專利名稱：：一種基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼-連鑄生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鋼鐵冶金生產(chǎn)流程的物流仿真優(yōu)化方法，特別是一種基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼-連鑄生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化方法，以進行煉鋼-連鑄生產(chǎn)流程優(yōu)化設(shè)計以及生產(chǎn)作業(yè)計劃制定和輔助生產(chǎn)調(diào)度，屬于信息
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：煉鋼-連鑄是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的核心。煉鋼_連鑄生產(chǎn)過程的運行效率和生產(chǎn)組織對整個鋼鐵制造流程的生產(chǎn)運行控制起關(guān)鍵作用。從煉鋼到連鑄，對流程式生產(chǎn)而言，是從間斷到連續(xù)的過程；況且對于連鑄機，每開啟一次機器還需要設(shè)備調(diào)整時間和調(diào)整費用。因此為了提高煉鋼-連鑄過程的生產(chǎn)率和成材率，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)盡可能保證連鑄機的連續(xù)澆注。生產(chǎn)流程布局的合理性和生產(chǎn)運作的合理優(yōu)化是生產(chǎn)有序高效的重要保證，通過生產(chǎn)流程中主物流在各工序工位間運行的靜態(tài)與動態(tài)關(guān)系來表征。生產(chǎn)作業(yè)計劃與調(diào)度是煉鋼-連鑄生產(chǎn)管理的核心，煉鋼-連鑄生產(chǎn)作業(yè)計劃是在滿足鑄機連續(xù)澆鑄前提下，以爐次為最小計劃單位，安排各工序作業(yè)順序，制定各作業(yè)的執(zhí)行設(shè)備以及在該設(shè)備上的執(zhí)行起止時刻，而調(diào)度是生產(chǎn)作業(yè)計劃實施的保障和調(diào)節(jié)手段。由于煉鋼-連鑄生產(chǎn)系統(tǒng)是一個多目標(biāo)、多層次、非線性、動態(tài)有序的復(fù)雜系統(tǒng)，其生產(chǎn)計劃與調(diào)度是具有不確定性的NP難題，因此，尋求生產(chǎn)物流優(yōu)化、輔助煉鋼_連鑄生產(chǎn)作業(yè)計劃制定與調(diào)度優(yōu)化的手段具有重要意義。目前已經(jīng)公開的與煉鋼-連鑄生產(chǎn)物流相關(guān)的專利，如CN1591337A(—種基于計算機的連鑄物流的仿真系統(tǒng))對連鑄機生產(chǎn)進行仿真，包括物流在回轉(zhuǎn)臺、大包、中間包、流、結(jié)晶器等設(shè)備的運行過程，并考慮鑄機節(jié)點布局對生產(chǎn)流程的影響，但該系統(tǒng)只對單獨的連鑄生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行分析，沒有考慮整個煉鋼-連鑄生產(chǎn)過程；CN1564170A(流程行業(yè)優(yōu)化排產(chǎn)動態(tài)調(diào)度的組態(tài)平臺方法)通過組態(tài)建立流程行業(yè)的虛擬生產(chǎn)仿真模型，并利用計劃排產(chǎn)和動態(tài)調(diào)度算法模型庫進行動態(tài)鏈接，將訂單合同轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)合同，進行動態(tài)調(diào)度，提供了針對不同物流布局建模的仿真工具，但是對仿真結(jié)果缺乏必要的分析手段，在煉鋼-連鑄混合流程行業(yè)中應(yīng)用受到限制；CN1556487A(—種鋼鐵生產(chǎn)的遞階協(xié)調(diào)計劃調(diào)度方法)中系統(tǒng)由上位計算機和下位計算機組成，上位計算機用于整體目標(biāo)優(yōu)化，并向下位計算機下達優(yōu)化目標(biāo)，下位計算機表示生產(chǎn)工序，優(yōu)化各自的生產(chǎn)計劃；該方法通過上、下位計算機的聯(lián)系實現(xiàn)了生產(chǎn)的整體目標(biāo)與工序局部目標(biāo)之間的聯(lián)系，并對局部生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化，但該方法在整體目標(biāo)和局部目標(biāo)之間聯(lián)系單一，缺少相互演化機制；CN101093552A(—種通過計算機輔助指導(dǎo)煉鋼、連鑄供鋼節(jié)奏的調(diào)度模型)對計劃上線爐次，計算每罐的計劃開澆時間，然后由開澆時間計算每罐緊前工序作業(yè)時間，該方法為生產(chǎn)提供了輔助調(diào)度的工具，但其工序處理時間和運輸時間為確定值，作業(yè)時間缺少調(diào)整，容易導(dǎo)致作業(yè)計劃的沖突。