煉鋼，連鑄動畫仿真系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)
劉煒，孫亮亮，俞勝平，柴天佑
東北大學(xué)流程工業(yè)綜合自動化教育部重點實驗室，遼寧沈陽110004
摘 要：針對煉鋼廠的調(diào)度過程十分復(fù)雜，既要保證計劃的有效性，也要考慮鋼水運輸?shù)燃皶r性的問題，討論了基于層次分析的評價方法在計劃評價中與仿真技術(shù)在直觀顯示煉鋼一連鑄生產(chǎn)過程中調(diào)度出現(xiàn)問題的作用 運用動畫仿真技術(shù)仿真運輸設(shè)備和主體設(shè)備間協(xié)調(diào)運行狀況，驗證多煉鋼一連鑄生產(chǎn)計劃運行的合理性；采用層次分析評價法對調(diào)度結(jié)果進(jìn)行綜合評價二最后使用現(xiàn)場數(shù)據(jù)，該動畫仿真系統(tǒng)成功實現(xiàn)了對調(diào)度計劃執(zhí)行過程的仿真；井對煉鋼一連鑄生產(chǎn)各工序保持物流生嚴(yán)緊密銜接、降低能源和材料消耗起到重要的指導(dǎo)作用
關(guān)鍵詞：煉鋼連鑄；仿真系統(tǒng)；ahp評價
中圖分類號：tp 27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 a
1引言
目前，煉鋼物流仿真大部分采用仿真語言、****編程語言實現(xiàn)或基于商用仿真軟件開發(fā)。煉鋼物流仿真模型主要有文獻(xiàn)-1]中的煉鋼一連鑄生產(chǎn)調(diào)度的排隊網(wǎng)絡(luò)、文獻(xiàn)[ 2-4]中的petri網(wǎng)等。文獻(xiàn)：采用siman，g2，osim等商用仿真軟件系統(tǒng)呵組態(tài)式建模，以不同的方式展示仿真過程和仿真結(jié)果，在煉鋼物流仿真中也得到了一定的應(yīng)用。
煉鋼一連鑄生產(chǎn)過程是一個非常復(fù)雜的生產(chǎn)過程，現(xiàn)場實際情況復(fù)雜，干擾因素較多，利用動畫仿真的方法來逼近實際的生產(chǎn)情況，在動畫仿真過程中考慮一些模型中未考慮的因素使得結(jié)果更加符合實際，因此設(shè)計動畫仿真系統(tǒng)具有重要的意義。
2煉鋼一連鑄生產(chǎn)流程及特點
煉鋼一連鑄的生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜！以某鋼廠煉鋼一連鑄生產(chǎn)過程為例，其精煉環(huán)節(jié)包括一重精煉、二重精煉、三重精煉以及最多到四重精煉，此外轉(zhuǎn)爐還有脫c鋼種和脫p脫c鋼種的區(qū)分，鑄機有連鑄和模注的區(qū)分。冶煉設(shè)備為3臺轉(zhuǎn)爐，精煉設(shè)備有3臺rh，2臺cas，1臺kip與1臺lf，連鑄機有1cc，2cc，3cc，并有6條模注線，精煉工藝路徑共計26條。
其生產(chǎn)流程是相當(dāng)復(fù)雜的。煉鋼一連鑄生產(chǎn)流程特點如下：
①煉鋼一連鑄生產(chǎn)流程包含著復(fù)雜的物理化學(xué)過程，具有高溫、高壓、高速的特點，存在各種突變和不確定性因素，要求對應(yīng)急處理和例外處理能動態(tài)響應(yīng)。
②生產(chǎn)制造決策不僅涉及連續(xù)過程變量，而且涉及離散過程變量。
③物流、能源供應(yīng)流、信息流十分龐大。調(diào)度決策中需要對物料和能量提供****控制策略，以提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、節(jié)省能源。
④煉鋼一連鑄生產(chǎn)流程生產(chǎn)單元少，但生產(chǎn)單元本身可變因素比較多。如生產(chǎn)時間不確定性，溫度波動性，生產(chǎn)設(shè)備的狀況，鋼水原料成分、鋼種變更，制造流程中各個生產(chǎn)單元的輸出質(zhì)量隨機改變等。
煉鋼一連鑄生產(chǎn)調(diào)度的任務(wù)是指定生產(chǎn)作業(yè)，針對生產(chǎn)過程中的擾動因素和動態(tài)事件及時調(diào)整作業(yè)計劃，更新并下發(fā)生產(chǎn)指令，確保生產(chǎn)持續(xù)、穩(wěn)定的進(jìn)行。生產(chǎn)流程，如圖1所示。
3系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)
以上海某煉鋼廠煉鋼動態(tài)調(diào)度為例，不僅考慮轉(zhuǎn)爐、精煉爐、連鑄機、模注線主體設(shè)備的路徑選擇與調(diào)度時刻表問題，還要考慮天車、臺車、鋼包扒渣、傾轉(zhuǎn)臺、鋼包烘烤位等輔助設(shè)備與工位對動態(tài)調(diào)度的影響，同時加上加工工藝的多樣性和調(diào)度目標(biāo)的多目標(biāo)性，使得物流調(diào)度十分復(fù)雜。
動畫仿真系統(tǒng)就是為了直觀顯示生產(chǎn)車間物流的流通狀態(tài)，檢測主輔設(shè)備調(diào)度的協(xié)調(diào)性，提高管理效率而開發(fā)的。煉鋼一連鑄動畫仿真系統(tǒng)主要包括計劃初始化、動畫仿真、綜合評價3個部分。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)，如圖2所示。
處理步驟如下：
step 1讀取數(shù)據(jù)庫中的出鋼順計劃，天車計劃，初始化數(shù)據(jù)。
step 2設(shè)定系統(tǒng)定時器，計算系統(tǒng)仿真時間；并且在定時器每次觸發(fā)的時候根據(jù)天車計劃信息和主體設(shè)備計劃信息計算每個主體設(shè)備和輔助設(shè)備在當(dāng)前時間所處的位置和狀態(tài)。 |
