一种炼钢-连铸生产的调度系统及方法
【专利摘要】一种炼钢-连铸生产的调度系统及方法，该系统包括：信息获取单元、工厂单元、炼钢-连铸生产调度单元、扰动设置单元、扰动单元、炼钢-连铸生产调度计划执行单元和炼钢-连铸生产调度计划评价单元；该方法包括：步骤1：获取初始信息；步骤2：编制炼钢-连铸生产调度计划；步骤3：设置扰动状态；步骤4：判断是否产生扰动信息，是，则产生扰动信息，否，则不产生扰动信息；步骤5：执行炼钢-连铸生产调度计划；步骤6评价炼钢-连铸生产调度计划；步骤7：输出炼钢-连铸生产调度计划评价结果；步骤8：进行现场的炼钢-连铸生产调度安排；本发明可以提高调度计划在实际生产过程中的适应性和对实际生产过程指导的有效性。
【专利说明】一种炼钢-连铸生产的调度系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于炼钢-连铸【技术领域】，尤其涉及一种炼钢-连铸生产的调度系统及方法。
【背景技术】
[0002]炼钢-连铸生产过程是现代钢铁企业生产流程中的核心环节，包括转炉冶炼、精炼炉精炼和连铸机浇铸三大工艺过程。炼钢-连铸生产调度是以浇次计划为基础，在炉次的生产工艺路径和炉次在连铸工序浇铸的连铸机已知条件下，以浇次在连铸机上准时开浇，浇次内的炉次连续浇铸，同一设备加工的两个相邻炉次不能产生作业冲突为调度目标，确定各浇次中的炉次在哪台转炉、哪台精炼炉上加工，并确定出各炉次在转炉，精炼炉及连铸机上的开工时间和完工时间，形成炼钢-连铸生产作业时间表。由于炼钢-连铸生产过程具有多工序、多设备、多扰动和动态实时性等特征，整个生产过程工艺复杂、物流交错，又具有多目标、强约束等建模特点，使得研究的炼钢-连铸生产调度算法必须经过有效的测试评价才能真正应用于实际生产过程。
[0003]目前对炼钢-连铸生产调度算法的测试主要分为三类情况:第一类情况是对炼钢-连铸生产调度算法进行离线测试，这种测试仅是对算法功能的测试，即根据输入数据来验证经过算法处理后能否得到正确的计划调度结果(如单元测试、集成测试、系统测试等)，并没有对算法优劣进行测试分析。第二类情况是在实际生产过程中对炼钢-连铸生产调度算法进行在线测试，将调度算法处理后得到的调度结果形成指令下发到生产过程，验证计划调度结果是否可以正确指导生产，该方法也没有对算法优劣进行测试分析，只是验证调度结果是否适用于实际生产过程，同时过长的在线测试时间也影响了调度算法的实际应用。第三类情况是对炼钢-连铸生产调度算法的仿真测试，该类研究主要是对调度算法优劣程度进行测试验证，但这些方法并没有将调度算法与实际生产过程(或者是接近实际生产过程)相连进行在线测试，使得被研究的算法在实际应用过程中仍然存在着诸多问题，导致算法并不能真正很好的进行实际应用。综上所述可以看出，目前还没有做到将炼钢-连铸生产调度算法在实际生产过程(或者是接近实际生产过程)的环境下进行调度算法优劣的测试，从而使得所研究的炼钢-连铸生产调度算法难以有效指导实际生产过程。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的不足，本发明提供一种炼钢-连铸生产的调度系统及方法。
[0005]本发明的技术方案:
[0006]一种炼钢-连铸生产的调度系统，包括:
[0007]信息获取单元:用于获取工厂炼钢-连铸生产设备基础信息和工厂炼钢-连铸生产计划信息；工厂炼钢-连铸生产设备基础信息包括:工厂的设备类型、每种类型设备总数、每台设备处理时间及设备间运输时间；工厂炼钢-连铸生产计划信息包括:浇次计划、炉次计划、每个炉次的精炼重数和精炼类型及每个浇次的开工时间和浇铸的连铸机；[0008]工厂单元:包括:炼钢-连铸生产设备模块和炼钢-连铸生产流程模块；炼钢-连铸生产设备模块用于根据工厂炼钢-连铸生产设备基础信息构建炼钢-连铸生产设备，包括:转炉设备、精炼设备、连铸机设备、钢包、天车和台车；炼钢-连铸生产流程模块用于连接炼钢-连铸生产设备形成炼钢-连铸车间的生产线布局，并根据炼钢-连铸生产调度计划驱动炼钢-连铸生产设备在生产过程中产生各种炼钢-连铸生产运行动作，并产生炼钢-连铸生产调度计划执行结果，且将该炼钢-连铸生产调度计划执行结果发送至炼钢-连铸生产调度计划评价单元；
[0009]炼钢-连铸生产调度单元:用于根据工厂炼钢-连铸生产计划信息编制炼钢-连铸生产调度计划，并将该炼钢-连铸生产调度计划分别发送至扰动单元、炼钢-连铸生产调度计划执行单元和炼钢-连铸生产调度计划评价单元；
