無縫鋼管生產(chǎn)調(diào)度規(guī)則設(shè)計(jì)及調(diào)度仿真實(shí)驗(yàn)

1、摘 要在熱軋無縫鋼管生產(chǎn)的過程中,生產(chǎn)調(diào)度發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。鋼管生產(chǎn)調(diào)度過 程包括組批和排序。排序是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題,直接影響軋制生產(chǎn)效率。本文以某鋼 管公司為背景,在分析其無縫鋼管生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上,提出多規(guī)則組合仿真優(yōu)化方法, 從無縫鋼管的生產(chǎn)特點(diǎn)入手對(duì)鋼管調(diào)度的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)及一些模糊的規(guī)則進(jìn)行了總結(jié)并使之 清晰化,形成鋼管生產(chǎn)組批和排序的調(diào)度規(guī)則。在此基礎(chǔ)上,利用 Witness 仿真模擬軟 件建立了熱軋無縫鋼鋼管基于規(guī)則調(diào)度模型。最后結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證該無縫鋼管 生產(chǎn)調(diào)度模型的有效性。論文結(jié)構(gòu)如下:第一章是課題的背景介紹;第二章根據(jù)熱軋無縫鋼管實(shí)際生產(chǎn)流程 來建立調(diào)度規(guī)則;第三章主

2、要介紹 Witness 仿真軟件功能和使用 Witness 仿真軟件建立 調(diào)度仿真過程模型;第四章是給出實(shí)例并進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)。關(guān)鍵詞:熱軋無縫鋼管 ; 調(diào)度規(guī)則; Witness ;仿真模型Rule-based Hot-rolled Seamless Steel Pipe Scheduling Simulation AbstractIn the process of hot-rolled seamless steel pipe production, production scheduling plays a crucial role. Steel production scheduling

3、 process consists of the group approved and sorting. Sort is a very critical issue, directly affect the rolling efficiency. In this paper, a steel company as the background, in its analysis of seamless steel pipe production process based on the proposed rules, combined simulation and optimization me

4、thod, from the production of seamless steel tubes on characteristics of steel pipe scheduling field experience and some fuzzy rules are summarized and make clear, Ultimately form the pipe production batch scheduling and sorting rules. On this basis, use the Witness simulation software to establish a

5、 rule-based scheduling model for hot-rolled seamless steel pipe. Finally, a case combined with production data, to verify the validity of the seamless steel pipe production scheduling model.The paper is structured as follows: The first chapter is the background of the subject; second chapter to esta

6、blish scheduling rules based on the actual production process of hot-rolled seamless steel pipe; Chapter three introduced Witness simulation software features and use Witness simulation software to establish scheduling simulation model; chapter four gives a practical example and data simulation expe

7、riment.Key Words:Hot-rolled seamless steel pipe; scheduling rules; Witness; simulation mod目 錄2.2調(diào)度規(guī)則建立 . 74實(shí)例分析 . 15 4.1生產(chǎn)實(shí)例 . 15 4.2數(shù)據(jù)試驗(yàn) . 16 4.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 . 18結(jié) 論 . 21參 考 文 獻(xiàn) . 23附 錄 1:英文參考文獻(xiàn) . 25附 錄 2:英文參考文獻(xiàn)翻譯 . 34在 學(xué) 取 得 成 果 . 41致 謝 . 42引 言當(dāng)今國內(nèi)外先進(jìn)鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)都采用煉鋼一連鑄熱軋一體化生產(chǎn)的工藝,而且 在逐步向連續(xù)高速的大型自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)轉(zhuǎn)變,鋼鐵生

8、產(chǎn)的特點(diǎn)決定了每個(gè)流程、每一 道加工工序都具有自己的環(huán)境和特點(diǎn),這要求每一臺(tái)機(jī)器設(shè)備都能夠滿足這些需求。在 生產(chǎn)過程中,資源的調(diào)度極為重要,就會(huì)影響機(jī)器設(shè)備利用率、導(dǎo)致鋼鐵生產(chǎn)效率低 下。因此鋼鐵生產(chǎn)要求必須合理安排生產(chǎn)順序,使加工設(shè)備得到有效利用,避免加工設(shè) 備的頻繁調(diào)整。盡量利用組批和排序?qū)⑾嗤?guī)格的鋼管批次進(jìn)行集中生產(chǎn),減少加工設(shè) 備的調(diào)整時(shí)間消耗,提高生產(chǎn)效率。然而目前,國內(nèi)很多鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度仍由計(jì)劃員憑借經(jīng)驗(yàn)手工完成。在資 源調(diào)度的過程中存在大量的時(shí)間、設(shè)備、人工等資源平衡問題,人工是很難保證這些生 產(chǎn)資源協(xié)調(diào)和平衡的,因此這也是影響生產(chǎn)效率的一個(gè)因素。現(xiàn)在信息技術(shù)和管理技術(shù)

9、 融合一體成為現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的控制核心,鋼鐵企業(yè)也通過這些信息技術(shù)來構(gòu)建生產(chǎn)調(diào)度 系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)集中優(yōu)化調(diào)度,一改往日純?nèi)斯び?jì)劃調(diào)度、生產(chǎn)效率低下的狀況。鋼管生產(chǎn)調(diào)度是最復(fù)雜的工業(yè)調(diào)度問題之一,它包括多個(gè)復(fù)雜生產(chǎn)工藝流程和產(chǎn)品 的復(fù)雜多樣性的調(diào)度問題,而各個(gè)具體的成產(chǎn)工序又都具有多生產(chǎn)實(shí)際的約束 14。而生 產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度不僅追求交貨按時(shí)完成生產(chǎn)計(jì)劃,也要求生產(chǎn)線設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行,生產(chǎn)原料 等資源得到最大化利用以及成本最小效率最高等多個(gè)項(xiàng)目標(biāo) 20。因此,以鋼管企業(yè)為背 景,針對(duì)多規(guī)格的鋼管生產(chǎn)調(diào)度,迫切需要科學(xué)的、可行的生產(chǎn)調(diào)度方案并進(jìn)一步構(gòu)建 對(duì)適合鋼管企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度模型。進(jìn)行這些鋼鐵上產(chǎn)調(diào)度研究具有

10、非常重要的實(shí)際意 義。1文獻(xiàn)綜述在鋼鐵行業(yè)中,熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)分為熱變形加工和鋼管的冷加工兩個(gè)過程,具 有品種規(guī)格繁多、生產(chǎn)工藝復(fù)雜的特點(diǎn) 23,這無疑增加了企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)調(diào)度的難 度。企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度是生產(chǎn)控制的關(guān)鍵,對(duì)有效完成合同計(jì)劃、提高生產(chǎn)效率具有 極其重要的意義。隨著現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)信息化的不斷深入,符合企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的算法和模 型為生產(chǎn)調(diào)度提供支持已成為迫切的需要。生產(chǎn)調(diào)度一直是學(xué)術(shù)界、企業(yè)界研究的熱點(diǎn) 問題,鋼鐵生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)調(diào)度更有其生產(chǎn)的特殊性和重要的實(shí)際應(yīng)用意義。近二十年來, 人們就一直在探索研究實(shí)際調(diào)度問題并已取得不錯(cuò)的成果,生產(chǎn)調(diào)度的研究也由理論研 究逐步轉(zhuǎn)向應(yīng)用研究階段