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼_連鑄生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化方法，通過該方法可以進行煉鋼_連鑄生產(chǎn)流程優(yōu)化設(shè)計以及生產(chǎn)作業(yè)計劃制定和輔助生產(chǎn)調(diào)度。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的—種基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼-連鑄生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化方法，其步驟為(—)仿真對象建模；[OOO9](二)仿真模型參數(shù)初始化；[OOW](三)仿真模型運行；[OO11](四)仿真評價。仿真對象建模采用面向?qū)ο蟮慕M件方法構(gòu)建生產(chǎn)物流仿真運行的仿真對象模型，仿真對象模型包括工位、連接線與生產(chǎn)物流。首先根據(jù)規(guī)劃設(shè)計或生產(chǎn)實際流程構(gòu)建由工序的工位與連接線組成的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型，各工序工位之間按照現(xiàn)實可能的流程和物流運行關(guān)系確定連接線，新建的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型能夠保存為設(shè)定的模型文件格式，讀取已有模型文件，則可快速建立靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型；網(wǎng)絡(luò)模型中連接線也表達了物流在工位之間遷移的運輸關(guān)系，物流在工序工位上的作業(yè)時間以及運輸時間取值由各種概率分布或生產(chǎn)統(tǒng)計的分布規(guī)律描述。當(dāng)生產(chǎn)物流在由工位、連接線組成的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)中運行時，則仿真對象模型成為仿真對象動態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型。仿真模型初始化包括仿真的物流對象初始化、仿真目標(biāo)初始化、對象模型參數(shù)初始化和仿真評價指標(biāo)初始化；仿真的物流對象初始化根據(jù)流程規(guī)劃設(shè)計或生產(chǎn)批量計劃，建立仿真運行過程中包括鋼種、鋼號和鑄坯寬度在內(nèi)的物流對象值，用于確定物流的物理屬性；仿真目標(biāo)初始化確定物流在鑄機上的全局目標(biāo)，包括澆次計劃、鑄機開澆時刻以及節(jié)奏控制信息，以保證鑄機連續(xù)澆鑄；對象模型初始化設(shè)定物流的工序工位加工時間和運輸時間，時間取值根據(jù)應(yīng)用的不同，分別由各種概率分布或生產(chǎn)統(tǒng)計的分布規(guī)律描述；仿真評價指標(biāo)初始化設(shè)定仿真評價指標(biāo)初始值。仿真模型運行過程以工位、連接線和生產(chǎn)物流組成的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型為基礎(chǔ)，以滿足連鑄機連續(xù)澆鑄為全局目標(biāo)，通過物流在全局目標(biāo)和全局規(guī)則的牽引作用下，考慮局部目標(biāo)要求和全局信息及局部信息條件，在局部規(guī)則作用下進行物流的遷移和工位、連接線狀態(tài)的更新，從而實現(xiàn)目標(biāo)導(dǎo)引下的自組織仿真。仿真模型運行的具體步驟為1、仿真模型預(yù)處理按物流逆流程方向倒推計算，將鑄機連續(xù)澆鑄全局目標(biāo)分解為物流在鑄機前各工序上作業(yè)時間局部目標(biāo)；2、在每個仿真時鐘推進時間步長內(nèi)，沿流程方向運行物流仿真①讀取仿真模型和物流對象的狀態(tài)信息，確定當(dāng)前時刻的局部信息和全局信息；②由全局信息與局部信息決定物流演化的局部規(guī)則，并由局部規(guī)則和局部信息決定物流在工位和連接線上的遷移目標(biāo)；③用并行演化方式進行物流信息、工位和連接線狀態(tài)信息的更新；存儲物流、工位和連接線狀態(tài)信息。將連鑄機連續(xù)澆鑄作為全局目標(biāo)，與連鑄機生產(chǎn)節(jié)奏相關(guān)的信息作為全局信息，對全局目標(biāo)的控制原則作為全局規(guī)則；物流在各生產(chǎn)工序上的作業(yè)時間控制作為局部目標(biāo)，各工序工位、連接線以及物流在某一仿真時刻的狀態(tài)信息為局部信息，現(xiàn)實生產(chǎn)組織與生產(chǎn)調(diào)度的原則和規(guī)則作為局部規(guī)則，局部規(guī)則是仿真演化過程中工位以及連接線狀態(tài)變化的依據(jù)；全局目標(biāo)和全局信息共同決定全局規(guī)則的選擇，并結(jié)合局部信息確定局部規(guī)則的選擇；在仿真過程中，通過物流在全局目標(biāo)和規(guī)則的牽引作用下、考慮局部目標(biāo)的要求和全局信息及局部信息條件，在局部規(guī)則作用下進行物流的遷移和工位、連接線狀態(tài)的更新，從而獲得局部信息，將各局部信息綜合獲得全局信息，基于新的全局信息來更新全局目標(biāo)，然后在新的全局信息和全局目標(biāo)作用進行下一時刻的仿真運行，從而實現(xiàn)目標(biāo)導(dǎo)引下的自組織仿真。