水泥矿山制造执行系统的智能优化及应用研究

摘要

建材水泥工业作为国家基础设施建设所必需的排头行业,其发展速度与质量至关重要.矿山企业为水泥工业生产的龙头,是一个涉及多因素、多层次的、动态变化的复杂系统.就目前水泥原料矿山而言,主要沿用的是老生产工艺装备和粗放的落后管理模式,即使引进了先进的设备也难以充分发挥其功效.数字化、系统化、信息化、集约化已成为矿山企业发展的趋势.因此改善矿山装备技术、强化工艺流程再造、优化资源配置,提高信息化管理水平成为提高水泥企业及其矿山企业经济效益的紧迫任务.要想提高矿山企业的经济效益,同样必须走信息化工业发展之路,走矿山企业数字化管理之路.为此,首先必须解决矿山复杂系统的建模问题.而采用常规的经典方法来实施矿山系统建模难以符合实时化的动态系统建模和系统结构的实时优化要求.该文引入人工智能优化理论应用于现代扁平化管理模式的矿山制造执行系统(MES),对于解决在市场机制作用下的复杂矿山系统的建模以及实现在自然资源、产业资源、人力资源、技术资源、市场资源约束条件下的实时优化调度问题具有重要的现实意义.为解决复杂系统建模的逼真性和模型的有效性问题,从理论上阐述了BP神经网络建模、非聚类的自适应模糊推理系统建模及模糊减法聚类的自适应模糊推理系统建模的异同,该文采用模糊减法聚类的自适应模糊推理系统对矿山复杂系统建模.为解决综合人工智能方法在矿山复杂系统的建模与在线优化的应用难题,阐述了遗传算法对复杂系统优化的作用,并实现了并行遗传算法与模糊减法聚类的自适应模糊推理系统的融合.最后,对水泥产品结构及其原料矿山的生产计划系统、开采调度系统、卡车运输调度系统及库存控制系统四大子系统,运用综合人工智能优化方法进行了应用研究与计算机摸拟实现工作.该研究为进一步实现矿山企业的数字化、信息化、系统化提供了新的思路,也同时为其它企业走向工业信息化管理道路提供了重要参考依据.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1问题的提出

1.2研究现状

1.2.1常用系统建模技术与方法

1.2.2矿山企业数字化管理特点及其应用现状

1.2.3矿山系统工程的理论与应用研究现状

1.2.4智能化方法理论在矿山复杂大系统的应用研究现状

1.3计算机集成制造系统(CIMS)的扁平化管理模式在矿山制造执行系统(MES)中的应用研究

1.3.1计算机集成制造系统(CIMS)与制造执行系统(MES)的产生与发展

1.3.2基于BPS/MES/PCS三层结构的流程工业CIMS体系结构

1.3.3实施企业资源计划(ERP)，优化生产调度和资源配置

1.3.4矿山制造执行系统(MES)的模式构思

1.4本文着重研究解决的问题及其特色与创新

1.4.1本文解决的主要问题

1.4.2本文的特色与创新

第二章BP神经网络(BPNN)与自适应神经模糊推理系统(ANFIS)建模方法研究

2.1 BP神经网络基础理论概述

2.1.1人工神经网络(ANN)基础概述

2.1.2 BP网络建模原理及数值摸拟

2.2模糊逻辑(FL)基础理论及其MATLAB辅助实现

2.2.1模糊逻辑(FL)基础

2.2.2模糊逻辑推理系统结构(FLIS)设计

2.3自适应模糊推理系统(ANFIS)设计

2.3.1自适应模糊推理系统(ANFIS)概述

2.3.2自适应模糊推理系统(ANFIS)辅助设计与实现

2.4自适应模糊推理系统(ANFIS)与BP神经网络的拟合能力比较

2.4.1 BP神经网络的拟合分析

2.4.2自适应模糊推理系统(ANFIS)的数值模拟

2.4.3 BP神经网络与自适应模糊神经网络(ANFIS)建模的方案比较

第三章遗传算法(GA)理论及其与自适应模糊推理系统(ANFIS)的融合应用实现

3.1遗传算法(GA)基本原理及其实现

3.1.1生物的遗传与进化

3.1.2遗传算法(GA)的基本原理

3.1.3基本遗传算法(SGA)的实现

3.2遗传算法(GA)的改进及实现

3.2.1并行遗传算法(PGA)

3.2.2迁移策略

3.3并行遗传算法(PGA)与自适应模糊推理系统(ANFIS)的融合应用与实现

3.3.1自适应模糊推理系统(ANFIS)建模与遗传算法(GA)融合概述

3.3.2并行遗传算法（PGA）与自适应模糊推理系统(ANFIS)的融合与实现

第四章综合智能集成理论在水泥原料矿山制造执行系统(MES)中的应用研究

4.1综合集成遗传算法与自适应模糊推理系统(ANFIS)在水泥矿山企业生产计划系统(PPS)中的应用研究

4.1.1水泥企业市场需求量的智能化预测与优化控制

4.1.2水泥原料矿山产质量需求系统的智能化预测与优化

4.1.3结论

4.2综合集成遗传算法与自适应模糊神经网络(ANFIS)在水泥矿山开采调度系统(MSS)中的应用研究

4.2.1开采调度(MSS)系统概述

4.2.2遗传算法(GA)与自适应模糊神经网络(ANFIS)在开采调度系统(MSS)模型中应用研究

4.2.3结论

4.3遗传算法(GA)在水泥原料矿山铲装、运输、破碎调度系统(TSS)中的应用研究

4.3.1铲装、运输、破碎系统概述

4.3.2卡车调度运输系统模型设计

4.3.3遗传算法在铲运破调度系统中的应用研究

4.3.4结论

4.4综合智能集成化理论在水泥原料矿山库存控制系统(ICS)中的应用研究

4.4.1库存控制系统(ICS)概述

4.4.2原材料、在制品及完成品的库存控制系统(ICS)建模

4.4.3智能优化理论在库存控制系统(ICS)中的应用研究

4.4.4结论

第五章综合智能集成理论在湖南大型水泥原料矿山制造执行系统(MES)的应用研究与实现

5.1综合智能集成理论在湖南雪峰水泥集团矿山制造执行系统(MES)的优化设计与实现

5.1.1水泥原料矿山开采现状及生产实际

5.1.2水泥产品结构及其原料矿山的产质量生产计划系统(PPS)的优化设计与实现

5.1.3矿山开采调度系统(MSS)的优化设计与实现

5.1.4卡车运输调度系统(TSS)的优化设计与实现

5.2综合智能集成理论在湖南韶峰水泥集团矿山运输调度系统(TSS)的优化设计与实现

5.2.1水泥原料矿山开采现状及生产实际

5.2.2矿山运输调度系统(TSS)的智能优化设计与实现

5.2.3结论

第六章结论与展望

参考文献

附 表

致 谢