藝操作(處理)時間、若干輔助操作時間、以及輸送、等待、緩沖等時間組成。所謂時間域就是上述過程時間的總和。表示為式中某工序O的時間域/min-min；  某工序O中的工藝操作(處理)時間/min；  某工序O中的輔助操作時間/min；  某工序O中的等待時間/min；  某工序O中的緩沖時間/min

23、；  某工序O中的輸送時間/min；  某工序O時間域的起始時間點/min；  某工序O時間域的終止時間點/min。圖 6時間域示意圖Fig.6The illustration of time-domain時間域具有雙重含義，既包括起止時間點，又包括過程時間長短，見圖6。另外，時間域的概念也可擴展到幾個工序甚至更大范圍。時間位：從時間域的定義可以看出，由于輔助操作、等待和緩沖時間的存在，某工序的工藝操作(處理)時間在相應(yīng)的時間域內(nèi)應(yīng)具有合理的“位置”，而且這個“位置”將直接影響整個制造流程的調(diào)控或優(yōu)化，由此需要提出“時間位”概念。數(shù)學(xué)表示為式中某工序工藝操作時間域

24、/min-min；  某工序的作業(yè)時間域/min-min；  某工藝操作的開始時間點/min；  某工藝操作的結(jié)束時間點/min；  某工序內(nèi)某一操作的時間域/min-min；tBE工藝操作前的輔助、傳送、等待及緩沖時間/min；tAF工藝操作后的輔助、傳送、等待及緩沖時間/min。上式中的tBE、tAF和相對數(shù)值的大小，直接影響在某工序時間域中所處的位置，見圖7。因此，時間位存在三重涵義，即生產(chǎn)體經(jīng)歷某工序的工藝操作過程時間的長短、工藝操作時間的合理位置及其起止時間。圖 7時間位示意圖Fig.7The illustration of time posi

25、tion時間周期、時間節(jié)奏：生產(chǎn)體經(jīng)歷制造流程內(nèi)所有工序所需的時間過程(包括工序工藝加工操作時間，工藝輔助操作時間，輸送時間，等待/緩沖時間等)謂之時間周期，表示為式中，tc為時間周期/min-min；為工序，n的時間域/min-min。若干個生產(chǎn)時間周期連續(xù)進行時，若各時間周期相等或近似，就會構(gòu)成時間節(jié)奏。即：時，形成規(guī)則有序的時間節(jié)奏，見圖8。圖 8時間周期和時間節(jié)奏關(guān)系示意圖Fig.8Relation between time cycle and time rhythm當然，這類時間周期和時間節(jié)奏的表現(xiàn)形式也可以出現(xiàn)在制造流程中的某一工序、某一區(qū)段(車間、分廠)的范圍內(nèi)。4“緊湊型”流程

26、鋼廠“粘性”制造系統(tǒng)及其“粘性”耗散值問題4.1“緊湊型”流程鋼廠的運行特征薄板坯連鑄連軋流程的工業(yè)化導(dǎo)致了一代“緊湊型”鋼廠的發(fā)展，其生產(chǎn)流程可以用類比的方法抽象為“粘性”制造流程系統(tǒng)3，該系統(tǒng)是由“剛性單元”(例如電爐、連鑄機、軋機)、“柔性單元”(例如二次冶金裝置、鑄坯補熱裝置)的組元集合和各組元間關(guān)系集合組成。系統(tǒng)中各個工序的功能、各個單體設(shè)備的瞬時能力是不同的，但在相當大的程度上又有很強的相關(guān)性，這近似于不均勻的連續(xù)過程(或準連續(xù)過程)。這種“粘性”系統(tǒng)的運行方式為“準連續(xù)/間歇”性質(zhì)的“彈性鏈/半彈性鏈”的穩(wěn)定或非穩(wěn)定諧振。當外界有“刺激”時，這類“粘性”系統(tǒng)的各個單元作出的“響應(yīng)

27、”在時間上表現(xiàn)出不同的滯后度，在容量性能力的發(fā)揮上會有不同的增減，甚至對工序的功能性能力的發(fā)揮也會有不同的選擇或增減?？傊?，這種“粘性”系統(tǒng)在受到“刺激”時，系統(tǒng)內(nèi)各單元工序往往表現(xiàn)出不同類型、不同滯后度的“響應(yīng)”。這種系統(tǒng)分析方法的優(yōu)點之一是內(nèi)耗來源于系統(tǒng)本身的特點(如流體的粘性耗散)而非其它人為因素。然而，由于流程生產(chǎn)系統(tǒng)不僅具有制造系統(tǒng)本身的“粘性”，同時也不可能沒有人為的影響人為“粘性”，因而，流程優(yōu)化問題又不可能脫離管理哲學(xué)問題(圖 9)。圖 9“粘性”制造系統(tǒng)的“彈性鏈/半彈性鏈”穩(wěn)定協(xié)調(diào)振動狀態(tài)及其不同類型Fig.9Stable resonance of elastic/semi

