炼钢生产物流的细胞自动机仿真模型研究

摘要

炼钢生产物流是一个伴随有物性变化的复杂的离散—连续混合型动态系统，对炼钢生产物流进行研究有助于诊断生产中的瓶颈、优化炼钢生产的计划和调度方案，从而提高设备利用率、降低成本以及提高企业竞争力。系统仿真是揭示物流运行规律的有效手段。 细胞自动机方法是根据微观个体的简单局域自组织相互作用机制来描述宏观系统整体复杂行为及其时间演化的“自下而上”的计算机模拟方法。本文建立了炼钢生产物流的细胞自动机仿真模型。提出用工位、作业以及作业规则来描述炼钢生产物流系统，把铁水、半钢或钢水分别与其容器一道抽象为物质粒子对象；以工位作为物流仿真模型的网络格点，并按其物流特点设定格点属性值；以作业将各工位连接成炼钢生产物流网络，用作业规则来描述物流系统中物质的改性和迁移规律；采用等时间步长的并行自组织演化机制，通过作业规则来改变工位的状态属性，使物质粒子在工位上发生改性或在工位间迁移，从而用系统中各工位属性随时间的变化来体现炼钢生产的物流过程。 以攀钢提钒炼钢厂现生产流程和全连铸改造后的生产调度问题为应用背景，根据攀钢现流程生产物流的输入条件进行仿真实验，现生产流程的仿真实验检验了模型的正确性。对攀钢两种全连铸生产模式在正常生产条件和有转炉检修情况下的生产物流的仿真实验结果表明：现有生产条件下冶炼三种钢种时，要保证连铸机的连浇，三台连铸机不能同时开浇；通过对生产计划中钢种冶炼顺序的调整以及对计划的优化，仿真实验可以获得在不同生产条件下满足全连铸生产的炉机匹配方案；全连铸生产模式下，脱硫及脱硫3部可能成为炼钢生产的物流瓶颈；转炉设备故障及检修可能使物流瓶颈发生转移，此时，某些钢种计划需要被推迟实施，全程物流时间也将延长。 研究结果还表明：根据微观动力学局域作用机制和自组织演化思想建立的细胞自动机动态仿真模型方法是有效的，该模型的建立为复杂制造流程的系统仿真提供了新的手段。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1引言

1.2炼钢生产物流特点

1.3炼钢生产物流研究现状

1.3.1炼钢生产物流研究的意义

1.3.2物流研究方法概述

1.3.3炼钢生产物流研究现状

1.4细胞自动机方法

1.5研究背景和研究内容

1.5.1研究背景

1.5.2研究内容

1.5.3本文创新

2炼钢生产物流的细胞自动机仿真模型

2.1细胞自动机方法原理

2.2炼钢生产物流的细胞自动机抽象

2.3细胞自动机物流仿真模型

2.3.1模型网络结构

2.3.2节点状态

2.3.3初始和边界条件

2.3.4模型演化规则

3细胞自动机物流仿真模型的程序实现

3.1物流仿真模型的程序流程设计

3.1.1物流仿真模型结构

3.1.2数据库设计

3.1.3模型运行程序流程设计

3.2参数设定与模型仿真界面

3.3仿真模型运行

3.4仿真结果表达

4炼钢生产物流仿真对象分析与实验设计

4.1攀钢炼钢生产物流特点

4.1.1攀钢炼钢现工艺流程布局和特点

4.1.2全连铸工艺流程布局和特点

4.2攀钢炼钢生产物流数据分析

4.2.1工序处理时间分布

4.2.2运输时间分布

4.3仿真实验设计

5攀钢炼钢生产物流系统仿真实验

5.1现流程生产模式的物流仿真

5.1.1仿真条件

5.1.2仿真结果

5.2全连铸生产模式Ⅰ的物流仿真

5.2.1仿真条件

5.2.2无设备检修条件下的物流仿真结果

5.2.3有设备检修条件下的物流仿真结果

5.3全连铸生产模式Ⅱ的物流仿真

5.3.1仿真条件

5.3.2无设备检修条件下的物流仿真结果

5.3.3有设备检修条件下的物流仿真结果

5.4结果与讨论

6结论

致谢

参考文献

附录A研究生在读期间发表的论文

附录B研究生在读期间完成的论文