局部規(guī)則包括擇路規(guī)則、物流單元規(guī)則和作業(yè)屬性規(guī)則；擇路規(guī)則用于確定物流離開工位或連接線時，遷移目標(biāo)的選擇；物流單元規(guī)則用于確定多條連接線進入同一工位時，連接線物流選擇規(guī)則首先確定物流的工藝路徑是否經(jīng)過該工序，然后根據(jù)局部運行情況、局部目標(biāo)以及全局信息來從規(guī)則庫中確定物流的優(yōu)先級，優(yōu)先級高者被選擇接收；作業(yè)屬性規(guī)則用于確定物流從當(dāng)前工位或連接線離開時，前后工位_連接線或連接線_工位之間的作業(yè)狀態(tài)以及作業(yè)時間屬性的修改。仿真評價對仿真模型運行過程進行評估，通過仿真評價參數(shù)和仿真過程可視化表達實現(xiàn)。仿真評價參數(shù)由生產(chǎn)運行評價指標(biāo)和生產(chǎn)組織評價指標(biāo)構(gòu)成，生產(chǎn)運行評價指標(biāo)由平均隊長、平均排隊等待時間、設(shè)備平均利用率和物流準(zhǔn)時值構(gòu)成，生產(chǎn)組織評價指標(biāo)由工序平均通過時間、物流平均流通時間、物流作業(yè)緩沖、單臺連澆實現(xiàn)率、連澆百分比和單位時間系統(tǒng)處理量構(gòu)成；仿真過程可視化表達用于顯示仿真過程中工位、連接線以及物流的動態(tài)狀態(tài)信息，并輸出仿真結(jié)果。本發(fā)明能夠應(yīng)用于流程規(guī)劃設(shè)計的優(yōu)化，以及對生產(chǎn)過程物流運行分析的優(yōu)化建立任意生產(chǎn)流程的仿真對象模型，仿真模型工位和連接線按照規(guī)劃設(shè)計進行布局，物流在工序上的作業(yè)時間以及運輸時間按照設(shè)定的正態(tài)、泊松、指數(shù)等概率分布取值，對仿真生產(chǎn)計劃仿真運行，通過仿真結(jié)果的評價參數(shù)對生產(chǎn)流程評估，檢驗仿真模型所對應(yīng)生產(chǎn)流程的合理性，分析不同生產(chǎn)條件對生產(chǎn)的影響，指導(dǎo)或進行優(yōu)化流程設(shè)計。本發(fā)明能夠建立已有的生產(chǎn)流程的仿真對象模型，仿真模型工位和連接線按照生產(chǎn)實際布局，物流在工序上的作業(yè)時間以及運輸時間符合實際生產(chǎn)統(tǒng)計規(guī)律，通過生產(chǎn)物流在生產(chǎn)流程網(wǎng)絡(luò)中的仿真運行，對仿真結(jié)果的評價參數(shù)進行分析，實現(xiàn)對生產(chǎn)中關(guān)鍵工位與生產(chǎn)瓶頸的分析，以進行煉鋼-連鑄生產(chǎn)流程優(yōu)化。本發(fā)明能夠應(yīng)用于煉鋼-連鑄生產(chǎn)實際中，指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)計劃建立已有的生產(chǎn)流程的仿真對象模型，連接企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)信息系統(tǒng)，將生產(chǎn)批量計劃初始化為仿真的物流對象，通過仿真模型運行自動生成滿足生產(chǎn)工藝條件和鑄機連續(xù)澆鑄生產(chǎn)目標(biāo)的優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)計劃，以提供煉鋼_連鑄生產(chǎn)作業(yè)計劃與生產(chǎn)調(diào)度的輔助工具。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果1、本發(fā)明仿真對象模型是包括工序工位、連接線與生產(chǎn)物流的仿真對象動態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型組件方法建立的工位、運輸線靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型具有很好的靈活性，物流的作業(yè)時間和運輸時間采用分布特性描述，用簡潔的方式體現(xiàn)了真實物流運行的復(fù)雜動態(tài)關(guān)系。2、本發(fā)明能夠在流程規(guī)劃設(shè)計和生產(chǎn)過程物流分析時，通過生產(chǎn)物流的仿真運行，檢驗生產(chǎn)流程的合理性，指導(dǎo)規(guī)劃優(yōu)化設(shè)計，對關(guān)鍵工位生產(chǎn)瓶頸的分析，實現(xiàn)對煉鋼-連鑄生產(chǎn)流程優(yōu)化。