探討分布式煉鋼—連鑄過程監(jiān)視與生產(chǎn)調(diào)度輔助系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

朱衛(wèi)軍

摘 要：目前調(diào)度工作效率低下是因?yàn)楫?dāng)前依靠人工來制定動(dòng)態(tài)計(jì)劃和完成調(diào)度工作是我國(guó)鋼廠所采取的主要的方式。工作存在一定的局限性，企業(yè)的相關(guān)資源難以得到有效的利用，機(jī)器之間的沖突，無法確保準(zhǔn)時(shí)交貨。在各個(gè)工序之間能量消耗、物力消耗都無法達(dá)到精細(xì)化生產(chǎn)和管理的要求。文章通過精細(xì)化每個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)，確保爐次間等待耗時(shí)短，交貨及時(shí)。在煉鋼—連鑄生產(chǎn)的過程中能夠采用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視生產(chǎn)過程、把調(diào)度的每個(gè)生產(chǎn)細(xì)節(jié)都得以優(yōu)化，及時(shí)根據(jù)情況調(diào)整調(diào)度，有效保障生產(chǎn)效率，以達(dá)到節(jié)約生產(chǎn)成本的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：煉鋼-連鑄；過程監(jiān)視；生產(chǎn)調(diào)度

市場(chǎng)的千變?nèi)f化以及顧客的需求日趨多樣等新的市場(chǎng)特征要求生產(chǎn)調(diào)度越來越靈活，靈活的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)其一可以及時(shí)的對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生的不可預(yù)見的事件采取迅速的措施；其二可以整體的把握企業(yè)的生產(chǎn)資源。在分布式煉鋼—連鑄過程中進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)生產(chǎn)調(diào)度及時(shí)輔助系統(tǒng)有效優(yōu)化資源配置，把握生產(chǎn)的成本。

1 煉鋼—連鑄過程監(jiān)視與生產(chǎn)調(diào)度輔助系統(tǒng)的模式和意義

制造鋼鐵的過程是一個(gè)依靠高溫多維物流管制運(yùn)行的過程，其中還有許多其他工序，由凝固、物理冶金等多方面構(gòu)成。其在生產(chǎn)管理的過程中有著多種因素影響，如：工序繁雜，原料品種諸多，對(duì)成分、溫度、時(shí)間等因素有著嚴(yán)格的要求。在煉鋼—連鑄的過程進(jìn)行監(jiān)視能夠在生產(chǎn)的過程之中把握能量消耗及物力消耗，能夠掌握消耗的數(shù)據(jù)從而控制浪費(fèi)資源，優(yōu)化資源配置。煉鋼一連鑄是鋼鐵生產(chǎn)必不可少的過程之一，把鐵水進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理之后將其送到轉(zhuǎn)爐冶煉，冶煉成為鋼水之后進(jìn)行相關(guān)的精煉處理，然后再按照要求澆鑄成不同的型號(hào)和規(guī)格的產(chǎn)品。煉鋼一連鑄是集生產(chǎn)管理與控制多種功能于一體的，根據(jù)原有基礎(chǔ)及時(shí)調(diào)整調(diào)度計(jì)劃，在掌握不變量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上將變量數(shù)據(jù)的影響減到最低，能夠監(jiān)視所有的生產(chǎn)過程，及時(shí)根據(jù)情況調(diào)整調(diào)度計(jì)劃，能最低程度減少設(shè)備損耗，有效統(tǒng)計(jì)相關(guān)的數(shù)據(jù)并制成報(bào)表等。

要制定工作調(diào)度計(jì)劃首先排出連鑄機(jī)上澆次的順序，然后自動(dòng)生成子調(diào)度，然后再根據(jù)子調(diào)度生成粗調(diào)度，最后生產(chǎn)煉鋼一連鑄調(diào)度計(jì)劃方案。粗調(diào)度是一個(gè)大致的計(jì)劃，也許存在澆次沖突，解決鑄機(jī)之間存在的沖突，可以獲得全面的調(diào)度計(jì)劃。解決鑄機(jī)沖突問題可以建模型來科學(xué)消除機(jī)器沖突。

從當(dāng)前實(shí)際情況來看，工廠在煉鋼-連鑄生產(chǎn)的過程中，主要的監(jiān)控系統(tǒng)框架有兩種，即C/S結(jié)構(gòu)（Client/Server）和B/S結(jié)構(gòu)（Brower/Server）。這兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)就是原廠的基礎(chǔ)自動(dòng)化的、計(jì)算機(jī)的進(jìn)程控制和MIS網(wǎng)絡(luò)，主要的作用就是對(duì)生產(chǎn)的過程進(jìn)行監(jiān)控。在這種分布式的系統(tǒng)中，原廠基礎(chǔ)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)框架的主要結(jié)構(gòu)組成有兩部分，其一是低層傳感設(shè)備，其二是負(fù)責(zé)對(duì)執(zhí)行控制進(jìn)行調(diào)節(jié)的設(shè)備。這兩種設(shè)備的具體作用就是利用PLC和DCS技術(shù)為單元設(shè)備的監(jiān)控提供技術(shù)支持，同時(shí)收集不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)。換句話說，就是以生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建立自動(dòng)化的調(diào)控平臺(tái)，為工作站對(duì)生產(chǎn)過程的有效監(jiān)控提供便利。由上述分析可知，在數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的前提之下，C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)可以為企業(yè)提供計(jì)算機(jī)支持，讓調(diào)度室和不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間保持良好的通信，實(shí)現(xiàn)信息和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