11、。許多國外鋼鐵企業(yè)如美國的加里廠、日本的五大鋼鐵公司 (新日鐵、住友、川琦、 日本鋼管和神戶鋼鐵 、韓國的浦項(xiàng)和鹿島鋼鐵廠、德國的蒂森等 1,一直在致力于建立 智能化的計(jì)算機(jī)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),它們的核心模塊就是生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度 2,使企業(yè)的生產(chǎn) 信息和管理信息有效結(jié)合,能夠?qū)ιa(chǎn)過程中的人力、財(cái)力和物力進(jìn)行統(tǒng)一管理,以減 少工序時(shí)間,提高設(shè)備利用率。實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理和智能生產(chǎn)從而降低成本,提高生產(chǎn)效率 和產(chǎn)品競爭力。1 日本 NKK 軟件公司NKK 軟件公司是一家專門從事鋼鐵工業(yè)應(yīng)用軟件開發(fā)的公司, Scheplan 生產(chǎn)調(diào)度 計(jì)劃系統(tǒng)就是由 NKK 軟件公司和日本鋼管京濱鋼鐵廠合作開發(fā)的。另外日本歌山

12、鋼鐵 廠和日本主友公司也合作開發(fā)了一套專家系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)作業(yè)調(diào)度計(jì)劃的編制工作。系統(tǒng)包 括高爐 -轉(zhuǎn)爐、轉(zhuǎn)爐 -連鑄、連鑄 -軋機(jī)的調(diào)度功能 1。該系統(tǒng)包括三個(gè)部分:生產(chǎn)計(jì)劃, 車間調(diào)度和作業(yè)控制。它實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)度,使用三個(gè)階段的戰(zhàn)略。規(guī)劃階段的微調(diào)度發(fā) 電,粗糙調(diào)度發(fā)電和機(jī)器沖突消除。該系統(tǒng)減少了調(diào)度經(jīng)驗(yàn),工藝和管理的約束,以及 調(diào)度規(guī)則,并在專家系統(tǒng)的知識(shí),并將其應(yīng)用于生成調(diào)度方案。它還采用了可視化的圖 形技術(shù)顯示調(diào)度方案,并允許方便的調(diào)度方案的修訂。它還保持動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)通過上線 的實(shí)際生產(chǎn)紀(jì)錄,并實(shí)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,確保生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化有效。2 韓國已經(jīng)開發(fā)的 CC-HCR 和 CC-DHCR 生產(chǎn)的一

13、體化生產(chǎn)管理系統(tǒng) 3。自 1993年以來,按揭成數(shù)不超過鋼鐵公司在美國已經(jīng)發(fā)展綜合規(guī)劃和調(diào)度系統(tǒng)。所有上述系統(tǒng) 的功能和特點(diǎn)可以概括如下。從轉(zhuǎn)換軋機(jī)的整個(gè)過程,他們可以創(chuàng)造直接上線大量生產(chǎn) 計(jì)劃,并迅速建立實(shí)時(shí)調(diào)度的時(shí)間表。物質(zhì)流異常發(fā)生時(shí),他們可以快速的動(dòng)態(tài)調(diào)整和 執(zhí)行改期。以高效的生產(chǎn)調(diào)度保證了鋼廠生產(chǎn)的正常運(yùn)行。3 光陽廠浦項(xiàng)制鐵(浦項(xiàng)制鐵和鋼鐵公司 3在光陽工廠約 70%的鋼材生產(chǎn)通過生 產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)來生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)的。它具有開發(fā) OPED 的全面進(jìn)程,調(diào)整和取消 HIPASS 的工作 規(guī)劃系統(tǒng)從而達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)和降低生產(chǎn)成本。 HIPASS 是一個(gè)實(shí)時(shí)生產(chǎn)調(diào)度和監(jiān)控系 統(tǒng),它可以處理大量生產(chǎn)

14、調(diào)度計(jì)劃長達(dá) 5天。它也不斷的實(shí)際紀(jì)錄通過上線生產(chǎn)動(dòng)態(tài)跟 蹤系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)計(jì)劃調(diào)整的生產(chǎn)調(diào)度。因此,任何不正常的生產(chǎn)情況下都可以調(diào)整 時(shí)間,以確保該計(jì)劃成功的收益。此外,澳大利亞 BHP 、德國曼內(nèi)斯曼鋼鐵公司、英國 Broner Group 等公司都有與 自己鋼鐵生產(chǎn)相適應(yīng)的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),并且應(yīng)用于它們自己的鋼鐵企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中。 中國的鋼鐵工業(yè)經(jīng)過五十多年的發(fā)展,鋼鐵產(chǎn)量在世界遙遙領(lǐng)先,逐步轉(zhuǎn)向資源密 集型、知識(shí)和技術(shù)密集轉(zhuǎn)移。但是,國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)管理依舊落后于發(fā)達(dá)國家,國 內(nèi)鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)劃和生產(chǎn)管理中的大部分都是由手工完成,不僅生產(chǎn)計(jì)劃不準(zhǔn)確, 浪費(fèi)人力,自動(dòng)化水平受到很大限制。

15、隨著市場的發(fā)展,提高企業(yè)競爭力的需要,許多 國內(nèi)大型鋼致力于發(fā)展公司計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS 12。國內(nèi)鋼鐵企業(yè),如寶鋼 和其他信息和 CIMS 建設(shè)的一部分, ERP 已初見成效。1 基于規(guī)則的生產(chǎn)調(diào)度模型,在我國北方某鋼鐵集團(tuán)的 CIMS 工程中得到了實(shí)際應(yīng) 用 1,用以實(shí)現(xiàn)集成化的生產(chǎn)調(diào)度,提高計(jì)劃調(diào)度的效率、合理性。該鋼廠原來生產(chǎn)很 大程度上依賴人工調(diào)度,由于缺乏一個(gè)全局性進(jìn)度計(jì)劃指導(dǎo),使得鋼廠制定的生產(chǎn)計(jì)劃 經(jīng)常不能夠按照規(guī)定來完成生產(chǎn),讓加工設(shè)備的生產(chǎn)能力大打折扣。后來基于目前的生 產(chǎn)現(xiàn)狀,建立一個(gè)綜合性的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化的生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度集中統(tǒng)一。 一改往日調(diào)度困難局