[0010]扰动设置单元:用于根据炼钢-连铸生产调度计划评价是否需要扰动，设置扰动状态，若是，则设置为有扰动状态，若否，则设置为无扰动状态，并将设置好的扰动状态分别发送至扰动单元；
[0011]扰动单元:用于根据扰动设置单元发送来的扰动状态判断是否产生扰动信息，若扰动状态为无扰动状态，则不产生扰动信息；若扰动状态为有扰动状态，则根据炼钢-连铸生产调度单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划产生扰动信息且将该扰动信息发送至炼钢-连铸生产调度计划执行单元，扰动信息包括:发生扰动的炉次计划、扰动类别、扰动强度、扰动发生的工序点、扰动发生的偏差类别和扰动发生的偏差量；
[0012]炼钢-连铸生产调度计划执行单元:用于未接收到扰动单元发送来扰动信息时，将炼钢-连铸生产调度单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划发送至工厂单元进行执行；或者用于接收到扰动单元发送来的扰动信息时，将炼钢-连铸生产调度计划执行单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划和扰动单元发送来的扰动信息均发送至工厂单元进行执行；
[0013]炼钢-连铸生产调度计划评价单元:用于对炼钢-连铸生产调度单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划和工厂单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划执行结果进行比较，并根据其比较结果评价炼钢-连铸生产调度计划，且产生炼钢-连铸生产调度计划评价结果O
[0014]采用所述的炼钢-连铸生产的调度系统进行炼钢-连铸生产调度的方法，包括如下步骤:
[0015]步骤1:获取初始信息；
[0016]初始信息包括工厂炼钢-连铸生产设备基础信息和工厂炼钢-连铸生产计划信息；工厂炼钢-连铸生产设备基础信息包括:工厂的设备类型、每种类型设备总数、每台设备处理时间及设备间运输时间；工厂炼钢-连铸生产计划信息包括:浇次计划、炉次计划、每个炉次的精炼重数和精炼类型及每个浇次的开工时间和浇铸的连铸机；
[0017]步骤2:根据工厂炼钢-连铸生产计划信息，编制炼钢-连铸生产调度计划；
[0018]步骤3:设置扰动状态；
[0019]根据炼钢-连铸生产调度计划评价是否需要扰动，设置扰动状态，若是，则设置为有扰动状态，若否，则设置为无扰动状态；
[0020]步骤4:根据扰动状态是否设置为有扰动状态判断是否产生扰动信息，是，则根据炼钢-连铸生产调度计划产生扰动信息，否，则不产生扰动信息；[0021]步骤5:执行炼钢-连铸生产调度计划，且若有扰动信息产生，则将扰动信息加入到炼钢-连铸生产调度计划执行过程中；
[0022]步骤6:根据炼钢-连铸生产调度计划和炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价炼钢-连铸生产调度计划；
[0023]步骤6-1:根据炼钢-连铸生产调度计划的评价要求，确定炼钢-连铸生产调度计划的评价指标；
[0024]U为由炼钢-连铸生产调度计划的评价指标构成的评价指标集，U= IU1, U2，…，U1I，U1、U2、…、U1分别为炼钢-连铸生产调度计划的评价指标，Ul为第I个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标；
[0025]步骤6-2:确定炼钢-连铸生产调度计划的评价指标权重；
[0026]针对评价指标集U中每个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标，分别确定其权重，A为评价指标权重集，A = {&1) a2,…，aj，B1, a2、-^a1分别为炼钢-连铸生产调度计划的评价指标U1、U2、…、U1的权重；
[0027]步骤6-3:确定炼钢-连铸生产调度计划的评价等级；
[0028]Q为炼钢-连铸生产调度计划的评级等级的集合，Q = Iq1, q2,…，qn} , q2、…、9?分别为第I等级、第2等级、…、第η等级；
[0029]步骤6-4:分别确定与炼钢-连铸生产调度计划的评价等级对应的炼钢-连铸生产调度计划评价指标的取值 范围；
