鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討

鋼廠物流優(yōu)化中爐機(jī)匹配問題研究匯報(bào)人：肖陽指導(dǎo)教師：鄭忠教授1鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第1頁匯報(bào)內(nèi)容可行性論證和進(jìn)度安排課題學(xué)術(shù)和實(shí)用意義國內(nèi)外研究現(xiàn)實(shí)狀況課題研究目與內(nèi)容技術(shù)路線擬處理關(guān)鍵問題鋼廠物流優(yōu)化中爐機(jī)匹配問題研究2鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第2頁課題學(xué)術(shù)和實(shí)用意義二十一世紀(jì)鋼鐵工業(yè)面臨是一種最新形式綜合性挑戰(zhàn),它包括了經(jīng)營成本、產(chǎn)品質(zhì)量與性能、生產(chǎn)效率與合理規(guī)模、能耗與過程排放、環(huán)境與生態(tài)等多目標(biāo)群優(yōu)化。物流研究以系統(tǒng)整體優(yōu)化為前提，從提高系統(tǒng)總生產(chǎn)率目標(biāo)出發(fā)，統(tǒng)籌分析、合理布置、尋求最佳設(shè)計(jì)和改善方案，在降低消耗和生產(chǎn)成本、改善物流、改進(jìn)空間利用、縮短生產(chǎn)周期等方面起著關(guān)鍵作用。爐機(jī)匹配問題,指是轉(zhuǎn)爐到鑄機(jī)各生產(chǎn)步驟銜接匹配問題。爐機(jī)匹配標(biāo)準(zhǔn)要求煉鋼工序和連鑄工序之間確立明確對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)應(yīng)關(guān)系根據(jù)轉(zhuǎn)爐和連鑄工序生產(chǎn)能力和生產(chǎn)周期確定。3鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第3頁課題學(xué)術(shù)意義該課題對(duì)于鋼廠物流優(yōu)化提供了新研究思緒——結(jié)合了鋼廠實(shí)際數(shù)據(jù)分析、人工經(jīng)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真和人工智能技術(shù)，既提升了模型針對(duì)性與實(shí)用性，又對(duì)人工智能技術(shù)在鋼廠物流優(yōu)化方面應(yīng)用進(jìn)行了探索，為包括爐機(jī)匹配問題鋼廠物流優(yōu)化研究提供了幫助。對(duì)煉鋼生產(chǎn)物流研究有利于發(fā)覺煉鋼—連鑄生產(chǎn)物流和需求平衡問題，診療生產(chǎn)中瓶頸和關(guān)鍵路徑，優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行和調(diào)度方案，以提升設(shè)備利用率提升產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能降耗、降低成本，最終實(shí)現(xiàn)提升企業(yè)競爭力目標(biāo)。4鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第4頁課題實(shí)用意義

攀鋼集團(tuán)是中國西部最大鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，也是中國最大釩鈦產(chǎn)品生產(chǎn)基地，但因?yàn)樘徕C煉鋼廠鐵水原料處理區(qū)、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)冶煉區(qū)、連鑄生產(chǎn)澆鑄區(qū)分布在一狹長區(qū)域內(nèi)，其生產(chǎn)工藝比普通冶煉工藝復(fù)雜，其產(chǎn)品品質(zhì)規(guī)格多，質(zhì)量要求高，車間布局受地形地勢影響，生產(chǎn)流程復(fù)雜，約束條件多，使得生產(chǎn)組織和生產(chǎn)運(yùn)行難度很大。

經(jīng)過對(duì)煉鋼廠現(xiàn)有以及擬改造后生產(chǎn)流程分析調(diào)研，建立全流程物流優(yōu)化模型，用于分析提釩煉鋼廠生產(chǎn)組織特點(diǎn)，從物流運(yùn)行優(yōu)化角度提出各種爐機(jī)匹配模式，用于制訂從鐵水進(jìn)廠直至鑄機(jī)澆鑄生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，為實(shí)現(xiàn)全流程物流在線優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。5鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第5頁國外研究現(xiàn)實(shí)狀況方法實(shí)例目標(biāo)效果最優(yōu)化方法神戶煉鐵廠原料運(yùn)輸船運(yùn)行計(jì)劃系統(tǒng)編制原料運(yùn)輸船運(yùn)行計(jì)劃提升工作效率，降低運(yùn)輸費(fèi)用，提升原料場地利用率約束邏輯規(guī)劃

千葉煉鐵廠原料場地作業(yè)計(jì)劃系統(tǒng)編制日間作業(yè)計(jì)劃

縮短了編制計(jì)劃時(shí)間，降低了作業(yè)次數(shù)，并能準(zhǔn)確地把握原料庫存分枝定界和含糊規(guī)劃神戶煉鋼廠鐵水調(diào)度系統(tǒng)編制魚雷運(yùn)鐵車和機(jī)車計(jì)劃