3、本發(fā)明通過與企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接，成為在線的生產(chǎn)計劃與調(diào)度的工具，根據(jù)制定滿足生產(chǎn)工藝條件和鑄機連續(xù)澆鑄的優(yōu)化煉鋼_連鑄生產(chǎn)作業(yè)計劃，提供輔助調(diào)度的手段。圖1-本發(fā)明方法流程圖；圖2_模型要素的目標(biāo)、信息和規(guī)則相互作用關(guān)系圖；圖3_局部規(guī)則對工位屬性更改的作用機制圖；圖4_煉鋼_連鑄生產(chǎn)流程優(yōu)化設(shè)計流程圖；圖5_煉鋼_連鑄生產(chǎn)流程分析流程圖；圖6_煉鋼_連鑄生產(chǎn)作業(yè)計劃制定流程圖。具體實施例方式本發(fā)明首先將生產(chǎn)流程及生產(chǎn)過程中的物流運行抽象為工序工位、工位間連接線表征的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型，以及生產(chǎn)主物流在模型網(wǎng)絡(luò)中運行的仿真對象模型，物流在工位的作業(yè)時間和運輸時間由各種概率分布或生產(chǎn)統(tǒng)計規(guī)律描述。將系統(tǒng)最終的生產(chǎn)目標(biāo)實現(xiàn)作為仿真模型系統(tǒng)的全局目標(biāo)(如連鑄機的連續(xù)澆鑄)，生產(chǎn)目標(biāo)實現(xiàn)的控制原則作為全局規(guī)則(如連鑄機連澆的控制原則)，將全局目標(biāo)和規(guī)則按時間倒推分解得到局部目標(biāo)，與生產(chǎn)目標(biāo)相關(guān)的信息(如連鑄機的生產(chǎn)節(jié)奏信息)作為全局信息。模型系統(tǒng)通過物流在目標(biāo)導(dǎo)引下，在考慮局部規(guī)則的生產(chǎn)流程網(wǎng)絡(luò)中的自組織仿真演化，由工位和連接線狀態(tài)的改變來表征物流的遷移，進而表達仿真演化運行過程。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步具體說明?！N基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼-連鑄生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化方法，包括仿真對象建模，仿真模型參數(shù)初始化，仿真模型運行，仿真評價，參見圖1。(—)仿真對象建模仿真對象建模采用面向?qū)ο蟮慕M件方法構(gòu)建生產(chǎn)物流仿真運行的仿真對象模型，根據(jù)設(shè)計規(guī)劃或生產(chǎn)實際流程構(gòu)建由工序的工位與連接線組成的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型，各工序的工位之間按照現(xiàn)實可能的流程和物流運行關(guān)系確定連接線，連接線也表達了物流在工位之間遷移的運輸關(guān)系，物流在工位上的作業(yè)時間以及運輸時間取值由設(shè)定的各種概率分布或生產(chǎn)統(tǒng)計的分布規(guī)律描述，以體現(xiàn)生產(chǎn)中的隨機分布特性。仿真對象建模包括兩個步驟由工序工位、連接線組成的生產(chǎn)靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建以及由生產(chǎn)靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)與生產(chǎn)物流時間分布組成的仿真對象模型。靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建采用兩種方式(l)新建靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型，并構(gòu)建工序工位和工位間連接線，將靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型保存為模型文件；(2)打開已有的模型文件，快速構(gòu)建靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型。仿真對象模型是在靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型中，考慮物流在其生產(chǎn)工藝工序上以及連接線上的作業(yè)時間分布特性構(gòu)成。(二)仿真模型參數(shù)初始化仿真模型參數(shù)初始化包括仿真的物流對象初始化、仿真目標(biāo)初始化、對象模型參數(shù)初始化和仿真評價指標(biāo)初始化；仿真物流對象初始化設(shè)定仿真物流參數(shù)，建立仿真運行過程中包括鋼種、鋼號和寬度在內(nèi)的物流對象值，用于確定物流的具體物理屬性；仿真目標(biāo)初始化確定物流在鑄機上的全局目標(biāo)，包括澆次計劃、鑄機開澆時刻以及節(jié)奏控制信息，用于為仿真過程提供全局信息；對象模型初始化設(shè)定物流工位加工時間和運輸時間，物流作業(yè)時間取值要求由各種概率分布或生產(chǎn)統(tǒng)計分布規(guī)律描述；仿真評價指標(biāo)初始化設(shè)定評價指標(biāo)初始值。