鋼廠物流優(yōu)化中的爐機匹配問題研究

1報告內(nèi)容可行性論證和進度支配課題學(xué)術(shù)和好用意義國內(nèi)外探討現(xiàn)狀課題探討目的與內(nèi)容技術(shù)路途擬解決的關(guān)鍵問題鋼廠物流優(yōu)化中的爐機匹配問題探討2課題學(xué)術(shù)和好用意義21世紀的鋼鐵工業(yè)面臨的是一種最新形式的綜合性挑戰(zhàn),它包括了經(jīng)營成本、產(chǎn)品質(zhì)量與性能、生產(chǎn)效率與合理規(guī)模、能耗與過程排放、環(huán)境與生態(tài)等多目標群優(yōu)化。物流探討以系統(tǒng)的整體優(yōu)化為前提，從提高系統(tǒng)總生產(chǎn)率的目標動身，統(tǒng)籌分析、合理布置、尋求最佳的設(shè)計和改善方案，在降低消耗和生產(chǎn)成本、改善物流、改進空間的利用、縮短生產(chǎn)周期等方面起著關(guān)鍵作用。爐機匹配問題,指的是轉(zhuǎn)爐到鑄機的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的連接匹配問題。爐機匹配的原則要求煉鋼工序和連鑄工序之間確立明確的對應(yīng)關(guān)系，對應(yīng)關(guān)系依據(jù)轉(zhuǎn)爐和連鑄工序的生產(chǎn)實力和生產(chǎn)周期確定。3課題學(xué)術(shù)意義該課題對于鋼廠物流優(yōu)化供應(yīng)了新的探討思路——結(jié)合了鋼廠實際的數(shù)據(jù)分析、人工閱歷與計算機仿真和人工智能技術(shù)，既提高了模型的針對性與好用性，又對人工智能技術(shù)在鋼廠物流優(yōu)化方面的應(yīng)用進行了探究，為涉及爐機匹配問題的鋼廠物流優(yōu)化探討供應(yīng)了幫助。對煉鋼生產(chǎn)物流的探討有助于發(fā)覺煉鋼—連鑄生產(chǎn)的物流和需求平衡問題，診斷生產(chǎn)中的瓶頸和關(guān)鍵路徑，優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)運行和調(diào)度方案，以提高設(shè)備利用率提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能降耗、降低成本，最終實現(xiàn)提高企業(yè)競爭力的目標。4課題好用意義攀鋼集團是中國西部最大的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，也是中國最大的釩鈦產(chǎn)品生產(chǎn)基地，但由于提釩煉鋼廠鐵水原料處理區(qū)、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)冶煉區(qū)、連鑄生產(chǎn)澆鑄區(qū)分布在一狹長區(qū)域內(nèi)，其生產(chǎn)工藝比一般冶煉工藝困難，其產(chǎn)品品質(zhì)規(guī)格多，質(zhì)量要求高，車間布局受地形地勢影響，生產(chǎn)流程困難，約束條件多，使得生產(chǎn)組織和生產(chǎn)運行難度很大。通過對煉鋼廠現(xiàn)有以及擬改造后的生產(chǎn)流程的分析調(diào)研，建立全流程物流優(yōu)化模型，用于分析提釩煉鋼廠生產(chǎn)組織特點，從物流運行優(yōu)化的角度提出多種爐機匹配模式，用于制定從鐵水進廠直至鑄機澆鑄的生產(chǎn)作業(yè)支配，為實現(xiàn)全流程物流在線優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。5國外探討現(xiàn)狀方法實例目標效果最優(yōu)化方法神戶煉鐵廠的原料運輸船運行計劃系統(tǒng)

編制原料運輸船運行計劃提高工作效率，降低運輸費用，提高原料場地利用率

約束邏輯規(guī)劃

千葉煉鐵廠的原料場地作業(yè)計劃系統(tǒng)

編制日間作業(yè)計劃

縮短了編制計劃時間，減少了作業(yè)次數(shù)，并能精確地把握原料庫存分枝定界和模糊規(guī)劃神戶煉鋼廠的鐵水調(diào)度系統(tǒng)