16、面,使得生產(chǎn)計(jì)劃順利完成,取得了良好的調(diào)度效果。2 天津鋼管公司生產(chǎn)熱軋無縫鋼管生產(chǎn)的產(chǎn)量巨大,其鋼管生產(chǎn)過程分為煉鋼連 鑄、軋管和管加工三個(gè)階段 11。在充分調(diào)研了解熱軋無縫鋼管生產(chǎn)工藝特點(diǎn)需求后,建立熱軋無縫鋼管生產(chǎn)調(diào)度的算法和模型。通過該模型將生產(chǎn)調(diào)度規(guī)則與計(jì)劃排產(chǎn)、資源 調(diào)度有效結(jié)合,建立了軋管 - 管加工集成生產(chǎn)調(diào)度模型。該模型在實(shí)際運(yùn)用中取得了良 好的效果并實(shí)現(xiàn)了熱軋無縫鋼管生產(chǎn)調(diào)度的優(yōu)化。3 我國某擁有四十多年鋼管生產(chǎn)歷史的鋼管公司,針對(duì)無縫鋼管生產(chǎn)的特點(diǎn),提出 了建立無縫鋼管生產(chǎn)調(diào)度的仿真模型。將仿真模型分為功能模塊,控制模塊,建立一個(gè) 鋼管生產(chǎn)系統(tǒng)仿真模型,該系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)布

17、局作了分析,深入研究了該廠物流、能量 流和信息流的運(yùn)動(dòng)及其相互影響,從而實(shí)現(xiàn)無縫鋼管生產(chǎn)調(diào)度的優(yōu)化。4 上海寶山鋼鐵公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一些鋼管生產(chǎn)線的科學(xué)只能調(diào)度,并引進(jìn)國外 CC-HCR 生產(chǎn)的一體化生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)入第三階段的發(fā)展項(xiàng)目 3。其他鐵和鋼企業(yè),如武鋼 鋼鐵公司,上鋼鋼鐵公司,濟(jì)南鋼鐵廠,本溪鋼鐵公司也采取或即將采取這些新系統(tǒng) 10。采用新的方案來實(shí)現(xiàn)綜合生產(chǎn)實(shí)際調(diào)度問題。規(guī)劃和調(diào)度是生產(chǎn)管理中的關(guān)鍵功 能,只有合理性生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng),才可以使鋼管生產(chǎn)調(diào)的智能化度完全實(shí)現(xiàn)。2問題描述2.1問題描述要從流程復(fù)雜、工序繁多的熱軋無縫鋼管生產(chǎn)中提取生產(chǎn)調(diào)度規(guī)則須從生產(chǎn)實(shí)際出 發(fā),了解熱軋無縫鋼管

18、的生產(chǎn)流程和各道工序的特點(diǎn)。本文采取了以某鋼廠的熱軋無縫 鋼管生產(chǎn)工藝流程位樣本,針對(duì)其具體的生產(chǎn)流程提取論文所需的信息。無縫鋼管的熱軋生產(chǎn)工藝流程描述如下:機(jī)器將切成定尺的管坯經(jīng)環(huán)形爐加熱后, 用定心機(jī)定心,送到穿孔機(jī),軋制成空心的毛管,然后進(jìn)入空心坯減徑機(jī),將毛管減徑 為一定規(guī)格的空心坯,將插有鋅棒的空心坯,送入連軋機(jī)軋制成一定規(guī)格的荒管,對(duì)荒 管進(jìn)行再加熱處理后變成光管,最后由張力減徑機(jī)進(jìn)行減徑,經(jīng)減徑后的鋼管,冷卻到 常溫下進(jìn)行切頭、定尺和鋸斷等進(jìn)入精整工序 15。熱軋無縫鋼管生產(chǎn)基本流程為:管坯 加熱穿孔軋管均整再加熱張力定徑矯直加工探 傷成品,一共 9道工序 17。流程圖如圖 2-

19、1: 圖 2-2熱軋無縫鋼管生產(chǎn)流程圖無縫鋼管的生產(chǎn)針對(duì)其不同的工業(yè)用途而形成了各種不同的規(guī)格,而針對(duì)這些不同 規(guī)格的無縫鋼管的生產(chǎn)也形成了不同的工藝流程。但總體上熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)工藝流 程包括管坯軋前準(zhǔn)備、管坯加熱、穿孔、軋制、定減徑和鋼管冷卻、精整等幾個(gè)基本工 序,其中熱軋無縫鋼管生產(chǎn)的一般主要變形工序有三個(gè):穿孔、軋管和定減徑 19;其各 自的工藝目的和要求為:1 加熱:管坯加熱爐為可旋轉(zhuǎn)的環(huán)形加熱爐,從熱工控制上將爐子從圓周方向上分成 若干控制區(qū),依次形成預(yù)熱段、加熱段、均熱段 17?？梢詫?duì)各種類型的管坯進(jìn)行加 熱和保溫。它可以對(duì)管坯進(jìn)行批量處理。2 穿孔:在無縫鋼管生產(chǎn)中 , 穿孔

20、工序的作用是將實(shí)心的管坯穿成空心的毛管,在這一 過程中管坯形成了基本的毛管。穿孔是一個(gè)逐個(gè)加工的過程,加工時(shí)間也因鋼管鋼 級(jí)、壁厚不同而不同。3 軋管:將厚壁的毛管變?yōu)楸”?接近成品壁厚的荒管;我們可以視其為定壁,即 根據(jù)后續(xù)的工序減徑量和經(jīng)驗(yàn)公式確定本工序荒管的壁厚值 16。在軋管的過程中形 成具備一定的壁厚的鋼管,因此在調(diào)度中需要考慮鋼管的外徑、壁厚、鋼級(jí)等因 素。4 張力定徑:大圓變小圓,簡稱定徑,其主要作用是提高熱軋成品管的圓度和外徑精 度。此工序?qū)︿摴艿耐鈴?、壁厚都有?yán)格要求。5 矯直:矯直時(shí)鋼管螺旋前進(jìn),鋼管與矯直輥的螺旋接觸帶必須沿鋼管全長覆蓋,使 鋼管每一斷面均受到壓扁產(chǎn)生橢圓

21、效應(yīng),得到矯直效果。多個(gè)矯直輥均勻覆蓋鋼管 表面逐個(gè)加工,在生產(chǎn)調(diào)度是主要考慮外徑和鋼級(jí)這兩個(gè)因素。6 探傷:該工序采用漏磁探傷原理,漏磁探傷技術(shù)是根據(jù)鐵磁性材料外表面或內(nèi)表面 存在缺陷處產(chǎn)生漏磁的原理來檢測工件缺陷。要求探頭布置在沿鋼管圓周,與鋼管 外表面接觸形成一個(gè)沿鋼管縱向軸的磁力線的強(qiáng)磁場。設(shè)備的兩個(gè)探頭跟隨設(shè)備一 同繞鋼管旋轉(zhuǎn),每個(gè)探頭中的線圈平行于鋼管表面,一旦有缺陷存在線圈切割磁 橋,在線圈中便產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。工序中鋼管外徑是調(diào)度需要參考的主要因素。鋼管是軋鋼生產(chǎn)重要的產(chǎn)品之一,約占鋼材總產(chǎn)量的 8 %16 %。無縫鋼管的規(guī)格 和品種是多種多樣的,針對(duì)不同的用途產(chǎn)生了不同孔型,不