提升鐵水輸送效率，運(yùn)鐵車往返次數(shù)，降低熱損失，實(shí)現(xiàn)鐵水熱裝熱送，減輕了操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度最短路徑知多煉鋼廠鋼坯場地物流系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)輸車運(yùn)行路線降低叉車搬運(yùn)作業(yè)，降低運(yùn)輸費(fèi)用，增加了鋼坯存放量6鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第6頁國外研究現(xiàn)實(shí)狀況方法實(shí)例目標(biāo)效果面向?qū)ο笏枷朊绹撀?lián)將系統(tǒng)分解成若干類對(duì)象，把含有相同功效和行為實(shí)體歸并為一類對(duì)象，每個(gè)對(duì)象類之間按照消息傳遞關(guān)系連接起來。Anglani基于UML建模語言和ARENA過程仿真語言，利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)建立了柔性制造系統(tǒng)仿真模型開發(fā)環(huán)境―UMSIS，從而將概念模型轉(zhuǎn)化為實(shí)際模型系統(tǒng)優(yōu)化

神戶鋼鐵企業(yè)加古川煉鋼廠編制綜合煉鋼—熱軋計(jì)劃和調(diào)度降低坯庫存，降低熱量損失及工序間等候時(shí)間，縮短制造工期及增加熱裝率AI技術(shù)

福山鋼鐵廠鋼材物流系統(tǒng)編制出鋼材發(fā)貨運(yùn)輸計(jì)劃降低運(yùn)輸成本提升運(yùn)輸能力縮短鋼材等候貨時(shí)間C/S結(jié)構(gòu),多目標(biāo)優(yōu)化京濱鋼鐵廠綜合物流管理系統(tǒng)計(jì)劃-目標(biāo)-進(jìn)度-實(shí)績和搬運(yùn)、倉庫、沿岸綜合管理系統(tǒng)確實(shí)定提升了企業(yè)內(nèi)搬運(yùn)及倉儲(chǔ)作業(yè)效率7鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第7頁國內(nèi)研究現(xiàn)實(shí)狀況

中國工程院殷瑞鈺院士在國內(nèi)首次提出了“鋼鐵制造流程多維物流管制”新概念。工序之間銜接、匹配工程，主要表達(dá)在過程物流管制、能量管制、質(zhì)量管制，及在此基礎(chǔ)上信息管制。

長久以來，國內(nèi)面向爐機(jī)匹配鋼廠物流優(yōu)化研究有以下幾個(gè)研究思緒：人工經(jīng)驗(yàn)控制、統(tǒng)計(jì)模型、基于人工與算法智能建模與軟件仿真8鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第8頁國內(nèi)研究現(xiàn)實(shí)狀況人工經(jīng)驗(yàn)控制

是從生產(chǎn)設(shè)備，工藝路線上挖掘潛能，經(jīng)過各個(gè)工序上設(shè)備利用率最大來到達(dá)全流程生產(chǎn)順行，節(jié)奏緊湊，到達(dá)故障率最低，工位消耗時(shí)間最少，藉此到達(dá)轉(zhuǎn)爐-鑄機(jī)產(chǎn)能匹配。代表性文章主要由各個(gè)鋼廠技術(shù)人員依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)以及設(shè)備參數(shù)，提出處理方法。謝集祥等針對(duì)華凌漣鋼爐機(jī)匹配文章，董金武等針對(duì)濟(jì)鋼爐機(jī)匹配文章。