編制魚雷運鐵車和機車計劃

提高鐵水輸送效率，運鐵車的往返次數(shù)，減少熱損失，實現(xiàn)鐵水熱裝熱送，減輕了操作人員的勞動強度

最短路徑知多煉鋼廠的鋼坯場地物流系統(tǒng)自動運輸車運行路線減少叉車搬運作業(yè)，降低運輸費用，增加了鋼坯的存儲量6國外探討現(xiàn)狀方法實例目標效果面向?qū)ο笏枷朊绹撀?lián)將系統(tǒng)分解成若干類對象，把具有相似功能和行為的實體歸并為一類對象，每個對象類之間按照消息的傳遞關(guān)系連接起來。Anglani基于UML建模語言和ARENA過程仿真語言，利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)建立了柔性制造系統(tǒng)的仿真模型開發(fā)環(huán)境―UMSIS，從而將概念模型轉(zhuǎn)化為實際模型系統(tǒng)優(yōu)化

神戶鋼鐵公司加古川煉鋼廠編制綜合煉鋼—熱軋計劃和調(diào)度減少坯庫存，降低熱量損失及工序間的等待時間，縮短制造工期及增加熱裝率AI技術(shù)

福山鋼鐵廠鋼材物流系統(tǒng)編制出鋼材發(fā)貨運輸計劃降低運輸成本提高運輸能力縮短鋼材等待貨時間

C/S結(jié)構(gòu),多目標優(yōu)化京濱鋼鐵廠的綜合物流管理系統(tǒng)計劃-目標-進度-實績和搬運、倉庫、沿岸綜合管理系統(tǒng)的確定提高了企業(yè)內(nèi)搬運及倉儲作業(yè)的效率7國內(nèi)探討現(xiàn)狀中國工程院殷瑞鈺院士在國內(nèi)首次提出了“鋼鐵制造流程多維物流管制”新概念。工序之間的連接、匹配工程，主要體現(xiàn)在過程的物流管制、能量管制、質(zhì)量管制，及在此基礎(chǔ)上的信息管制。長期以來，國內(nèi)面對爐機匹配的鋼廠物流優(yōu)化探討有以下幾種探討思路：人工閱歷限制、統(tǒng)計模型、基于人工與算法智能的建模與軟件仿真8國內(nèi)探討現(xiàn)狀人工閱歷限制是從生產(chǎn)設(shè)備，工藝路途上挖掘潛能，通過各個工序上設(shè)備利用率最大來達到全流程生產(chǎn)順行，節(jié)奏緊湊，達到故障率最低，工位消耗時間最少，藉此達到轉(zhuǎn)爐-鑄機的產(chǎn)能匹配。代表性的文章主要由各個鋼廠技術(shù)人員依據(jù)實際生產(chǎn)以及設(shè)備參數(shù)，提出的解決方法。謝集祥等針對華凌漣鋼的爐機匹配文章，董金武等針對濟鋼的爐機匹配文章。精確模型是以鋼廠生產(chǎn)運行探討為基礎(chǔ)，從物質(zhì)量基本參數(shù)角度對設(shè)備冶煉周期以及作業(yè)支配時間等數(shù)據(jù)進行分析，建立流程設(shè)備運行時間與生產(chǎn)實力解析模型，在此基礎(chǔ)上探討解決爐機匹配的可行方案。劉青等針對刑鋼的爐機匹配文章，凌遵峰針對天鋼的爐機匹配文章。基于智能的算法與計算機仿真通過對生產(chǎn)流程建立模型，結(jié)合各種智能算法，生成爐機匹配的生產(chǎn)調(diào)度支配，并通過編程實現(xiàn)算法和爐機匹配計算機管理系統(tǒng)。董杰方等提出的啟發(fā)式算法，蘆永明等提出的多目標數(shù)學(xué)規(guī)劃模型。9課題探討目的本課題探討的目的：通過對煉鋼廠現(xiàn)有以及擬改造后的生產(chǎn)流程的各個工序冶煉時間以及加工路徑的分析，建立起正常生產(chǎn)與異樣擾動狀況下的爐機匹配優(yōu)化工藝路途的模型系統(tǒng)，提高了鋼廠生產(chǎn)節(jié)奏與物流管控水平，為建立全流程生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)以及健全完善企業(yè)ERP系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。