22、同外徑,不同壁厚,不同鋼 級(jí)等各類鋼管;而另一方面熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)工藝也極為復(fù)雜。無縫鋼管的品種繁多 和復(fù)雜工序無疑給無縫鋼管生產(chǎn)調(diào)度帶來了極大的困難。無縫鋼管不同于其他的一般鋼材,它的質(zhì)量比一般的更好也就要求更為嚴(yán)格,生產(chǎn) 環(huán)境更為復(fù)雜,再者其規(guī)格種類繁多,因此其調(diào)度更加復(fù)雜 18。熱軋鋼管調(diào)度問題實(shí)質(zhì) 是軋批的組合和排序問題 19。組批是把規(guī)格相同且生產(chǎn)環(huán)境相近的鋼管產(chǎn)品放在一起生 產(chǎn)稱為組批,即組批這樣可以減少產(chǎn)品間的轉(zhuǎn)產(chǎn)設(shè)備調(diào)整時(shí)間從而提高生產(chǎn)效率,軋批 組合需要考慮的鋼管主要參數(shù)有品種鋼級(jí)鋼種外徑壁厚和是否常化等因素 19。進(jìn)行鋼管 批次組批時(shí),需要根據(jù)鋼管生產(chǎn)的實(shí)際情況并確定出相

23、關(guān)的影響參數(shù),如:孔型、外徑 壁厚等,并將這些參數(shù)設(shè)定優(yōu)先級(jí),根據(jù)他們的先后順序來將最接近的產(chǎn)品批次組合在 一起生產(chǎn)。在建立規(guī)則的基礎(chǔ)上利用 Witness 仿真軟件建立相符的調(diào)度模型,探討模型性質(zhì), 并試著從多角度對(duì)模型進(jìn)行分析,盡可能采取不同方法對(duì)模型進(jìn)行求解并采用大量數(shù)據(jù) 對(duì)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)并采取適當(dāng)?shù)乃惴▽?duì)模型進(jìn)行求解和驗(yàn)證。通過 Witness 仿真 軟件實(shí)現(xiàn)該模型的仿真實(shí)驗(yàn)。完成基于規(guī)則的熱軋無縫鋼管調(diào)度仿真研究,最終獲得當(dāng) 前所有任務(wù)在全流程各設(shè)備上的調(diào)度結(jié)果,對(duì)比研究結(jié)果,對(duì)該問題做出合理結(jié)論,基 于規(guī)則的熱軋無縫鋼管調(diào)度模型,結(jié)合實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用,提高計(jì)劃調(diào)度的高效性、合

24、 理性。2.2調(diào)度規(guī)則建立熱軋無縫鋼管調(diào)度的關(guān)鍵是將鋼管生產(chǎn)批次進(jìn)行組批和生產(chǎn)排序。而這些實(shí)現(xiàn)組批 和排序的規(guī)則無疑成為了調(diào)度的核心。在此,本文結(jié)合以上的熱軋無縫鋼管生產(chǎn)工藝流 程圖及熱軋鋼管的工藝要求,設(shè)計(jì)出 7 條生產(chǎn)調(diào)度規(guī)則,如下:1 同孔型的鋼管產(chǎn)品必須安排在一起生產(chǎn),孔型是指鋼管的名義外徑(即 181 、235 、 291 mm 20。因?yàn)閺囊环N孔型轉(zhuǎn)到另外一種孔型的生產(chǎn),需要重新設(shè)置所有的 機(jī)器設(shè)備,因此應(yīng)盡量減少孔型之間的轉(zhuǎn)換以節(jié)約更換調(diào)整設(shè)備的時(shí)間,提高生產(chǎn)速 度。2 相同外徑和相似壁厚的鋼管產(chǎn)品應(yīng)盡量放在一起生產(chǎn),根據(jù)上文總結(jié)的穿孔、軋 管工序要求可知,更換產(chǎn)品規(guī)格是需要調(diào)整

25、設(shè)備,因此盡量減少設(shè)備調(diào)整時(shí)間消耗,提 高有效生產(chǎn)時(shí)間。3 需要在線?；匿摴墚a(chǎn)品應(yīng)盡量放在一起生產(chǎn),因?yàn)闊彳堜摴艿纳a(chǎn)很大一部分 的時(shí)間主要是用于加熱、保溫、制冷等工藝,需要多次加熱的放在一起就可以很好的利 用旋轉(zhuǎn)加熱爐。4 在上條規(guī)則的基礎(chǔ),不需在線?；漠a(chǎn)品應(yīng)該優(yōu)先在線?；漠a(chǎn)品,需要在線常 化的合同應(yīng)盡量安排在每個(gè)孔型生產(chǎn)計(jì)劃的后期 21,即不需要在線?；漠a(chǎn)品優(yōu)先加 工,需要在線?；漠a(chǎn)品放在后面后加工。這主要是因?yàn)樗麄兯枰臒崽幚砉ば虿惶?一樣。5 鋼級(jí)相同的鋼管批次應(yīng)放在一起生產(chǎn),并且鋼管批次的鋼級(jí)應(yīng)逐漸變化,即保證 曲線平滑避免驟變。一方面變化劇烈會(huì)加大設(shè)備調(diào)整難度。而煉鋼廠

26、通常按照鋼級(jí)進(jìn)行 組批排序生產(chǎn);另一方面不同鋼級(jí)鋼管生產(chǎn)過程中所需要設(shè)置的具體軋制表參數(shù)也不一 樣。6 相鄰批次產(chǎn)品的外徑應(yīng)該逐漸變化,避免劇烈的變化浮動(dòng)。由上文的工藝特點(diǎn)及 需求可知,探傷設(shè)備附在鋼管管身周圍,當(dāng)外徑變化使,探傷設(shè)備也隨之變化。7 鋼管的壁厚也是一個(gè)調(diào)度應(yīng)該考慮的非常重要的因素,在同一孔型排序中,熱軋 鋼管生產(chǎn)應(yīng)當(dāng)按照鋼管管壁先薄后厚的順序。因?yàn)殇摴苌a(chǎn)加工設(shè)備在加工厚壁管時(shí)容 易變形,若它繼續(xù)加工薄壁管,則容易損壞薄壁管 23。所以鋼管應(yīng)該按照先薄后厚的順 序進(jìn)行加工。由上文總結(jié)的熱軋鋼管生產(chǎn)特點(diǎn)及要求可知,下面 5個(gè)因素在對(duì)候選的鋼管產(chǎn)品進(jìn) 行組批和排序的過程中發(fā)揮著決定

