鋼鐵生產的關鍵程序就是煉鋼,我國鋼鐵企業進行鋼鐵生產和管理時,難點以及核心是生產調度問題。目前,我國鋼鐵企業開始朝信息化的方向發展,企業中,MES系統的使用十分廣泛,而MES的使用對鋼鐵企業的動態調動以及生產計劃編制有一定的影響,但是煉鋼——連鑄生產過程中具有復雜的特性,因此與MES制定的生產計劃并不符合。為了給生產計劃的改善提供信息,就要提前評估生產計劃。
對鋼鐵生產過程中工序之間的物流平衡以及資源平衡問題進行解決,不僅可以縮短工序等待時間,還能對各個工序負荷進行平衡。建立煉鋼連鑄調動仿真系統,對調度方法的可行性有十分大的影響。對調度仿真系統進行研究,主要是對煉鋼連鑄生產物流的仿真對象模型進行建立、考慮各種工藝等。
煉鋼連鑄生產過程
煉鋼連鑄生產的流程主要有連鑄、煉鋼以及精煉。
煉鋼主要是將鐵水在高溫條件下進行冶煉,讓鐵水成為含碳量較低的鋼水,對鐵水中的氫、硫、氧等雜物去除,對碳、硅、錳等元素的含量進行調節,從而保證連鑄機澆注出的板坯能夠和特定鋼種的要求保持一致。鋼水冶煉出來后還要進行精煉。
精煉的主要目的是對鋼水的化學成分以及溫度進行調整,讓連鑄機協調進站鋼水能夠有足夠的時間滿足連續澆注,當爐次鋼水提前達到連鑄機的時間時,就可以停留在精煉爐上,不用因為爐次在連鑄機前等候而浪費了時間,對鋼水的溫度也有了保證。
連續鑄造是一種十分先進的鑄造方法,主要是將熔融的金屬澆入到結晶器當中,對鑄件進行凝固,然后從結晶器的另一端連續不斷地拿出,讓它的長度具有任意長的特性。
流程指的是在外界條件下,根據工序間的不同性質以及連接工序間的器具組成的網絡結構,按照程序,有序地運行,從而實現預定的目標。鋼鐵冶金制造流程就是這樣的。
有關煉鋼連鑄生產的研究現狀
煉鋼車間生產調度優化問題的研究方法一共有三類,第一類是在經典基礎上的運籌學方法,第二類是混合算法以及智能計算的方法,第三類是近似優化的方法。
經典運籌學方法主要是對生產調度優化問題進行解決,在解決此類問題時,它的實際應用和理論研究中有差距。在組合優化領域中運用的是智能計算方法,此方法被廣泛的應用到生產調度領域中。方法都具有兩面性,有好也有壞,因此,將這幾種方法聯合起來運用是目前的發展方向。將遺傳算法以及啟發式的規則聯系起來,就可以將遺傳算法盲目隨機操作的效率提高,算法的收斂也加快了速度,但是這類算法卻增加了計算時間,增加了對解的最優性進行判斷的困難。
啟發式規則以及專家系統的方法屬于近似優化的方法,這類方法對生產調度研究有十分大的影響,具有很重要的地位,且出現了調度專家系統。專家系統并不能適應動態調度環境,因為此環境富有復雜多變的特點。其實,很多制造系統都具有復雜性,因此,精確的解析模型是很難進行分析以及描述的。而仿真的方法就可以避免用數學表達式對復雜系統進行描述。而在仿真方法的基礎上建立的調度模型有以下幾個特點。
2.1.通過仿真建立的模型和通過系統實際觀測獲得的數據建立的動態模型相比,它和實際的聯系更大,更加有利于分析系統。
2.2.通過仿真建立的模型對于實際系統來說是一個映像,所以對于復雜的系統來說,仿真建立的模型具有更好的適應性。
2.3.通過仿真建立的模型具有隨機性,因此,受到隨機因素的影響,系統的參數就會發生變化,這種變化在模型中能夠體現出來。
2.4.仿真方法并不屬于系統優化法,因此對最優解并不能求出來,但是人們可以根據動態系統模型運行的效果,反復仿真,這樣一來,就可以間接的對系統進行優化。因為物流系統具有多目標、多層次以及多因素的特點,因此沒有真正的最優解。通過仿真,改善了系統行為。
仿真系統的原理是對仿真調度模型進行建立,從而在調度決策規定的指導下,通過模型對生產作業過程進行模擬,從而對這個過程的系統變化進行記錄,對性能數據以及調度方案進行處理和統計。
近幾年來,仿真技術被廣泛的應用到鋼鐵領域中,鋼鐵領域的每道工序都應用到了仿真技術,但是主要還是應用在煉鋼——連鑄生產物流仿真上面。
煉鋼——連鑄生產過程在仿真中的應用
仿真技術之所以得到了快速發展是因為它給社會帶來了非常大的效益,利用仿真技術,建立動畫仿真系統,主要為了讓生產車間物流的流通狀態可以直觀的進行顯示,從而對主輔設備的協調性進行檢測,促進管理效率的提高。仿真模型的運用還可以減少工序等待的時間,因為在執行計劃時,計劃和設備具有多樣性以及隨機性的特點,因此設備有很多等待時間。仿真模型的應用還可以提高設備的利用率。因為設備是由很多個處理設備的,因此在計劃偏少的時候,可以停止一些設備的運作,從而對整體設備的負荷率進行了提高。因此在對計劃進行編制時,要保證天車運輸任務的需要小于天車數量。
為了讓仿真系統成為系統的主要研究方向,還需要對其完整性、高效性以及可靠性進行研究。
所謂完整性,除了對實踐類的擾動進行分析,對其他方面的擾動也要進行研究。
所謂高效性,因為仿真主要模擬現實環境,為了提高效率就要采用分布式的網絡仿真。
所謂可靠性,要與人工計劃進行對比,要讓通過計算機生成的調度計劃更加的可靠。
鋼鐵企業是十分典型的流程工業,因此對它的研究十分有必要。在過去的時間里,雖然研究了很多的調度理論,從而讓人們不斷的對仿真實驗進行創造,但是因為調度問題具有復雜性的特點,再加上技術并不發達,因此真正可以用的仿真模型十分少。在以后的時間里,為了讓仿真在連鑄生產過程中加大應用,對仿真的研究就要加強力度,完善仿真技術,從而讓煉鋼企業更好的發展,進而促進我國經濟社會的發展。
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