(三)仿真模型運行在仿真過程中，模型演化過程是通過物流在全局目標(biāo)和全局規(guī)則的牽引作用下、考慮局部目標(biāo)的要求和全局信息及局部信息條件，在局部規(guī)則作用下進行物流的遷移，同時進行工位和連接線狀態(tài)的更新，從而實現(xiàn)目標(biāo)導(dǎo)引下的自組織仿真。仿真模型運行的具體步驟為1仿真模型預(yù)處理按物流逆流程方向倒推計算，將鑄機連續(xù)澆鑄全局目標(biāo)分解成物流在鑄機前各工序上作業(yè)時間局部目標(biāo)。2在每個仿真時鐘推進時間步長內(nèi)，沿流程方向運行物流仿真①讀取仿真模型和物流對象的狀態(tài)信息，確定當(dāng)前時刻的局部信息和全局信息；②由全局信息與局部信息決定物流演化的局部規(guī)則，并由局部規(guī)則和局部信息決定物流在工位和連接線上的遷移目標(biāo)；③用并行演化方式進行物流信息、工位和連接線狀態(tài)信息的更新；存儲物流、工位和連接線狀態(tài)信息。本發(fā)明物流仿真演化過程中涉及到全局目標(biāo)、局部目標(biāo)、全局信息、局部信息、全局規(guī)則、局部規(guī)則，其意義如下1、全局目標(biāo)是根據(jù)生產(chǎn)計劃轉(zhuǎn)換的仿真模型運行總目標(biāo)。在煉鋼-連鑄生產(chǎn)過程中，將其定義為保證連鑄機連續(xù)澆注的生產(chǎn)節(jié)奏物流單元進入仿真系統(tǒng)到開始澆注的時間特性。2、局部目標(biāo)是全局目標(biāo)在各生產(chǎn)工序工位上的分解，即物流單元在各工序上作業(yè)時間目標(biāo)，滿足局部目標(biāo)，是實現(xiàn)全局目標(biāo)的必要條件。全局目標(biāo)與局部目標(biāo)的生成為仿真演化過程中物流在各工序上作業(yè)提供了一個參考的生產(chǎn)作業(yè)時刻。3、全局信息是對全局目標(biāo)的反應(yīng)，表現(xiàn)為與連鑄機生產(chǎn)節(jié)奏相關(guān)的信息物流進入系統(tǒng)的時刻，鑄機開澆時刻以及澆鑄時間。4、局部信息對應(yīng)于仿真過程中，工位、連接線以及物流的狀態(tài)信息，工位、連接線狀態(tài)設(shè)定為空閑、作業(yè)、等待、故障、不可用，物流狀態(tài)設(shè)定為排隊等待作業(yè)，加工作業(yè)，運輸作業(yè)、排隊等待離開，以及離開系統(tǒng)。5、全局規(guī)則是對全局目標(biāo)的控制原則，通過收集局部運行信息得到全局信息，同時將全局信息用于全局目標(biāo)、局部目標(biāo)的生成與更新。建立包括全局信息收集規(guī)則、全局目標(biāo)生成規(guī)則和局部目標(biāo)生成規(guī)則的全局規(guī)則庫。在仿真過程中，在全局規(guī)則作用下，更新鑄機運行信息，節(jié)奏信息等全局信息，更新保證鑄機連續(xù)澆鑄的全局目標(biāo)。6、局部規(guī)則是反應(yīng)現(xiàn)實生產(chǎn)中生產(chǎn)組織和調(diào)度原則和規(guī)則，根據(jù)工位和連接線的屬性信息，從局部規(guī)則庫中選擇規(guī)則，實現(xiàn)作業(yè)狀態(tài)的改變，局部規(guī)則是決定模型中各工位和連接線屬性變化的依據(jù)。全局目標(biāo)、全局信息、全局規(guī)則、局部目標(biāo)、局部信息和局部規(guī)則之間的作用機制參見圖2:全局目標(biāo)通過生產(chǎn)目標(biāo)并結(jié)合生產(chǎn)流程特點生成，全局目標(biāo)和全局信息共同決定全局規(guī)則的選擇，并結(jié)合局部信息確定局部規(guī)則的選擇；將全局目標(biāo)分解到各個工位上獲得局部目標(biāo)，局部目標(biāo)結(jié)合局部信息以及規(guī)則庫中的局部規(guī)則確定仿真演化下一步的局部信息；將各局部信息綜合獲得全局信息，基于新的全局信息來更新全局目標(biāo)，在新的全局信息和全局目標(biāo)作用進行下一時刻的仿真運行。仿真過程中演化的關(guān)鍵是根據(jù)當(dāng)前工位和連接線的局部信息、局部目標(biāo)，以及相關(guān)聯(lián)的全局信息，從局部規(guī)則庫中選擇合適的規(guī)則，指導(dǎo)物流在工位和連接線上的遷移，并更新工位和連接線屬性。局部規(guī)則包括擇路規(guī)則、物流單元規(guī)則和作業(yè)屬性規(guī)則；擇路規(guī)則用于確定物流離開工位或連接線時，遷移目標(biāo)的選擇；物流單元規(guī)則用于確定多條連接線進入同一工位時，多個連接線物流選擇規(guī)則首先確定物流的工藝路徑是否經(jīng)過該工序，然后根據(jù)局部運行情況、局部目標(biāo)以及全局信息來從規(guī)則庫中確定物流的優(yōu)先級，優(yōu)先級高者被選擇接收；作業(yè)屬性規(guī)則用于確定物流從當(dāng)前工位或連接線離開時，前后工位_連接線或連接線_工位之間的作業(yè)狀態(tài)以及作業(yè)時間屬性的修改。