[0030]H为炼钢-连铸生产调度计划的评价等级对应的炼钢-连铸生产调度计划评价指标的取值范围集合，H = (H1, H2, - ,H1I, H1, H2,…，H1分别为炼钢-连铸生产调度计划的评价等级对应的炼钢-连铸生产调度计划的评价指标的取值范围,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分别为第I个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标U1对应炼钢-连铸生产调度计划的评级等级的第I等级的取值区间、第2等级的取值区间、…，第η等级的取值区间；
[0031]步骤6-5:建立炼钢-连铸生产调度计划的评价指标的隶属函数；
[0032]针对评价指标集U中每个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标，分别建立其隶属函数，Cij为炼钢-连铸生产调度计划评价指标的隶属函数；
[0033]若炼钢-连铸生产调度计划的评价指标Ui (Ui e U，i = 1，2，…，I)为越小越优型，则其隶属函为:
'I
O < V； < d,
[0034]Cij - < —-- d 丨 < Vj < ￡'.j = 1,2 //Cl)
e, - d,
3 Jv.> e.0J
[0035]其中dp ej分别为炼钢-连铸生产调度计划的评价指标Ui对应炼钢-连铸生产调度计划的评级等级的第j等级的取值区间的两端值，j = 1，2，…，n;Vi为根据炼钢-连铸生产调度计划计算得到的指标Ui的数值；
[0036]若炼钢-连铸生产调度计划的评价指标Ui为越大越优型指标，则其隶属函数为:
【权利要求】
1.一种炼钢-连铸生产的调度系统，其特征在于:包括: 信息获取单元:用于获取工厂炼钢-连铸生产设备基础信息和工厂炼钢-连铸生产计划信息；工厂炼钢-连铸生产设备基础信息包括:工厂的设备类型、每种类型设备总数、每台设备处理时间及设备间运输时间；工厂炼钢-连铸生产计划信息包括:浇次计划、炉次计划、每个炉次的精炼重数和精炼类型及每个浇次的开工时间和浇铸的连铸机； 工厂单元:包括:炼钢-连铸生产设备模块和炼钢-连铸生产流程模块；炼钢-连铸生产设备模块用于根据工厂炼钢-连铸生产设备基础信息构建炼钢-连铸生产设备，包括:转炉设备、精炼设备、连铸机设备、钢包、天车和台车；炼钢-连铸生产流程模块用于连接炼钢-连铸生产设备形成炼钢-连铸车间的生产线布局，并根据炼钢-连铸生产调度计划驱动炼钢-连铸生产设备在生产过程中产生各种炼钢-连铸生产运行动作，并产生炼钢-连铸生产调度计划执行结果，且将该炼钢-连铸生产调度计划执行结果发送至炼钢-连铸生产调度计划评价单元； 炼钢-连铸生产调度单元:用于根据工厂炼钢-连铸生产计划信息编制炼钢-连铸生产调度计划，并将该炼钢-连铸生产调度计划分别发送至扰动单元、炼钢-连铸生产调度计划执行单元和炼钢-连铸生产调度计划评价单元； 扰动设置单元:用于根据炼钢-连铸生产调度计划评价是否需要扰动，设置扰动状态，若是，则设置为有扰动状态，若否，则设置为无扰动状态，并将设置好的扰动状态分别发送至扰动单元； 扰动单元:用于根据扰动设置单元发送来的扰动状态判断是否产生扰动信息，若扰动状态为无扰动状态，则不产生扰动信息；若扰动状态为有扰动状态，则根据炼钢-连铸生产调度单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划产生扰动信息且将该扰动信息发送至炼钢-连铸生产调度计划执行单元，扰动信息包括:发生扰动的炉次计划、扰动类别、扰动强度、扰动发生的工序点、扰动发生的偏差类别和扰动发生的偏差量； 炼钢-连铸生产调度计划执行单元:用于未接收到扰动单元发送来扰动信息时，将炼钢-连铸生产调度单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划发送至工厂单元进行执行；或者用于接收到扰动单元发送来的扰动信息时，将炼钢-连铸生产调度计划执行单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划和扰动单元发送来的扰动信息均发送至工厂单元进行执行；炼钢-连铸生产调度计划评价单元:用于对炼钢-连铸生产调度单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划和工厂单元发送来的炼钢-连铸生产调度计划执行结果进行比较，并根据其比较结果评价炼钢-连铸生产调度计划，且产生炼钢-连铸生产调度计划评价结果O