28、elasticchain and its different types in adhesive production process電爐；鋼包爐；連鑄機；加熱爐及附屬儲存庫；熱軋機AA標準狀態(tài)；A(+)A(-)正常柔性調(diào)控范圍；A(+)A(-)極限柔性調(diào)控范圍圖 10不同類型鋼廠流程的溫度時間圖Fig.10Temperature-time diagrams of different steel manufacturing route(a)高爐聯(lián)合企業(yè)制造流程(冷裝)的溫度時間圖1礦石；2燒結(jié)機；3礦槽；4高爐出鐵；5鐵水預(yù)處理；6轉(zhuǎn)爐吹煉；7精煉；8連鑄；9板坯庫；10加熱爐；11軋制；12

29、成品庫(b)電爐棒材生產(chǎn)流程的溫度時間圖1廢鋼；2電爐出鋼；3精煉末；4連鑄；5鑄坯庫；6加熱爐；7軋制；8成品庫(c)電爐薄板坯連鑄連軋流程的溫度時間圖1廢鋼；2電爐出鋼；3精煉末；4連鑄；5加熱爐；6軋制；7成品庫4.2關(guān)于“粘性”制造系統(tǒng)的“耗散”問題所謂“耗散”問題實際上就是效率問題，或是物質(zhì)、能量(價值、資金等)的利用效率問題；或是時間的利用價值問題。“耗散”現(xiàn)象往往是伴隨著過程形成、發(fā)展的。對于鋼鐵制造流程的圖形分析，我們可以看到圖10所示的鋼廠生產(chǎn)流程中的溫度時間關(guān)系。由圖10的比較可以看出以下幾點。(1) 不同類型鋼廠流程的溫度時間圖的差別所在實際上是不同工藝流程、不同產(chǎn)品、不

30、同產(chǎn)品大綱的系統(tǒng)能耗的最小化問題、成本最小化問題，即：時間過程、周期的最小化；溫度波動范圍最小、熱焓損失最??；金屬收得率最大。(2) 系統(tǒng)生產(chǎn)效率最大化問題：在線作業(yè)率最大化；單元時間/裝置生產(chǎn)效率最大化。(3) 在產(chǎn)品大綱優(yōu)化組合前提下經(jīng)濟效益最大化問題，即：單位產(chǎn)品的經(jīng)濟效益(成本、銷價)；產(chǎn)品的品種/規(guī)格優(yōu)化組合、生產(chǎn)經(jīng)營計劃的協(xié)調(diào)。(4) 區(qū)段“粘性耗散值”與系統(tǒng)整體“粘性耗散值”問題。上述諸項的內(nèi)涵是涉及企業(yè)最高層次上的系統(tǒng)整體“粘性耗散”問題，其支撐點則是區(qū)段與系統(tǒng)的“粘性耗散值”的優(yōu)化。所以這是兩個不同層次而又相關(guān)的問題。區(qū)段過程優(yōu)化：E*R*其中E各單元工序優(yōu)化的集合；

31、0; R各相鄰工序間關(guān)系優(yōu)化的集合。整體系統(tǒng)優(yōu)化：ER*其中E各單元工序的集合；  R各單元工序間關(guān)系(包括短程關(guān)系、長程關(guān)系)的集合。這兩類優(yōu)化問題都要研究，二者是相互作用甚至互為因果的。例如現(xiàn)在搞的煉鋼廠的多維物流系統(tǒng)研究、人工智能調(diào)度等，相當程度上屬于E*R*，但也有ER*的內(nèi)涵。總體上看，基本上是MIS范疇。如果要控制薄板坯連鑄連軋整個工廠，則要進一步將軋鋼過程甚至經(jīng)營銷售計劃包括在內(nèi)，就靠近CIMS了。就系統(tǒng)整體優(yōu)化ER*而言，命題有：工序間短程、長程銜接、匹配、協(xié)調(diào)的問題；同類設(shè)備負荷分配問題；作業(yè)時間點、時間序、時間域、時間位、時間節(jié)奏等設(shè)計安排問題；設(shè)備群的任務(wù)分配、

32、協(xié)調(diào)問題?？偟膩碇v是在保證質(zhì)量、防止設(shè)備事故的前提下，實現(xiàn)熱焓損失最小、時間過程最短、成本費用最低，當然也有生產(chǎn)效率最大化的問題。實際上是一定邊界條件下，目標函數(shù)的最大化/最小化問題。這可以用投入/產(chǎn)出模型、線性規(guī)劃模型、系統(tǒng)分析方法等數(shù)學(xué)手段來處理。數(shù)學(xué)方法是非常重要、有效的。但是如果物理模型不對，則數(shù)學(xué)方法再好，也是無功勞動。而物理模型則要以工程哲學(xué)、工程科學(xué)、美學(xué)包括專家的經(jīng)驗來指導(dǎo)，這樣才能體現(xiàn)工程最本質(zhì)的東西，搞得好，往往有創(chuàng)造性的思維、方法出現(xiàn)。為了解決不同區(qū)段、不同產(chǎn)品、不同企業(yè)的“粘性耗散值”問題，進行調(diào)查研究、文獻分析，并在此基礎(chǔ)上建立起必要的軟件知識庫；進而在設(shè)定的物理模型的條件下選擇目標函數(shù)，確定邊界條件，開展定性