局部規(guī)則對于物流離開工位及其屬性更改流程如下，參見圖3:St印l假設(shè)物流i在工位M上作業(yè)完畢。如果M沒有后續(xù)工位，則該物流所有工序作業(yè)完畢，物流離開系統(tǒng)模型，M狀態(tài)設(shè)置為空閑；否則，將M工位狀態(tài)設(shè)置為等待，轉(zhuǎn)步驟2。St印2如果M的后續(xù)工位個數(shù)為l，則轉(zhuǎn)步驟3，否則，轉(zhuǎn)步驟7。St印3將物流i加入M工位的唯一后續(xù)工位N的等待物流集合LN，轉(zhuǎn)入步驟4。St印4采用物流單元規(guī)則從LN中選擇在N上進行作業(yè)的物流j，如果j=i，轉(zhuǎn)步驟6，否則轉(zhuǎn)步驟5。St印5當(dāng)前仿真時鐘中M的屬性值不變，在下一仿真時鐘中，對工位M轉(zhuǎn)入步驟4。St印6根據(jù)作業(yè)屬性規(guī)則確定工位M和MN之間連接線的屬性，將M狀態(tài)設(shè)置為空閑，MN狀態(tài)設(shè)置為作業(yè)，設(shè)置MN上的作業(yè)時間，以及物流i作業(yè)時間。St印7確定工位M的后續(xù)工位集合P，轉(zhuǎn)步驟8。St印8根據(jù)擇路規(guī)則確定i在P中是否存在可用工位p，若存在，轉(zhuǎn)步驟6，否則，轉(zhuǎn)步驟9。St印9當(dāng)前仿真時鐘中M的屬性值不變，在下一仿真時鐘中，對工位M轉(zhuǎn)入步驟8處理。對物流離開連接線屬性更改的局部規(guī)則首先確定與連接線相連的工位N，然后利用作業(yè)規(guī)則確定物流在N上的作業(yè)時間，最后更新連接線和工位N上的屬性即可。(四)仿真評價本發(fā)明中仿真評價包括仿真評價參數(shù)和仿真過程可視化表達。對于仿真評價參數(shù)，從生產(chǎn)運行和生產(chǎn)組織兩方面建立仿真評價體系，利用評價指標(biāo)，對物流在生產(chǎn)模型中的運行情況進行分析，確定在當(dāng)前生產(chǎn)組織條件下的瓶頸工位，或是對生產(chǎn)作業(yè)計劃進行評估。建立的評價指標(biāo)如下表1所示，其中指標(biāo)1-4從生產(chǎn)運行角度進行評估，指標(biāo)5-10從生產(chǎn)組織角度進行評估。表1仿真評價指標(biāo)序號<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>仿真過程可視化表達用于仿真過程中，工位、連接線的狀態(tài)信息，以及物流在生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)模型中信息的顯示，并輸出仿真結(jié)果。仿真模型的一次仿真運行結(jié)果可能與實際情況存在較大差異，因此對同一輸入仿真物流，需要多次仿真運行后，對仿真評價結(jié)果運用統(tǒng)計方法進行分析。本發(fā)明能夠作為煉鋼-連鑄生產(chǎn)流程優(yōu)化設(shè)計的工具，參見圖4。首先根據(jù)規(guī)劃設(shè)計建立包括工序工位、連接線與物流時間分布特性的仿真對象模型；物流在工序工位上的作業(yè)時間以及連接線上運輸時間滿足設(shè)定概率分布函數(shù)；人為設(shè)定在仿真對象模型中運行的仿真生產(chǎn)物流，并與仿真對象模型共同組成動態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型，然后利用本方法進行仿真模型運行，并獲得仿真評價結(jié)果。通過仿真評價，能夠?qū)ιa(chǎn)流程的合理性進行分析，并判斷生產(chǎn)條件對生產(chǎn)的影響，實現(xiàn)對生產(chǎn)流程的優(yōu)化。本發(fā)明能夠作為煉鋼-連鑄生產(chǎn)流程優(yōu)化分析的工具，參加圖5。首先根據(jù)已有的生產(chǎn)流程建立仿真對象模型，工位和連接線按照生產(chǎn)實際布局，物流在工序上的作業(yè)時間以及運輸時間符合生產(chǎn)統(tǒng)計規(guī)律，設(shè)定仿真生產(chǎn)物流，并通過生產(chǎn)物流在生產(chǎn)流程網(wǎng)絡(luò)中的仿真運行獲得仿真評價結(jié)果，通過對仿真結(jié)果的評價參數(shù)進行分析，實現(xiàn)對生產(chǎn)流程中關(guān)鍵工位生產(chǎn)瓶頸的分析，進行生產(chǎn)流程優(yōu)化分析。本發(fā)明能夠作為煉鋼-連鑄生產(chǎn)作業(yè)計劃制定和輔助生產(chǎn)調(diào)度的工具，參見圖6。