準(zhǔn)確模型

是以鋼廠生產(chǎn)運(yùn)行研究為基礎(chǔ)，從物質(zhì)量基本參數(shù)角度對(duì)設(shè)備冶煉周期以及作業(yè)計(jì)劃時(shí)間等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立流程設(shè)備運(yùn)行時(shí)間與生產(chǎn)能力解析模型，在此基礎(chǔ)上探討處理爐機(jī)匹配可行方案。劉青等針對(duì)刑鋼爐機(jī)匹配文章，凌遵峰針對(duì)天鋼爐機(jī)匹配文章?；谥悄芩惴ㄅc計(jì)算機(jī)仿真經(jīng)過對(duì)生產(chǎn)流程建立模型，結(jié)合各種智能算法，生成爐機(jī)匹配生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃，并經(jīng)過編程實(shí)現(xiàn)算法和爐機(jī)匹配計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。董杰方等提出啟發(fā)式算法，蘆永明等提出多目標(biāo)數(shù)學(xué)規(guī)劃模型。9鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第9頁課題研究目本課題研究目標(biāo)：經(jīng)過對(duì)煉鋼廠現(xiàn)有以及擬改造后生產(chǎn)流程各個(gè)工序冶煉時(shí)間以及加工路徑分析，建立起正常生產(chǎn)與異常擾動(dòng)情況下爐機(jī)匹配優(yōu)化工藝路線模型系統(tǒng)，提升了鋼廠生產(chǎn)節(jié)奏與物流管控水平，為建立全流程生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)以及健全完善企業(yè)ERP系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。10鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第10頁課題研究內(nèi)容研究包括爐機(jī)匹配鋼廠物流管控優(yōu)化機(jī)理，并對(duì)研究方法進(jìn)行分類比較；研究基于知識(shí)、規(guī)則人工智能方法在鋼廠生產(chǎn)物流優(yōu)化控制中理論與應(yīng)用；研究包括多目標(biāo)約束雙匹配模型在鋼廠物流優(yōu)化中理論及應(yīng)用；研究攀鋼提釩煉鋼廠歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，挖掘爐機(jī)匹配影響原因，經(jīng)過基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)聚類對(duì)轉(zhuǎn)爐、鑄機(jī)時(shí)間原因進(jìn)行解析，并對(duì)鋼包運(yùn)轉(zhuǎn)周期及個(gè)數(shù)進(jìn)行分析優(yōu)化，建立爐機(jī)匹配生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模式庫；研究結(jié)合攀鋼生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)狀況與數(shù)據(jù)分析結(jié)果，建立基于知識(shí)、規(guī)則包括多目標(biāo)約束爐機(jī)匹配鋼廠物流優(yōu)化仿真模型；11鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第11頁技術(shù)路線歷史冶煉數(shù)據(jù)分析針對(duì)從攀鋼提釩煉鋼廠歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)中篩選數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)爐、鋼包、鑄機(jī)）進(jìn)行時(shí)間原因解析，設(shè)備生產(chǎn)能力解析，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，得出適當(dāng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和生產(chǎn)組織路線對(duì)包括爐機(jī)匹配鋼廠物流優(yōu)化進(jìn)行仿真建模針對(duì)攀鋼生產(chǎn)情況，建立數(shù)學(xué)規(guī)劃優(yōu)化模型。在綜合考查滿足規(guī)則約束（連澆、設(shè)備負(fù)載均衡）等基礎(chǔ)上盡可能使任務(wù)在執(zhí)行時(shí)間最短且完成時(shí)間最早處理機(jī)上執(zhí)行，同時(shí)滿足工位設(shè)備負(fù)載均衡和高吞吐率目標(biāo)，從爐機(jī)匹配模式庫中選擇最正確生產(chǎn)路徑以及最正確鋼包運(yùn)轉(zhuǎn)管理。模型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)利用面向?qū)ο蠼７椒ń＃约澳Ｐ颓蠼鈨?yōu)化方法實(shí)現(xiàn)12鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第12頁擬處理關(guān)鍵問題用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，分析煉鋼廠各工序歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，探討各工序生產(chǎn)限制原因，提升設(shè)備生產(chǎn)效率，建立爐機(jī)一一匹配物流調(diào)控方案模式；基于知識(shí)、規(guī)則人工智能約束條件建立；應(yīng)用面向?qū)ο缶幊陶Z言，建立基于知識(shí)、規(guī)則爐機(jī)雙匹配生產(chǎn)流程仿真模型，并用面向?qū)ο缶幊陶Z言實(shí)現(xiàn)，對(duì)鋼廠物流走向進(jìn)行仿真優(yōu)化，并測試模型調(diào)控優(yōu)化效果13鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第13頁可行性論證重慶大學(xué)冶金信息系統(tǒng)與仿真試驗(yàn)室長久從事各種優(yōu)化算法、模型建立及其面向鋼鐵生產(chǎn)應(yīng)用研究工作。為建立煉鋼生產(chǎn)物流優(yōu)化系統(tǒng)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；攀枝花鋼鐵有限責(zé)任企業(yè)已和試驗(yàn)室成功合作開發(fā)煉鋼物流仿真系統(tǒng)，可做為原型系統(tǒng)；攀鋼提釩煉鋼廠對(duì)此研究工作提供了必要試驗(yàn)設(shè)備與相關(guān)數(shù)據(jù)；試驗(yàn)室即將與攀鋼簽署研發(fā)協(xié)議，擁有充分科研經(jīng)費(fèi)支持14鋼廠物流優(yōu)化中的爐機(jī)匹配問題探討第14頁進(jìn)度安排計(jì)劃序號(hào)起止周次工作內(nèi)容1.9.10-.2.23熟悉鋼廠物流優(yōu)化技術(shù)，攀鋼相關(guān)生產(chǎn)實(shí)際以及人工智能和動(dòng)態(tài)建模知識(shí)，查閱相關(guān)文件對(duì)比各種方法優(yōu)缺點(diǎn)，確定課題方案2.2.25-.6.25深入分析攀鋼煉鋼廠生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并提出物流優(yōu)化方案，學(xué)習(xí)面向?qū)ο缶幊陶Z