27、性的作用:孔型、外徑、壁厚、鋼級(jí)和是否常化。但 是熱軋無縫鋼管的各道工序特點(diǎn)決定了這 5個(gè)因素所起作用的重要性是不同的。首先要 考慮的是孔型因素,因?yàn)楦鼡Q一次孔型時(shí)設(shè)備花費(fèi)的時(shí)間最長;接下來需要考慮的是在 線?；蛩?再者就是外徑和壁厚,他們的優(yōu)先級(jí)分別處于第三和第四。最后需要考慮 的因素是鋼級(jí),因?yàn)殇摷?jí)所涉及到的主要是鋼管的成分元素。根據(jù)上文描述建立的調(diào)度因素優(yōu)先級(jí)順序,可以建立實(shí)現(xiàn)熱軋鋼管生產(chǎn)調(diào)度步驟, 如圖 2-2: 圖 2-2基于規(guī)則熱軋鋼管生產(chǎn)調(diào)度步驟3基于 Witness 的熱軋鋼管調(diào)度模型3.1Witness 仿真軟件簡介Witness 是英國 Lanner 公司推出的系統(tǒng)仿真軟

28、件 26。該軟件對(duì)于離散事件的仿真 研究具有特別好的效果。 Witness 可以設(shè)計(jì)出各種建模元素,從而可以對(duì)自動(dòng)化制造系 統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬。它可以對(duì)仿真系統(tǒng)中的模型元素進(jìn)行調(diào)整、設(shè)置、時(shí)間、路徑信息和 模型優(yōu)化。該軟件還包括優(yōu)化模塊、虛擬現(xiàn)實(shí)模塊,從而對(duì)系統(tǒng)可進(jìn)行優(yōu)化分析和進(jìn)行 虛擬現(xiàn)實(shí)的情景描述。Witness 仿真軟件廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、服務(wù)業(yè)及物流等各領(lǐng)域,該仿真平臺(tái)可以為 各種行業(yè)建立自己流程的仿真模型。目前已被成功運(yùn)用于國際 3000多家知名企業(yè)的解 決方案項(xiàng)目,如 Airbus 公司的機(jī)場設(shè)施布局優(yōu)化、日產(chǎn)汽車 Nissan 的多車型多生產(chǎn)線 仿真解決方案、諾丁漢郡警察局通過仿真構(gòu)建

29、安全城市、?？松瓕?duì)卡特爾 Ras Laffan 港 口仿真、 Ford 汽車公司的工廠布局優(yōu)化和發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線優(yōu)化、 BAE SYSTEMS電氣公司 的流程改善、 Trebor Bassett公司的分銷物流系統(tǒng)規(guī)劃等 27。Witness 仿真軟件詳細(xì)功能介紹如下:1 模型 Witness 軟件使用與現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)相同的事物組成相應(yīng)的模型,通過運(yùn)行一定 的時(shí)間來模擬系統(tǒng)的績效 26。模型中的每個(gè)部件被稱之為“元素(Element ”。 這些元素包括零部件或?qū)嶓w(Part or Entities 、機(jī)器(Machine 、輸送鏈 (Conveyor 、緩沖區(qū)或倉庫(Buffer 、車輛(Vehicle

30、、軌道(Track 、勞動(dòng) 者(Labor 、路徑(Path 、模塊(Module 27。他們的種類和功能夠?yàn)橛脩艚?起各種所需要的仿真模型。2 可視化 Witness 軟件是一套優(yōu)秀的可視化建模與仿真工具,它可以將被仿真系 統(tǒng)的可視實(shí)體以實(shí)體的外形相似圖形顯示出來;在仿真運(yùn)行時(shí),它可以顯示原材 料、傳動(dòng)帶、加工機(jī)器、路徑、緩沖區(qū)等要素在系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)狀況。不僅可以建立 起與實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用相近的模型,而且可以實(shí)現(xiàn)模型的動(dòng)態(tài)可視化運(yùn)行。用戶可以觀 察到模型中實(shí)體元素的動(dòng)態(tài),如何加工、如何運(yùn)輸,達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)效果。3 Witness 軟件提供強(qiáng)大的 EXCEL 函數(shù)功能由于 Excel 對(duì)數(shù)據(jù)的處理十

31、分方便,因 此, Witness 提供了與 Excel 進(jìn) 行 交互的 許多函數(shù), 其中用 得 比 較多 的 是 XLReadArray( 函數(shù)和 XLWriteArray( 函數(shù) 26。 XLReadArray( 函數(shù)用來將 EXCEL 工作表中某些區(qū)域的數(shù)據(jù)讀給 Witness 的變量或變量數(shù)組; XLWriteArray( 函數(shù)用來將 Witness 的變量或變量數(shù)組的值寫入 EXCEL 中去。4 數(shù)據(jù)分析 Witness 軟件具備定義基本元素功能和設(shè)置加工時(shí)間、進(jìn)出規(guī)則、復(fù) 雜函數(shù)等實(shí)際生產(chǎn)的信息。 Witness 能夠在這些系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)上對(duì)模型中的元素 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析功能,

32、能生產(chǎn)相應(yīng)的需要的圖形報(bào)表。3.2仿真調(diào)度模型根據(jù)上文確立的熱軋無縫鋼管生產(chǎn)基本流程為:管坯加熱穿孔軋管均整 再加熱張力定徑矯直加工探傷成品,熱軋無縫鋼管生產(chǎn)共需要經(jīng)過 9此加 工。運(yùn)用 Witness 軟件來建立模型,鋼管原料管坯在 Witness 軟件中由元素 Part 表示, 這里命名為 gangguan ;每道工序可設(shè)立一個(gè)加工機(jī)器 Machine ,每一個(gè)加工的機(jī)器 Machine 命名為相對(duì)應(yīng)的工序名稱如:jiare 、 zhaguan 等加工名稱;最后每個(gè)加工機(jī)器 Machine 之間的鏈接通過 Witness 軟件的 Conveyor 來實(shí)現(xiàn)。于是確立基本元素后,可根 據(jù)流程圖

33、建立起熱軋無縫鋼管生產(chǎn)的仿真模型實(shí)體圖,如下圖圖 3-1所示: 圖 3-2熱軋無縫鋼管生產(chǎn)的仿真模型實(shí)體圖模型建立完成后,需要定義元素變量和出入規(guī)則。輸入規(guī)則控制零部件或者流體進(jìn)入在系統(tǒng)中的流動(dòng)過程。 例如, 一臺(tái)加工機(jī)器要 啟動(dòng)的話,會(huì)按照輸入規(guī)則輸入或獲取零部件來進(jìn)行加工運(yùn)轉(zhuǎn) 29。輸出規(guī)則控制著當(dāng)前加工機(jī)器中的零部件的數(shù)量和指定輸出的目的地信息等。 一臺(tái)有輸出規(guī)則的加工機(jī)器完成對(duì)原料的加工后,把加工過的零部件輸出包含數(shù)量 和輸出目的地等路線信息。根據(jù)熱軋無縫鋼管的實(shí)際生產(chǎn)流程圖可設(shè)置出入規(guī)則如下:Machine1和 Machine5是加熱和再加熱工序,可以對(duì)原材料 Part 進(jìn)行批處理一

