连铸和模铸混合生产炼钢调度系统设计与开发论文

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1、学 位 论 文连铸和模铸混合生产炼钢调度系统设计与开发作 者 姓 名 ：指 导 教 师 ：东北大学自动化研究中心申请学位级别：硕士学 科 类 别 ：工学学科专业名称：控制理论与控制工程论文提交日期：论文答辩日期：学位授予日期：答辩委员会主席：评 阅 人 ：A Thesis forthe Degreeof Master inThe design and development of steelmaking continuous casting and mould casting scheduling systemby Zhiyu ZhangSupervisor : Tianyou ChaiNor

2、theastern UniversityJuly 2009 / 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示诚挚的意。学位论文作者签名 ：签 字 日 期 ： 学位论文使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分容编入有关数据库进

3、行检索、交流。（如作者和导师同意网上交流，请在下方签名：否则视为不同意）学位论文作者签名 ： 导 师 签 名 ： 签 字 日 期 ： 签 字 日 期 ：连铸和模铸混合生产炼钢调度系统设计与开发摘 要炼钢是我国的支柱产业，而炼钢-连铸/模铸混合生产是钢铁生产的关键工序，炼钢生产调度系统是钢铁企业生产管理的核心。炼钢-连铸/模铸混合生产过程是高温作业过程，实时性要求高，时间效益显著，复杂性增加。目前连铸工艺还不能完全取代模铸工艺，模铸工艺还有重要意义和作用。因此研究连铸/模铸混合生产炼钢调度问题具有较广泛的应用前景和重要的经济意义。本文以钢铁企业炼钢-连铸/模铸混合生产过程为背景，针对炼钢-连铸/

4、模铸混合生产过程中存在模铸的复杂性问题进行了研究，并设计和开发了相应的调度系统。主要研究工作包括：1) 在调研炼钢调度现场生产工艺流程、进行调度过程描述、分析复杂性基础上，总结了多生产模式炼钢-连铸/模铸混合生产调度策略；2) 以多生产模式炼钢-连铸/模铸混合生产调度策略为依据，提出了连铸/模铸混合计划分批次调度策略、整半炉次连铸计划调度方法，以与整半炉次连铸与混合浇期模铸计划调度方法，包括半炉次连铸计划启发式编制方法、整炉次连铸计划启发式编制方法、半次连铸计划与混合浇期模铸计划启发式编制方法、整炉次连铸与混合浇期模铸计划启发式编制方法和连铸/模铸混合生产调度批次综合方法；3) 在总结多生产模

5、式连铸/模铸混合生产调度策略基础上，进行了系统软件设计与开发，包括静态调度、初始化、数据输入/输出、人机界面、数据处理以与主体算法模块；4) 应用现场实际数据进行测试，验证了调度整体解决方案、连铸/模铸混合生产调度策略和调度方法的有效性。关键词: 炼钢；连铸；模铸；混合生产；分批调度策略；计划编制；调度系统The design and development of steelmaking continuous casting and mould casting scheduling system AbstractSteelmaking industry supports our nation.

6、 The steelmaking continuous casting and mould casting make the key roll in steelmaking, which is the kernel of the manufacture and management in steel enterprise. The steelmaking continuous casting and mould casting is a procedure which is in high temperature, high comanding for real time, with sign

7、ificant time effect and complexity for schedule.For mould casting cannont be replaced by continuous casting in some area, the study in mould casting schedule has significant engineering value.1. According to the flow of actual procduct procedure, the process of schedule policy is describled. On the

8、base of analyzing the complexity, the steelmaking continuous casting and mould casting policy is summed up;2. It is brought out that the batch splitting scheduling policy of steelmaking continuous casting and mould casting, including the heuristic schedule method of the whole and half continuous cas

9、ting charge, half continuous casting charge and mixed deadline mould casting charge, the whole continuous casting charge and mixed deadline mould casting charge, and the comprehensive method of the steelmaking continuous casting and mould casting batch，on the basis of summing the schedule policy of

10、steelmaking continuous casting and mould casting;3. Based on the schedule policy of steelmaking continuous casting and mould casting, the schedule system is designed and developed, including design of static sub-system, initialization module, data input/output module, interface module, data processi

11、ng module and main schedule method module; Mathematics expression is used to qualitatively analysis the steelmaking continuous casting and mould casting problem. And the differences between continuous casting and mould casting are brought out. The mathematics model is also established.4. Tested by t

12、he actual data, it is verified to be efficacy that the schedule method and policy of the steelmaking continuous casting and mould casting.Keywords：steelmaking; continous casting; mould casting; batch schedule policy; make plan; schedule system 目 录独创性声明I摘要IIABSTRACTIV第一章 绪论11.1 课题来源与意义11.2 生产调度策略21.3

13、 炼钢调度方法研究现状与应用51.4 本文主要工作6第二章连铸模铸混合生产炼钢调度过程描述- 8 -2.1引言- 8 -2.2炼钢生产工艺流程- 11 -2.3炼钢调度过程描述- 14 -2.3.1炼钢调度特性分析- 14 -2.3.2炼钢调度系统关联分析- 15 -2.4炼钢调度复杂性分析- 17 -2.5存在问题- 18 -第三章炼钢-连铸/模铸混合生产调度策略- 20 -3.1连铸/模铸混合调度生产模式分析- 20 -3.2连铸/模铸混合生产调度策略- 26 -3.2.1基于分批调度的连铸/模铸混合计划策略- 28 -3.2.2连铸/模铸混合计划分批次调度策略实现- 29 -3.3整半炉

14、次连铸计划调度方法- 33 -3.3.1半炉次连铸计划启发式编制方法- 34 -3.3.2整炉次连铸计划启发式编制方法- 37 -3.4整半炉次连铸与混合浇期模铸计划调度方法- 38 -3.4.1半次连铸计划与混合浇期模铸计划启发式编制方法- 40 -3.4.2整炉次连铸与混合浇期模铸计划启发式编制方法- 42 -3.4.3连铸/模铸混合生产调度批次综合策略- 43 -第四章混合生产炼钢调度系统- 46 -软件设计与开发- 46 -4.1混合生产炼钢调度软件结构- 46 -4.2静态调度子系统软件设计- 47 -4.3静态调度子系统类设计- 48 -4.3静态调度子系统模块处理流程- 50 -

15、4.3.1初始化模块处理流程- 50 -4.3.2 数据输入模块处理流程- 50 -4.3.3数据输出模块处理流程- 51 -4.3.4主体算法模块处理流程- 52 -4.4静态调度子系统开发- 54 -4.4.1人机界面设计- 54 -4.4.2主要的数据表与字段- 60 -第5章混合生产炼钢调度系统实验验证635.1课题背景635.2组织机构635.2.1设备条件645.2.2工艺流程655.3系统运行环境与网络结构655.4实验验证655.5实验验证效果68总结与展望70第一章 绪 论1.1 课题来源与意义随着社会进步和生活水平的提高，市场更加需要具有特色、更高品质、符合顾客个人要求样式和功能千差万别的产品。激烈的市场竞争也迫使钢铁企业进行转变，批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换。在炼钢区域，连铸、模铸前的炼钢精练工序从过去的1重发展到现在有2-3重甚至更多来满足市场对高品质产品的需要，并且采用柔性设备和工艺，以满足柔性的市场需求。调度问题的分类方法有许多种，如：(1)根据加工系统的复杂度分为单机和多机并行调度。(2)根据加工路线的一致性分为Flow S