2 煉鋼—連鑄過程輔助系統(tǒng)的模型和相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

煉鋼—連鑄的生產(chǎn)過程是半連續(xù)型制造業(yè)，具有連續(xù)性和離散性等特點(diǎn)，生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境有著嚴(yán)格的要求。

（1）煉鋼—連鑄的生產(chǎn)的流程簡(jiǎn)單分為鐵水的初步處理，然后煉鋼再進(jìn)行精煉最后進(jìn)行連鑄，這當(dāng)中的工序需要諸多生產(chǎn)設(shè)備的支持。這種多階段的混合流程式的生產(chǎn)方式是兼有連續(xù)跟間歇相工作的，當(dāng)中以間歇的工作方式存在的是轉(zhuǎn)爐和精煉設(shè)備，為降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，連續(xù)作業(yè)是連鑄機(jī)在其中的主要工作方式。

（2）生產(chǎn)管理是集多項(xiàng)功能和多種信息于一體的。實(shí)時(shí)掌握各個(gè)工序之間的物流的狀態(tài)、監(jiān)控各設(shè)備的作業(yè)狀態(tài)是煉鋼一連鑄生產(chǎn)過程調(diào)度輔助系統(tǒng)管理要求，基于這個(gè)原則在線編制和及時(shí)調(diào)整調(diào)度的計(jì)劃，這樣來把控整個(gè)生產(chǎn)過程。把所有的信息借助系統(tǒng)集合起來，以達(dá)到生產(chǎn)過程中的監(jiān)管、有效的調(diào)度、管理所有設(shè)備、用數(shù)據(jù)說明各功能之間的需求導(dǎo)向。

（3）準(zhǔn)時(shí)性的高要求讓物流銜接更為緊密。在持續(xù)生產(chǎn)周期內(nèi)，保障鋼水的成分以及溫度達(dá)到相應(yīng)的工藝條件，為了保證生產(chǎn)企業(yè)采取連續(xù)式的作業(yè)和間歇式的作業(yè)相結(jié)合，確保工序與工序之間的物流傳遞達(dá)到相關(guān)的要求才能保證生產(chǎn)過程的持續(xù)性。

煉鋼—連鑄過程輔助系統(tǒng)依靠計(jì)算機(jī)的過程監(jiān)視與生產(chǎn)調(diào)度管理能快速處理諸多因素，提高生產(chǎn)效率。想要對(duì)煉鋼—連鑄生產(chǎn)過程進(jìn)行完全的掌握，把握所有的生產(chǎn)的細(xì)節(jié)，控制生產(chǎn)中的突發(fā)情況，能夠在生產(chǎn)過程中進(jìn)行及時(shí)的調(diào)度，在確保及時(shí)交貨的前提下確保耗時(shí)短，必須建立一個(gè)完整的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，雖然目前隨著科技的進(jìn)步，我國(guó)鋼鐵廠的的生產(chǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)能夠被及時(shí)的采集和存儲(chǔ)，但是這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)沒有得到有效充分的利用，企業(yè)管理者只能看到其中部分?jǐn)?shù)據(jù)，而少數(shù)的技術(shù)人員也只能參考到部分實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。建立完成的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，依靠數(shù)據(jù)庫(kù)來完成生產(chǎn)上的所有數(shù)據(jù)的收集整理工作，包括能夠自動(dòng)更新所有的數(shù)據(jù)，及時(shí)統(tǒng)計(jì)相關(guān)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之后能夠被相關(guān)技術(shù)人員檢索等操作，這樣對(duì)煉鋼計(jì)算機(jī)的性能各方面要求得更為高。

3 結(jié)束語(yǔ)

在煉鋼—連鑄過程中，對(duì)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)度：考慮企業(yè)的條件、工序的特點(diǎn)、調(diào)度數(shù)據(jù)等條件，保證爐次之間耗時(shí)短、能夠準(zhǔn)時(shí)交貨、全連鑄等目標(biāo)確定目標(biāo)函數(shù)，建立非線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，求解各工序機(jī)器的最佳開始加工時(shí)間，最終得到相應(yīng)的生產(chǎn)計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)分布式煉鋼—連鑄過程監(jiān)視與生產(chǎn)調(diào)度輔助系統(tǒng)的最優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]俞勝平，龐新富，柴天佑等.煉鋼連鑄生產(chǎn)模式及優(yōu)化調(diào)度模型[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2011，31（11）.

[2]龐新富，俞勝平，羅小川等.混合Jobshop煉鋼-連鑄重調(diào)度方法及其應(yīng)用[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2012，32（04）.

[3]陳若冰，齊歡.煉鋼-連鑄流程的爐機(jī)匹配[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，42（06）.