首先建立與企業(yè)生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，使本發(fā)明能夠在線運行，然后根據(jù)生產(chǎn)實際，由工序工位、連接線，以及制造執(zhí)行系統(tǒng)中的生產(chǎn)統(tǒng)計規(guī)律建立仿真對象模型；將制11造執(zhí)行系統(tǒng)中的生產(chǎn)批量計劃作為仿真生產(chǎn)物流，并與仿真對象模型一同構(gòu)成動態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型，利用本發(fā)明進行仿真模型運行，并獲得仿真評價和優(yōu)化的生產(chǎn)作業(yè)計劃，將其反饋至制造執(zhí)行系統(tǒng)，提供作業(yè)計劃與生產(chǎn)調(diào)度的輔助手段。權(quán)利要求一種基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼-連鑄生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化方法，其特征在于該方法步驟為(一)仿真對象建模采用面向?qū)ο蟮慕M件方法構(gòu)建生產(chǎn)物流仿真運行的仿真對象模型仿真對象模型包括工位、連接線與生產(chǎn)物流；構(gòu)建由工序的工位與連接線組成的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型，各工序工位按照現(xiàn)實可能的流程和物流運行關(guān)系確定連接線，物流在工序工位上的作業(yè)時間以及運輸時間取值由分布規(guī)律描述；(二)仿真模型參數(shù)初始化仿真模型參數(shù)初始化包括仿真的物流對象初始化、仿真目標(biāo)初始化、對象模型參數(shù)初始化和仿真評價指標(biāo)初始化；(三)仿真模型運行在仿真過程中，以連鑄機連續(xù)澆鑄的生產(chǎn)目標(biāo)作為全局目標(biāo)，模型演化過程是通過物流在全局目標(biāo)和全局規(guī)則的牽引作用下、考慮局部目標(biāo)的要求和全局信息及局部信息條件，在局部規(guī)則作用下進行物流的遷移，同時進行工位和連接線狀態(tài)的更新，從而實現(xiàn)目標(biāo)導(dǎo)引下的自組織仿真；(四)仿真評價對仿真模型運行過程進行可視化表達，輸出仿真結(jié)果并通過仿真評價參數(shù)對仿真結(jié)果進行評價。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼-連鑄生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化方法，其特征在于所述仿真模型運行的具體步驟為(1)仿真模型預(yù)處理按物流逆流程方向倒推計算，將鑄機連續(xù)澆鑄全局目標(biāo)分解為物流在鑄機前各工序上作業(yè)時間局部目標(biāo)；(2)在每個仿真時鐘推進時間步長內(nèi)，沿流程方向運行物流仿真①讀取仿真模型和物流對象的狀態(tài)信息，確定當(dāng)前時刻的局部信息和全局信息；②由全局信息與局部信息決定物流演化的局部規(guī)則，并由局部規(guī)則和局部信息決定物流在工位和連接線上的遷移目標(biāo)；③用并行演化方式進行物流信息、工位和連接線狀態(tài)信息的更新；存儲物流、工位和連接線狀態(tài)信息。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼_連鑄生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化方法，其特征在于全局目標(biāo)、全局信息、全局規(guī)則、局部目標(biāo)、局部信息和局部規(guī)則之間的作用機制為將連鑄機連續(xù)澆鑄作為全局目標(biāo)，與連鑄機生產(chǎn)節(jié)奏相關(guān)的信息作為全局信息，對全局目標(biāo)的控制原則作為全局規(guī)則；物流在各生產(chǎn)工序上的作業(yè)時間控制作為局部目標(biāo)，各工序工位、連接線以及物流在某一仿真時刻的狀態(tài)信息為局部信息，現(xiàn)實生產(chǎn)組織與生產(chǎn)調(diào)度的原則和規(guī)則作為局部規(guī)則；全局目標(biāo)和全局信息共同決定全局規(guī)則的選擇，并結(jié)合局部信息確定局部規(guī)則的選擇；將全局目標(biāo)分解到各個工位上獲得局部目標(biāo)，局部目標(biāo)結(jié)合局部信息以及規(guī)則庫中的局部規(guī)則確定仿真演化下一步的局部信息；在仿真過程中，通過物流在全局目標(biāo)和全局規(guī)則的牽引作用下、考慮局部目標(biāo)的要求和全局信息及局部信息條件，在局部規(guī)則作用下進行物流的遷移和工位、連接線狀態(tài)的更新，以體現(xiàn)現(xiàn)實物流的基本特征，從而獲得局部信息，將各局部信息綜合獲得全局信息，基于新的全局信息來更新全局目標(biāo)，然后在新的全局信息和全局目標(biāo)作用進行下一時刻的仿真運行。