34、次可 加工多個(gè)部件,因此他們的屬性設(shè)置為 batch ,而其他加工機(jī)器基本都是一次處理一個(gè) 部件,屬性設(shè)置為 single 。Conveyor 傳送帶同樣需要設(shè)置起路徑長短,最大容量及加工時(shí)間,這里將 8個(gè)傳送 帶 Conveyor 統(tǒng)一設(shè)置為容量:10,運(yùn)輸時(shí)間:2min 。設(shè)置規(guī)則如圖 3-3所示: 圖 3-4元素部件定義進(jìn)出規(guī)則是 Witness 模擬仿真最關(guān)鍵的因素,這個(gè)關(guān)系到實(shí)際生產(chǎn)是如何運(yùn)作,如 何進(jìn)行的。因?yàn)楸疚闹敖o出的熱軋無縫鋼管生產(chǎn)實(shí)例中,列出了從 A 到 I 的 9個(gè)待加 工生產(chǎn)鋼管批次,所以尤其是在第一個(gè)加工機(jī)器 Machine1加熱工序上需要設(shè)置好這 9個(gè)鋼管批次 P

35、art 的進(jìn)出順序和加工時(shí)間。第一個(gè)加工機(jī)器 Machine1加熱工序按上文給出的實(shí)例調(diào)度順序 C-D-E-H-A-G-I-B-F 設(shè)置為機(jī)器類型 type :batch ;機(jī)器加工數(shù)量 number :1;進(jìn)入規(guī)則:seqence 命令語句 如下: 將所有加工設(shè)備設(shè)置進(jìn)出規(guī)則為先進(jìn)先出(FIFO 規(guī)則,所以后面其他加工機(jī)器的 設(shè)置只需指定 PULL 或 PUSH 的 Location 位置即可按照預(yù)先設(shè)置的調(diào)度規(guī)則來進(jìn)行試 驗(yàn)。 圖 3-5其他加工部件出入規(guī)則掌握 Witness 規(guī)則輸入后,可依次對(duì)加工部件進(jìn)行定義和規(guī)則設(shè)置,使各個(gè)加工部 件都能按照預(yù)定的規(guī)則完成其在模擬流程中的工序。最終

36、形成一個(gè)整體可控制的流程圖 如圖 3-6所示:圖 3-7模型的功能及說明將上述所有參數(shù)定義和出入規(guī)則建立完成以后,熱軋鋼管的 Witness 仿真模型正式 建立成功。如圖 3-8所示: 圖 3-9 基于 Witness 的熱軋鋼管生產(chǎn)仿真模型 4實(shí)例分析4.1生產(chǎn)實(shí)例本文課題仍以某鋼廠熱軋無縫鋼管生產(chǎn)為例,給出一個(gè)實(shí)例來進(jìn)一步說明和應(yīng)用上 文為熱軋無縫鋼管生產(chǎn)調(diào)度所建立的規(guī)則。 實(shí)例中(表 4-1列出某鋼廠要生產(chǎn)的 9個(gè)批次的無縫鋼管:A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 、 G 、 H 、 I ,從表中鋼管規(guī)格數(shù)據(jù)可知 9個(gè)生產(chǎn)批次的鋼管屬于 9個(gè)不同類型。那么 依照本文所建立的熱軋鋼

37、管調(diào)度規(guī)則,可以這樣進(jìn)行組批和排序:第一優(yōu)先級(jí),孔型 181的批次要優(yōu)先于孔型 235的批次;第二考慮因素實(shí)在同一孔型中需要在線?；呐?次放在后面;第三考慮參數(shù)是外徑和壁厚,相同的盡量排在一起,而且外徑和壁厚都應(yīng) 該遵從數(shù)值小到大的順序;最后需要考慮一下鋼級(jí),在前面的這些規(guī)則基礎(chǔ)上鋼級(jí)應(yīng)該 按照 J-L-K-N-P-Q 的字母順序且數(shù)值也是遵循有小到大的順序。那么最終得出表一組批 和排序后的生產(chǎn)批次順序:C-D-E-H-A-G-I-B-F 即表 4-2所示。對(duì)待加工鋼管批次進(jìn)行組批和排序后,制定出他們的每道工序的加工組和順序安 排,比如說孔型外徑相同的批次(如 CDEH 和 AGIBF 兩種

38、規(guī)格外徑在加熱時(shí)安排在 兩個(gè)組批;而進(jìn)一步在穿孔、軋管、均整加工時(shí)根據(jù)外徑和壁厚又將 CDEH 分為 CD 和 EH 兩個(gè)組批進(jìn)行加工;在加熱則主要依據(jù)是否在線?；瘉磉M(jìn)行組批;以此類推。根據(jù) 每道工序所涉及到得關(guān)鍵因素來分層組批和排序,層層分解和重組排序是基于規(guī)則的調(diào) 度的主要方法步驟。將表 4-2實(shí)例基于規(guī)則調(diào)度用甘特圖來表示如下:圖 4-1基于規(guī)則調(diào)度后的甘特圖4.2數(shù)據(jù)試驗(yàn)在熱軋鋼管的 Witness 仿真模型正式建立成功后,可以開始進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)。我 們需要通過所建立的生產(chǎn)模型結(jié)合所涉及的調(diào)度規(guī)則來運(yùn)行這個(gè)生產(chǎn)流程,這樣才能夠 通過數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的有效性。整個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)的過程及實(shí)現(xiàn)步

39、驟將按照下圖 4-2來逐步進(jìn)行: 圖 4-2仿真模型運(yùn)行邏輯圖這樣我們就可以將預(yù)先制定好的熱軋鋼管生產(chǎn)各工序加工時(shí)間表導(dǎo)入到熱軋鋼管的 Witness 仿真模型中,并將 Witness 仿真模型模擬生產(chǎn)運(yùn)行的數(shù)據(jù)寫回到 EXCEL 表中。 圖 4-3圖 Witness 軟件數(shù)據(jù)交互設(shè)置規(guī)則通過 EXCEL 交互功能之后,我們需要定義表中各個(gè)機(jī)器的加工時(shí)間,熱軋鋼 管設(shè)備的工作時(shí)間長短也因孔型不同而存在差異,如表 4-3所示: 在熱軋鋼管的 Witness 仿真模型數(shù)據(jù)可以成功導(dǎo)入導(dǎo)出后,開始進(jìn)行最終得熱軋無 縫鋼管生產(chǎn)模擬數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)如圖 4-4所示: 圖 4-4運(yùn)行中的熱軋鋼管的 Witness