10課題探討內(nèi)容探討涉及爐機匹配的鋼廠物流管控優(yōu)化的機理，并對探討方法進行分類比較；探討基于學(xué)問、規(guī)則的人工智能方法在鋼廠生產(chǎn)物流優(yōu)化限制中的理論與應(yīng)用；探討涉及多目標約束的雙匹配模型在鋼廠物流優(yōu)化中的理論及應(yīng)用；探討攀鋼提釩煉鋼廠歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，挖掘爐機匹配的影響因素，通過基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的聚類對轉(zhuǎn)爐、鑄機的時間因素進行解析，并對鋼包運轉(zhuǎn)周期及個數(shù)進行分析優(yōu)化，建立爐機匹配的生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計模式庫；探討結(jié)合攀鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀與數(shù)據(jù)分析結(jié)果，建立基于學(xué)問、規(guī)則涉及多目標約束的爐機匹配鋼廠物流優(yōu)化仿真模型；11技術(shù)路途歷史冶煉數(shù)據(jù)分析針對從攀鋼提釩煉鋼廠歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)中篩選的數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)爐、鋼包、鑄機）進行時間因素解析，設(shè)備生產(chǎn)實力解析，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)閱歷，得出合適的設(shè)備運行參數(shù)和生產(chǎn)組織路途對涉及爐機匹配鋼廠物流優(yōu)化進行仿真建模針對攀鋼生產(chǎn)狀況，建立數(shù)學(xué)規(guī)劃優(yōu)化模型。在綜合考察滿足規(guī)則約束（連澆、設(shè)備負載均衡）等的基礎(chǔ)上盡量使任務(wù)在執(zhí)行時間最短且完成時間最早的處理機上執(zhí)行，同時滿足工位設(shè)備負載均衡和高吞吐率的目標，從爐機匹配模式庫中選擇最佳的生產(chǎn)路徑以及最佳的鋼包運轉(zhuǎn)管理。模型系統(tǒng)實現(xiàn)利用面對對象的建模方法建模，以及模型的求解優(yōu)化方法實現(xiàn)12擬解決的關(guān)鍵問題用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，分析煉鋼廠各工序歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，探討各工序生產(chǎn)限制因素，提高設(shè)備生產(chǎn)效率，建立爐機一一匹配的物流調(diào)控方案模式；基于學(xué)問、規(guī)則的人工智能約束條件的建立；應(yīng)用面對對象編程語言，建立基于學(xué)問、規(guī)則的爐機雙匹配生產(chǎn)流程仿真模型，并用面對對象編程語言實現(xiàn)，對鋼廠物流走向進行仿真優(yōu)化，并測試模型的調(diào)控優(yōu)化效果13可行性論證重慶高校冶金信息系統(tǒng)與仿真試驗室長期從事各種優(yōu)化算法、模型建立及其面對鋼鐵生產(chǎn)應(yīng)用的探討工作。為建立煉鋼生產(chǎn)物流優(yōu)化系統(tǒng)打下了堅實的的基礎(chǔ)；攀枝花鋼鐵有限責(zé)任公司已和試驗室成功合作開發(fā)的煉鋼物流仿真系統(tǒng)，可做為原型系統(tǒng)；攀鋼提釩煉鋼廠對此探討工作供應(yīng)了必要的試驗設(shè)備與相關(guān)數(shù)據(jù)；試驗室即將與攀鋼簽訂研發(fā)合同，擁有足夠的科研經(jīng)費支持14進度支配計劃序號起止周次工作內(nèi)容12010.9.10-2011.2.23熟悉鋼廠物流優(yōu)化技術(shù)，攀鋼相關(guān)生產(chǎn)實際以及人工智能和動態(tài)建模的知識，查閱相關(guān)文獻對比各種方法優(yōu)缺點，確定課題方案22011.2.25-2011.6.25深入分析攀鋼煉鋼廠生產(chǎn)歷史數(shù)