2.采用权利要求1所述的炼钢-连铸生产的调度系统进行炼钢-连铸生产调度的方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤1:获取初始信息； 初始信息包括工厂炼钢-连铸生产设备基础信息和工厂炼钢-连铸生产计划信息；工厂炼钢-连铸生产设备基础信息包括:工厂的设备类型、每种类型设备总数、每台设备处理时间及设备间运输时间；工厂炼钢-连铸生产计划信息包括:浇次计划、炉次计划、每个炉次的精炼重数和精炼类型及每个浇次的开工时间和浇铸的连铸机； 步骤2:根据工厂炼钢-连铸生产计划信息，编制炼钢-连铸生产调度计划；步骤3:设置扰动状态； 根据炼钢-连铸生产调度计划评价是否需要扰动，设置扰动状态，若是，则设置为有扰动状态，若否，则设置为无扰动状态； 步骤4:根据扰动状态是否设置为有扰动状态判断是否产生扰动信息，是，则根据炼钢-连铸生产调度计划产生扰动信息，否，则不产生扰动信息； 步骤5:执行炼钢-连铸生产调度计划，且若有扰动信息产生，则将扰动信息加入到炼钢-连铸生产调度计划执行过程中； 步骤6:根据炼钢-连铸生产调度计划和炼钢-连铸生产调度计划执行结果评价炼钢-连铸生产调度计划； 步骤7:输出炼钢-连铸生产调度计划评价结果； 步骤8:如果炼钢-连铸生产调度计划评价结果为好，则根据炼钢-连铸生产调度计划进行现场的炼钢-连铸生产调度安排；如果炼钢-连铸生产调度计划评价结果为差，则根据评价结果中的信息对炼钢-连铸生产调度计划进行调整，然后再根据调整后的炼钢-连铸生产调度计划进行现场的炼钢-连铸生产调度安排。
3.根据权利要求2所述的炼钢-连铸生产调度的方法，其特征在于:步骤6包括如下步骤: 步骤6-1:根据炼钢-连铸生产调度计划的评价要求，确定炼钢-连铸生产调度计划的评价指标； U为由炼钢-连铸生产调度计划的评价指标构成的评价指标集,U = (U1, U2,..., U1I ,U1^U2,…、U1分别为炼钢-连铸生产调度计划的评价指标，U1为第I个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标； 步骤6-2:确定炼钢-连铸生产调度计划的评价指标权重； 针对评价指标集U中每个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标，分别确定其权重，A为评价指标权重集，A = {au a2,…，aj , apa2、分别为炼钢-连铸生产调度计划的评价指标H…、U1的权重； 步骤6-3:确定炼钢-连铸生产调度计划的评价等级； Q为炼钢-连铸生产调度计划的评级等级的集合，Q = Iq1, q2,…，qj，q!>q2>…、qn分别为第I等级、第2等级、…、第η等级； 步骤6-4:分别确定与炼钢-连铸生产调度计划的评价等级对应的炼钢-连铸生产调度计划评价指标的取值范围； H为炼钢-连铸生产调度计划的评价等级对应的炼钢-连铸生产调度计划评价指标的取值范围集合，H= {氏，H2，…，HJ，H1, H2,…，H1分别为炼钢-连铸生产调度计划的评价等级对应的炼钢-连铸生产调度计划的评价指标的取值范围，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分别为第I个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标U1对应炼钢-连铸生产调度计划的评级等级的第I等级的取值区间、第2等级的取值区间、…，第η等级的取值区间； 步骤6-5:建立炼钢-连铸生产调度计划的评价指标的隶属函数； 针对评价指标集U中每个炼钢-连铸生产调度计划的评价指标，分别建立其隶属函数，Cij为炼钢-连铸生产调度计划评价指标的隶属函数； 若炼钢-连铸生产调度计划的评价指标Ui (Ui e U，i = 1，2，…，I)为越小越优型，则其隶属函为:
【文档编号】G06Q50/04GK103996146SQ201410192893
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】俞胜平, 柴天佑 申请人:东北大学