炼钢生产物流Petri网仿真模型与仿真软件开发研究

摘要

炼钢生产作为钢铁制造过程的一个重要环节，合理的生产组织和调度是保证生产物流畅通，实现高效、优质和低成本生产的关键。仿真是通过模型对真实系统进行模拟的一种方法，运用仿真技术研究炼钢生产物流对辅助制定合理的生产计划和调度策略有重要意义。Petri网模型具有图形建模的直观性和理论的严谨性，已被广泛用于物流系统的仿真研究。 本文建立了炼钢生产物流赋时着色Petri网仿真模型，运用面向对象方法对仿真模型予以了可视化软件实现。以攀钢提钒炼钢厂生产信息对仿真软件进行了测试和仿真案例研究。 研究结果表明：利用面向对象方法设计开发的仿真软件可以方便地用于构建炼钢生产物流的实体模型并建立相应的基于赋时着色Petri网的物流仿真模型。仿真软件具有界面友好、功能适用、操作方便、扩充性和维护性较强等特点。用攀钢炼钢生产数据对仿真软件系统进行的测试和仿真研究结果表明：仿真系统的随机数发生算法可以实现对作业时间的依分布随机抽取；在相似的输入条件下，仿真结果与实际生产物流的时间分布规律基本吻合，达到了仿真软件设计的预期目标；若以攀钢提钒炼钢厂现工艺的铁水输入作为全连铸后的输入条件，则现工艺的物料供应能力可能难以满足全连铸生产的要求；连铸机的连浇计划对转炉炉次计划的编制有很高的要求，合理安排来料、炼钢与浇铸三者间的物流平衡关系将是保证全连铸作业的重要条件；当出现设备异常情况时，可以利用混铁炉与LF炉站前等待作为物流缓冲池，通过延长系统的平均物流时间来缓解因设备检修和故障等扰动所造成的影响，确保生产的顺利进行。 研究结果还表明：以赋时着色Petri网模型为内核的炼钢生产物流仿真系统可以仿真炼钢生产物流情况，能对正常和扰动条件的炼钢生产物流进行仿真分析，仿真结果可为炼钢生产组织、炼钢调度计划制定、炼钢厂生产物流管制与优化等提供决策支持。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1引言

1.1.1物流的概念

1.1.2物流技术研究现状

1.1.3炼钢生产物流特点

1.1.4炼钢物流研究现状

1.2仿真技术的研究与应用现状

1.2.1仿真的概念

1.2.2仿真技术的研究与应用现状

1.2.3 Petri网仿真模型

1.2.4仿真技术在钢铁行业的应用

1.3软件工程与可视化技术

1.3.1软件工程概念

1.3.2面向对象的程序设计特点

1.3.3可视化技术

1.4本文研究背景和内容

1.4.1研究背景

1.4.2研究内容

2炼钢物流的赋时着色Petri网仿真模型

2.1赋时着色Petri网模型原理

2.1.1 Petri网的变迁规则

2.1.2 Petri网的动态行为

2.1.3赋时着色Petri网模型

2.2炼钢物流赋时着色Petri网模型的建立

2.2.1基于赋时着色Petri网模型的炼钢物流分析

2.2.2炼钢物流赋时着色Petri网模型

2.2.3基于赋时着色Petri网模型的炼钢物流作业分析

3炼钢物流仿真系统软件设计

3.1软件需求分析

3.2系统软件总体设计

3.2.1系统软件开发目标

3.2.2系统软件开发原则

3.2.3炼钢物流仿真软件开发方法

3.3炼钢物流仿真软件结构与功能设计

3.3.1炼钢物流仿真软件的总体结构设计

3.3.2炼钢物流仿真软件功能模块设计

3.4炼钢物流仿真软件数据流程设计

3.4.1炼钢物流仿真软件总体数据流程设计

3.4.2炼钢物流仿真软件详细数据流程设计

4炼钢物流仿真软件的实现技术

4.1面向对象程序设计与编程

4.2软件流程设计

4.3软件的算法设计与实现

4.4软件的可视化实现

4.5用户界面设计与实现

4.5.1用户界面设计的基本原则

4.5.2用户界面设计的具体实施

4.6联机帮助文档的设计与实现

4.6.1设计思想

4.6.2联机帮助文档设计

4.6.3联机帮助文档访问方法

5软件测试与仿真实例

5.1软件测试方案

5.2攀钢提钒炼钢厂物流现状

5.3攀钢提钒炼钢厂实体模型的确定

5.4攀钢提钒炼钢厂钢种作业时间分析

5.5仿真输入参数确定

5.6物流仿真结果分析

5.7全连铸条件下生产物流仿真

5.7.1 正常作业情况下的物流仿真

5.7.2异常作业情况下的物流仿真

5.8结果与讨论

6结论

致谢

参考文献

附录 在读硕士研究生期间发表文章