鋼鐵企業(yè)板坯庫(kù)作業(yè)仿真模型研究

鋼鐵企業(yè)板坯庫(kù)作業(yè)仿真模型研究鋼鐵企業(yè)板坯庫(kù)作業(yè)仿真模型研究

中圖分類號(hào)：F273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：Inthispaper，takeanexampleofironandsteelenterprisesinTangshan，self-designedslabyardlayout，anduseeM-plantsimulationsoftwarelibraryisbuiltontheslabproductionlogisticssimulationmodels.Basedontheactualsituationofironandsteelenterprises，analyzetheadvantagesanddisadvantagesofvariousmodesofproduction.Bychangingdifferentparameters，allowingthesystemtorununderdifferentconditions，andthenobservethehealthsystem.Finally，accordingtotheresultsofsimulationrunsonavarietyofsimulationalaysis，andprovideevaluationofdifferentproductionmethods，sothatthedecision-makingslabsteellogisticsmanagerstooptimizethedatabase，tooptimizeproductionandavoidthelossofdecision-making.Butalsotomanagersonhowtoimprovetheefficiencyoflogisticsoperationsslablibraryhasanintuitiveunderstanding.

Keywords：ironandsteelenterpriselogistics；slabyard；eM-plant；logisticssimulation

1課題背景

板坯庫(kù)系統(tǒng)的目標(biāo)是做好連接煉鋼連鑄和軋制工序的物流樞紐，調(diào)節(jié)好澆鑄和軋制生產(chǎn)。板坯庫(kù)的庫(kù)房布局和產(chǎn)品物流路線對(duì)生產(chǎn)效率有著很重要的影響，通過建立對(duì)整個(gè)板坯庫(kù)和產(chǎn)品路線的仿真。通過仿真尋求解決問題的相對(duì)較合理的生產(chǎn)流動(dòng)方式辦法。彭旺明、張躍剛[1]介紹了系統(tǒng)仿真以及Flexsim系統(tǒng)仿真軟件的特點(diǎn)，針對(duì)汽車轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)流程，應(yīng)用Flexsim系統(tǒng)仿真軟件進(jìn)行建模仿真，運(yùn)行仿真模型，找出了生產(chǎn)流程中的“瓶頸〞，為企業(yè)調(diào)整生產(chǎn)線平衡提供了科學(xué)的決策依據(jù)。彭旺明、張曉川[2]分析了eM-plant在一個(gè)流水線作業(yè)中裝配的仿真過程及辦法，闡明了eM-plant在離散系統(tǒng)仿真中的優(yōu)勢(shì)以一個(gè)制作電腦桌的流程為例，表明eM-plant在流水線仿真中的優(yōu)越性。宋建新、徐菱、宋遠(yuǎn)申[3]在?現(xiàn)代生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真研究》中針對(duì)現(xiàn)代生產(chǎn)物流系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，提出建立仿真模型的基木步驟。以現(xiàn)代生產(chǎn)物流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為例，采用Flexsim軟件快速建立起模型，編寫控制程序然后對(duì)各種計(jì)劃進(jìn)行仿真分析，得出管理者想要的資料報(bào)表，簡(jiǎn)單快速地為企業(yè)提供決策依據(jù)。

2板坯庫(kù)仿真

對(duì)于鋼鐵企業(yè)，板坯庫(kù)是鋼鐵企業(yè)一個(gè)必不可少的處理庫(kù)房，從澆鑄到軋制，中間在板坯庫(kù)停留，根據(jù)時(shí)間對(duì)溫度的影響改變不同，產(chǎn)生不同的生產(chǎn)上料方式[4-5]。本文依據(jù)企業(yè)實(shí)際，設(shè)計(jì)板坯庫(kù)總長(zhǎng)240m、寬90m，分三跨：LM跨、MN跨、NP跨，各跨寬度為33m、27m和27m。在MN跨的兩個(gè)軌道之間局部有保溫坑，各跨還有天車分布，其中，LM跨有兩部80噸天車，MN跨有兩部80噸天車和兩部40噸天車，NP跨有一步80噸天車和三部40噸天車。除此之外，還有過跨車實(shí)現(xiàn)跨與跨之間的板坯運(yùn)輸，載重150噸。主要物流線路是兩條輥道，通過輥道實(shí)現(xiàn)板坯從澆鑄到軋制工序的移動(dòng)。

2.1板坯庫(kù)仿真參數(shù)

如圖1所示，MN跨冷裝區(qū)域上料是1區(qū)和2區(qū)，其中有4部天車，2部40噸天車和兩部80噸天車，80噸天車可以一次吊1到2塊板坯，40噸天車一次只可吊1塊板坯。MN跨上料由天車直接吊板坯至MN跨中部卸板臺(tái)，再由卸板臺(tái)推至軌道，在卸板臺(tái)推板過程中，天車可以去執(zhí)行其他的任務(wù)，目前在板坯庫(kù)的實(shí)際作業(yè)中，多是由80噸天車一次吊2塊板坯至卸板臺(tái)，也有可能由80噸天車吊1塊板坯到卸板臺(tái)。對(duì)作業(yè)做如下參數(shù)若：

〔1〕根據(jù)天車運(yùn)行的便利性和針對(duì)上料點(diǎn)的位置如圖1。

〔2〕1區(qū)由1部80噸天車負(fù)責(zé)上料，2區(qū)由另1部80噸天車專門負(fù)責(zé)上料，其余2部40噸天車負(fù)責(zé)備料和倒垛。