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼_連鑄生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化方法，其特征在于所述局部規(guī)則包括擇路規(guī)則、物流單元規(guī)則和作業(yè)屬性規(guī)則擇路規(guī)則確定物流離開工位或連接線時，遷移目標(biāo)的選擇；物流單元規(guī)則用于確定多條連接線進入同一工位時，連接線上物流選擇；作業(yè)屬性規(guī)則用于確定物流從當(dāng)前工位或連接線遷移時，前后工位_連接線或連接線_工位之間的作業(yè)狀態(tài)與作業(yè)時間屬性修改。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼-連鑄生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化方法，其特征在于所述仿真評價參數(shù)由生產(chǎn)運行評價指標(biāo)和生產(chǎn)組織評價指標(biāo)構(gòu)成，其中生產(chǎn)運行評價指標(biāo)由平均隊長、平均排隊等待時間、設(shè)備平均利用率和物流準(zhǔn)時值組成；生產(chǎn)組織評價指標(biāo)由工序平均通過時間、物流平均流通時間、物流作業(yè)緩沖、單臺連澆實現(xiàn)率、連澆百分比和單位時間系統(tǒng)處理量構(gòu)成；仿真過程可視化表達顯示仿真過程中工位、連接線以及物流的動態(tài)狀態(tài)信息變化并輸出仿真結(jié)果。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼-連鑄生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化方法，其特征在于建立任意生產(chǎn)流程的仿真對象模型，仿真模型工位和連接線按照規(guī)劃設(shè)計進行布局，物流在工序上的作業(yè)時間以及運輸時間按照設(shè)定的正態(tài)、泊松或指數(shù)概率分布取值，對仿真生產(chǎn)物流仿真運行，通過仿真結(jié)果的評價參數(shù)對生產(chǎn)流程評估，檢驗仿真模型所對應(yīng)生產(chǎn)流程的合理性，分析不同生產(chǎn)條件對生產(chǎn)的影響，進行流程優(yōu)化設(shè)計。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼-連鑄生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化方法，其特征在于建立已有的生產(chǎn)流程的仿真對象模型，仿真模型工位和連接線按照生產(chǎn)實際布局，物流在工序上的作業(yè)時間以及運輸時間符合實際生產(chǎn)統(tǒng)計規(guī)律，通過生產(chǎn)物流在生產(chǎn)流程網(wǎng)絡(luò)中的仿真運行，對仿真結(jié)果的評價參數(shù)進行分析，實現(xiàn)對生產(chǎn)中關(guān)鍵工位與生產(chǎn)瓶頸的分析，進行生產(chǎn)流程優(yōu)化分析。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼-連鑄生產(chǎn)物流仿真優(yōu)化方法，其特征在于建立已有的生產(chǎn)流程的仿真對象模型，并連接企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)信息系統(tǒng)，將生產(chǎn)批量計劃初始化為仿真的物流對象，通過仿真模型運行自動生成滿足生產(chǎn)工藝條件和鑄機連續(xù)澆鑄生產(chǎn)目標(biāo)的優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)計劃，以提供煉鋼_連鑄生產(chǎn)作業(yè)計劃與生產(chǎn)調(diào)度的輔助工具。全文摘要本發(fā)明提出了一種基于目標(biāo)導(dǎo)引的煉鋼-連鑄生產(chǎn)物流的仿真優(yōu)化方法。該方法以滿足連鑄機的連續(xù)澆鑄為目標(biāo)，通過目標(biāo)的導(dǎo)向作用，引導(dǎo)物流對象在生產(chǎn)流程網(wǎng)絡(luò)中的仿真演化運行，借助全局與局部目標(biāo)、規(guī)則和信息的有機集成，從而實現(xiàn)仿真過程在他組織牽引和約束下的自組織演化，得到滿足現(xiàn)實目標(biāo)和約束條件的仿真優(yōu)化結(jié)果，同時模型可以表達并反映生產(chǎn)過程中的各生產(chǎn)工序環(huán)節(jié)的作業(yè)時間的隨機特性，進行仿真結(jié)果的評價。本方法能夠用于優(yōu)化煉鋼-連鑄的生產(chǎn)流程設(shè)計，以及輔助優(yōu)化生產(chǎn)運行，實現(xiàn)對生產(chǎn)流程合理性的分析，進行生產(chǎn)作業(yè)計劃的制定和輔助生產(chǎn)調(diào)度。文檔編號G06Q10/00GK101789096SQ201010100959公開日2010年7月28日申請日期2010年1月25日優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日發(fā)明者何臘梅,劉怡,鄭忠,陳開,高小強申請人:重慶大學(xué)