40、 仿真模型試驗(yàn)中模擬的熱軋鋼管生產(chǎn)調(diào)度的生產(chǎn)批次完成后停止試驗(yàn)運(yùn)行,可自動(dòng)得到實(shí)驗(yàn) 中的數(shù)據(jù)結(jié)果。將模擬實(shí)驗(yàn)熱軋鋼管的 Witness 仿真模擬實(shí)驗(yàn)最后導(dǎo)出生產(chǎn)數(shù)據(jù)如下表 4-4所示: 4.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析基于規(guī)則的熱軋無縫鋼管調(diào)度仿真實(shí)驗(yàn)完成后并得到了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果。從世模擬生 產(chǎn)的數(shù)據(jù)可知最終實(shí)例中 9個(gè)生產(chǎn)批次的總時(shí)間為 704分鐘約 12個(gè)小時(shí)?？梢哉f 9個(gè) 鋼管生產(chǎn)批次在 12個(gè)小時(shí)內(nèi)生產(chǎn)完成的結(jié)果還是比較理想的。本文將仿真實(shí)驗(yàn)中的機(jī)器加工時(shí)間進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)得到如下表 4-5結(jié)果: 從上表可以看出整個(gè)熱軋無縫鋼管生產(chǎn)仿真模擬過程中,總的生產(chǎn)時(shí)間為 704分 鐘,其中加熱工序總時(shí)間 574分

41、鐘,占整個(gè)生產(chǎn)的 80%;而其它穿孔、軋管等工序都是 快速完成,生產(chǎn)時(shí)間極短,這些都是熱軋鋼管生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)所決定的。加熱工序是熱 軋鋼管生產(chǎn)流程中需要時(shí)間最長的工序,能有效安排利用加熱工序可以縮短整個(gè)生產(chǎn)的 時(shí)間。 圖 4-6加工機(jī)器時(shí)間忙閑統(tǒng)計(jì)圖由第二章節(jié)中的熱軋無縫鋼管生產(chǎn)工藝流程介紹中可知,熱軋鋼管的生產(chǎn)出了加熱 需要很長的時(shí)間外,加工機(jī)器在根據(jù)鋼管規(guī)格不同而調(diào)整的時(shí)間也是需要消耗很多時(shí) 間,那么有效的調(diào)度實(shí)現(xiàn)組批和排序后,可以減少這些機(jī)器的調(diào)整時(shí)間從而減少生產(chǎn)總 時(shí)間。從熱軋鋼管生產(chǎn)工藝中得到實(shí)例中 AI各個(gè)批次之間的機(jī)器調(diào)整的時(shí)間見表 4-6所示: 基于規(guī)則的熱軋無縫鋼管調(diào)度仿真實(shí)

42、驗(yàn)中的調(diào)度后生產(chǎn)順序?yàn)?C D E H A G I B F 此順序?qū)?yīng)的生產(chǎn)時(shí)間為:1.0 1.0 1.0 3.4 1.0 1.0 1.1 1.0 調(diào)度后總的時(shí)間消耗為:10.5h 。該調(diào)度結(jié)果比按照原批次順序生產(chǎn)節(jié)省了 5.4h (原批次順序生產(chǎn)設(shè)備調(diào)整消耗時(shí)間為 15.9h 。綜上所述,本文基于規(guī)則的熱軋無縫鋼管調(diào)度仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果既可以有效利用熱軋鋼 管生產(chǎn)加工設(shè)備,還可以有效減少不同規(guī)格鋼管生產(chǎn)間設(shè)備調(diào)整的時(shí)間消耗。該基于規(guī) 則的熱軋無縫鋼管調(diào)度仿真實(shí)驗(yàn)是有效可行的。結(jié) 論本文以熱軋無縫鋼管生產(chǎn)過程為背景,針對(duì)熱軋鋼管生產(chǎn)過程中多規(guī)格、多批次的 調(diào)度問題展開研究,從某無縫鋼管廠的實(shí)際生產(chǎn)流

43、程出發(fā),進(jìn)而獲得基于規(guī)則的熱軋無 縫鋼管調(diào)度方法。具體研究成果包括以下三個(gè)方面:1 熱軋鋼管生產(chǎn)調(diào)度規(guī)則設(shè)計(jì)。基于規(guī)則的調(diào)度被認(rèn)為是一種很實(shí)用的調(diào)度方法, 但是調(diào)度規(guī)則的設(shè)計(jì)是該調(diào)度方法的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),無縫鋼管因?yàn)槠湟?guī)格、批次各不相同 而顯得更復(fù)雜。本文深入了解分析熱軋鋼管生產(chǎn)的各道工序特點(diǎn),尋找這些工序中與生 產(chǎn)調(diào)度密切相關(guān)的因素,并將這些因素具體化、清晰化,最終提煉出 7條調(diào)度規(guī)則。為 了這些規(guī)則較好的能夠應(yīng)用與實(shí)際生產(chǎn)中,本文還將這 7條調(diào)度規(guī)則設(shè)立高低優(yōu)先級(jí), 建立了實(shí)現(xiàn)組批和排序調(diào)度的步驟流程。2 在建立熱軋鋼管調(diào)度規(guī)則的基礎(chǔ)上,本文還給出了一個(gè)調(diào)度實(shí)例,并且成功地將 該調(diào)度規(guī)則應(yīng)用到

44、實(shí)例中,這從某種程度上說明該規(guī)則的可行性。3 基于 Witness 的熱軋鋼管調(diào)度模型設(shè)計(jì)并完成數(shù)據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)。 Witness 仿真軟件廣 泛應(yīng)用于制造業(yè)、服務(wù)業(yè)及物流等各領(lǐng)域,該仿真平臺(tái)可以為各種行業(yè)建立自己流程的 仿真模型。本文也創(chuàng)新性嘗試地將 Witness 仿真軟件運(yùn)用于無縫鋼管生產(chǎn)中建立與之對(duì) 應(yīng)的熱軋無縫鋼管生產(chǎn)仿真模型,最終將調(diào)度規(guī)則運(yùn)用其中并且進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)并進(jìn) 行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析以論證課題的正確性和有效性。本文雖然完成以上工作,但本文的研究依舊存在不足之處,諸多工作有待進(jìn)一步研 究,主要包括以下兩方面:1 本文雖然建立了熱軋無縫鋼管生產(chǎn)的調(diào)度規(guī)則并總結(jié)出調(diào)度實(shí)現(xiàn)的流程步驟,但

45、是它依舊是文字描述性語言,很難應(yīng)用到計(jì)算機(jī)調(diào)度系統(tǒng)中。下一步研究應(yīng)該將其調(diào)度 規(guī)則數(shù)字化,為規(guī)則中的各參數(shù)設(shè)置規(guī)則編碼并賦予不同的優(yōu)先級(jí)和權(quán)重,將無縫鋼管 產(chǎn)品批次系數(shù)轉(zhuǎn)化為不同的系數(shù),建立了一個(gè)多目標(biāo)數(shù)學(xué)規(guī)劃模型,并構(gòu)建有效的啟發(fā) 式算法,用于解決復(fù)雜的鋼管調(diào)度問題。2Witness 是一款功能強(qiáng)大的仿真軟件,可有效模擬各種生產(chǎn)實(shí)際問題。但是由于 時(shí)間和精力有限,本文只能對(duì) Witness 軟件進(jìn)行簡單的應(yīng)用, Witness 軟件功能沒有得到很好的實(shí)現(xiàn),有待進(jìn)一步應(yīng)用,對(duì)于熱軋鋼管生產(chǎn)調(diào)度模型有待進(jìn)一步設(shè)計(jì)改進(jìn)和運(yùn)行 優(yōu)化。使熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)模擬流程更接近實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境,讓基于規(guī)則的熱軋無