〔3〕2板坯上料作業(yè)流程為：天車由1區(qū)或2區(qū)按一定順序吊2塊板坯，將2塊板坯放置卸板臺(tái)，天車釋放執(zhí)行下一輪上料作業(yè)流程，卸板臺(tái)逐板推至軌道，板坯由軌道輸送至NP跨執(zhí)行板坯校核操作。1塊板坯上料作業(yè)流程：天車由1區(qū)或2區(qū)按一定順序吊1塊板坯，直接吊至卸板臺(tái)，天車釋放執(zhí)行下一輪上料作業(yè)流程，卸板臺(tái)推板至軌道，板坯由軌道輸送至NP跨執(zhí)行板坯校核操作。板坯校核操作流程：該板坯輸送至NP跨軌道后NP跨軌道停止并封鎖，由工作人員對(duì)板坯的規(guī)格和號(hào)碼進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)無(wú)誤后軌道將板坯送至加熱爐，如有問題那么由NP跨天車將板坯吊離軌道?！?〕根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和板坯庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，設(shè)置MN跨上料所有仿真參數(shù)如下：

①80噸天車吊2塊板坯上料概率為80%，吊1塊板坯上料概率為20%。

②板坯校核不合格的概率為2%；在NP跨校核不合格坯由NP跨天車吊走所需時(shí)間為40秒。

③天車移動(dòng)速度為1.2米/秒，無(wú)論夾幾塊板坯，由垛位吊起板坯所用時(shí)間為33秒，卸下板坯所用時(shí)間為34秒。

④卸板臺(tái)推1塊板坯至軌道所用時(shí)間為42秒；軌道輸送速度為0.5米/秒。

⑤卸板臺(tái)上料點(diǎn)距離NP跨校核點(diǎn)10米，NP跨校核點(diǎn)距離加熱爐車間10米，加熱爐前有4塊板坯的緩沖，加熱爐每隔1.5分鐘送1塊板坯；無(wú)論1區(qū)還是2區(qū)各個(gè)垛位橫向距離為2米，各垛位寬度為1.5米。

〔5〕若備料天車與上料天車產(chǎn)生干預(yù)的概率一定，發(fā)生干預(yù)后上料天車延誤時(shí)間為30秒，且只發(fā)生在上料天車上料后返回垛區(qū)取坯的過程。

〔6〕為獲得天車供坯的能力范圍，若天車按由近至遠(yuǎn)的原那么由垛位取坯。

3仿真結(jié)果分析

仿真中的各種參數(shù)都可以進(jìn)行調(diào)整，但是，在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，很多地方的參數(shù)都已經(jīng)固定，所以只對(duì)其中兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行修改，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。首先是天車干預(yù)概率和加熱爐節(jié)奏的關(guān)系，其次是板坯合格概率分布和天車抓取數(shù)量分布的關(guān)系，選取一些相比照較特殊的值進(jìn)行仿真。

3.1MN跨仿真結(jié)果分析

〔1〕1區(qū)仿真

表1表現(xiàn)的是1區(qū)天車干預(yù)概率和加熱爐節(jié)奏的關(guān)系，表2表現(xiàn)的是板坯合格概率分布和天車抓取數(shù)量分布關(guān)系。

〔2〕2區(qū)仿真

表3表現(xiàn)的是1區(qū)天車干預(yù)概率和加熱爐節(jié)奏的關(guān)系，表4表現(xiàn)的是板坯合格概率分布和天車抓取數(shù)量分布關(guān)系。

3.2NP跨仿真結(jié)果分析

〔1〕1區(qū)仿真

表5表現(xiàn)的是1區(qū)天車干預(yù)概率和加熱爐節(jié)奏的關(guān)系，表6表現(xiàn)的是板坯合格概率分布和天車抓取數(shù)量分布關(guān)系。

〔2〕2區(qū)仿真

表7表現(xiàn)的是1區(qū)天車干預(yù)概率和加熱爐節(jié)奏的關(guān)系，表8表現(xiàn)的是板坯合格概率分布和天車抓取數(shù)量分布關(guān)系。

4仿真結(jié)論

從上面的結(jié)果可以看出，對(duì)于加熱爐節(jié)奏是2.5分鐘的那一列比照，1區(qū)的供坯能力要大于2區(qū)，對(duì)于1區(qū)而言天車干預(yù)和加熱爐節(jié)奏對(duì)其供坯影響在一定程度內(nèi)是沒有什么太大變化的，分布比擬均勻，但是當(dāng)加熱爐節(jié)奏變?yōu)?.5分鐘時(shí)，不管天車干預(yù)概率如何，全程根本上滿足供坯；而對(duì)2區(qū)而言天車干預(yù)和加熱爐節(jié)奏對(duì)其影響相對(duì)較微弱，相對(duì)的分布比擬穩(wěn)定。對(duì)于1區(qū)在關(guān)于板坯合格率和天車抓取板坯數(shù)量分布兩個(gè)因素上，隨著合格率的回升供坯能力也迅速回升，隨著天車取2塊板坯概率的回升，供坯能力也就較快回升；而對(duì)于2區(qū)，上面的這種體現(xiàn)那么不明顯，分布都相比照較均勻。針對(duì)較為保守的天車干預(yù)概率為50%來(lái)說(shuō)，加熱爐節(jié)奏為2.5分鐘、合格率90%和取兩塊坯的概率為80%來(lái)說(shuō)，1區(qū)供坯能力到達(dá)671塊，大約有671/12，也就是56個(gè)垛位，所以1辨別布大約56/2=28個(gè)長(zhǎng)度的垛位距離；而2區(qū)垛位大約1個(gè)垛位距離。

從上面的結(jié)果可以看出MN跨和NP跨