46、縫鋼 管調(diào)度仿真研究更具有科學(xué)性和有效性。參 考 文 獻(xiàn)1龐新富 , 俞勝平 . 鋼鐵企業(yè) MES 中的計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng) . 管理信息化 N. 東北大學(xué) .2006. 2周永良 , 劉瀏 , 何平 , 劉錕 , 賀慶 . 煉鋼廠計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀 J.鋼鐵研 究 .2003,(5.3Lixin Tang,Jiyin Liu. A review of planning and scheduling systems and methods for integrated steel productionJ. 2000,(44鐘海嫣 , 霍佳震 . 鋼管冷區(qū)生產(chǎn)調(diào)度的一種啟發(fā)式算法 J.工業(yè)

47、工程與管理 .2008, (2. 5Ouelhadj D. A multi2agent system for the integrated dynamicscheduling of steel production D . Nottingham: University of Nottingham ,2003.6夏文明 , 李國富 . 資源調(diào)度問題研究綜述 J.機(jī)電工程 . 2009,26(7.7Jacob L T,Wright J R,Cobb. A Optimal Inter Process Steel Production SchedulingJ .1988 8Balas E,Martin

48、 C. Combinatorial Optimization in Steel Rolling.19919於春月 , 王成恩 , 曲蓉霞 . 中厚板熱軋生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化方法 . 自動(dòng)化學(xué)報(bào) N. 2010,36(2. 102011年中國無縫鋼管市場深度調(diào)研分析及發(fā)展趨勢預(yù)測報(bào)告 R. 研究部 . 2011. 11劉曉冰 , 鋼鐵企業(yè)集成化生產(chǎn)調(diào)度模型的研究 J. 微處理機(jī) .2007.(2.12劉曉冰 , 王順寶 , 蒙秋男 . 薄洪光鋼鐵企業(yè)集成化生產(chǎn)調(diào)度模型的研究 J.計(jì)算 機(jī) .2007,(2.13李建祥 , 唐立新 , 吳會(huì)江 . 無縫鋼管集成生產(chǎn)調(diào)度模型 N.東北大學(xué)學(xué)報(bào) .2004,(

49、12. 14龐新富 , 俞勝平 , 劉煒 , 鄭秉霖 , 柴天佑 . 煉鋼連鑄動(dòng)態(tài)智能調(diào)度系統(tǒng)的研究與開發(fā) J.控 制工程 .2005,(6.15雙遠(yuǎn)華 . 現(xiàn)代無縫鋼管生產(chǎn)技術(shù) M.北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2009.16嚴(yán)澤生 . 現(xiàn)代熱軋無縫鋼管生產(chǎn) M. 北京 :冶金工業(yè)出版社 ,2010.17天津鋼管集團(tuán) . 無縫鋼管生產(chǎn) (全書 M.無縫鋼管生產(chǎn)培訓(xùn)教材 .2008.18陳曉慧 , 柳景波 . 無縫鋼管生產(chǎn)的多規(guī)則調(diào)度仿真優(yōu)化研究 J.機(jī)械 .2011,12(3819李建祥 , 唐立新 , 吳會(huì)江 , 龐哈利 . 基于規(guī)則的熱軋鋼管調(diào)度 J.鋼鐵 .2004,9(3920李琳 ,

50、霍佳震 . 基于均衡排產(chǎn)規(guī)則的鋼管生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度 J. 工業(yè)工程與管理 .2009,14(4. 21唐立新 , 張國范 , 楊自厚 , 王夢光 . 熱軋鋼管軋批排序模型及算法 J.鋼鐵 .1999,(4.22李建祥 , 唐立新 , 龐哈利 , 王夢光 . 熱軋無縫鋼管排產(chǎn)計(jì)劃研究 J.控制與決策 .2004,19(2. 23李建祥 , 唐立新 , 龐哈利 . 熱軋無縫鋼管生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃研究 . 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào) N.2003,15(9. 24李耀華 . 熱軋生產(chǎn)計(jì)劃與板坯庫優(yōu)化管理模型及算法研究 D.大連理工大學(xué) .2006. 25王建華 , 黃賢鳳 .WITNESS仿真在工業(yè)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

51、 J.科技信息 .2010. 26北京惠特尼斯科技發(fā)展有限公司 .Witness 仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 . 2007.27李亮亮 . 基于 Witness 的供應(yīng)鏈庫存系統(tǒng)仿真優(yōu)化 D.東北大學(xué) ,2011.28高瑋 . 基于 WITNESS 的集裝箱碼頭物流系統(tǒng)建模與仿真 D.武漢理工大學(xué) .2003. 29龔波 . 基于 WITNESS 的生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真研究 D. 武漢理工大學(xué) .2008.30趙月霞 , 楊建明 . 基于 Witness 的隨機(jī)庫存系統(tǒng)仿真研究 D. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) .2009 31吳媛媛 , 余海明 , 吳隆 . 基于 WITNESS 的看板生產(chǎn)系統(tǒng)建模仿真與優(yōu)化研究 J.現(xiàn)

52、代生 產(chǎn)與管理技術(shù) .2008,432霍佳震 , 鐘海嫣 , 吳群 , 劉桂林 . 鋼管生產(chǎn)調(diào)度中可中斷 Job-Shop 問題的數(shù)學(xué)模型 N.系 統(tǒng)仿真學(xué)報(bào) .2009,20(ll33Hamdy Elwany,Mohamed Shouman,Mohamed Abou-Ali. Production Scheduling Techniques A ReviewJ34LoPeZ L, Carter W, Gendreau . The hot Strill Production Scheduling Problem.A tabu Search aPProachJ. European of Oper

53、atzon ReSearch,1998, 106; 317-335.35Tamaru R, agai , SynchroniZed Scheduling method in manufacturing Steel SheetS J. I ORS, 1998, 5 ( 3 ;189-199.附 錄 1:英文參考文獻(xiàn)Production Scheduling Techniques A ReviewHamdy Elwany, Mohamed Shouman, Mohamed Abou-Ali1. MODERN PRODUCTION SCHEDULING APPROACHESScheduling pr

54、oblems arise, in many fields, of human activity. Some of them are inherently easy and as a matter of fact, many scheduling problems are intrinsically very hard. These concerned scheduling problems are generally NP-hard, that is, it is probably impossible to secure optimal solutions using fast algorithms (Parker 1955. It may be possible to formulate these problems as integer or disjunctive programs, but solving them to optimality