基于多agent炼钢--精炼--连铸push/pull生产方式仿真系统研究

摘要

炼钢-精炼-连铸是钢铁产品生产过程的关键工序，其生产调度问题一直是钢铁企业生产管理的核心和难点问题之一，科学地制定生产调度计划可以提高设备率，减少工序等待时间，增加产能。钢铁企业信息化程度的不断提高，尤其是企业中MES(Manufacturing execution system，简称MES)的推广应用，对钢铁企业的生产计划编制和动态调度有了一定的帮助。但是，由于炼钢-精炼-连铸生产过程中复杂的不定性因素的影响，实际生产过程常常与预编制的调度计划不符。因此，对预编制的调度计划进行仿真可以方便地检查调度计划的合理性和在执行过程中的瓶颈因素，以便对调度计划进行及时地调整。
　　本文以东北大学系统工程研究所与宝信软件公司合作的“面向计划和排程的MES数字仿真”项目为背景，建立炼钢-精炼-连铸生产过程仿真模型并开发仿真系统。主要研究工作如下:1）分析了炼钢-精炼-连铸生产过程的特点，简要介绍了基于multi-agent的仿真原理，综述了炼钢-精炼-连铸生产过程仿真的现有研究成果;2）提出了结合push/pull混合生产方式，基于multi-agent的炼钢-精炼-连铸生产过程仿真模型，对调度员agent、冶炼设备agent、吊机agent等单体agent模型以及各agent间的协作模型进行了详细地描述;3）提出了基于面向对象语言开发multi-agent仿真系统的框架结构、通信协议、协商机制和方法;4）基于Visual Studio2008开发平台，应用C++语言实现了multi-agent炼钢-精炼-连铸生产过程仿真系统，应用3家炼钢厂的实际生产数据对仿真模型和系统进行了验证研究，结果表明模型正确，仿真系统可靠，可以实现生产过程仿真和生产数据仿真，作为校验计划合理性的有效工具。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 炼钢-精炼-连铸工艺过程简介

1．4 炼钢-精炼-连铸过程的仿真概述

1．4．1 计算机仿真简介

1．4．2 计算机仿真的研究步骤

1．4．3 计算机仿真的目的

1．4．4 仿真系统建模方法介绍

1．4．5 炼钢-精炼-连铸生产过程仿真的研究现状

1．4．6 基于agent建立炼钢-精炼-连铸仿真系统的优势

1．5 本文主要研究内容及章节结构

1．5．1 主要研究内容

1．5．2 论文结构

第2章 基于agent的仿真理论和方法

2．1 Agent产生背景及发展现状

2．2 Agent基本概念

2．2．1 Agent的定义

2．2．2 Agent的特征

2．2．3 Agent的理论模型

2．3 MAS系统及体系结构

2．3．1 MAS概念和特征

2．3．2 MAS体系结构

2．3．3 MAS通信方式

2．3．4 MAS协调机制

2．4 本章小结

第3章 基于MAS的炼钢-精炼-连铸仿真系统分析与仿真建模

3．1 炼钢-精炼-连铸仿真系统可行性分析

3．2 炼钢-精炼-连铸生产方式分析与设计

3．2．1 推式生产方式

3．2．2 拉式生产方式

3．2．3 炼钢-精炼-连铸push／pull相结合式的生产过程

3．3 炼钢-精炼-连铸仿真系统需求分析

3．4 炼钢-精炼-连铸仿真系统整体结构分析

3．4．1 炼钢-精炼-连铸过程整体结构

3．4．2 单体agent功能结构

3．5 基于面向对象语言的agent框架模型

3．5．1 SimParameters类的设计

3．5．2 基本agent类的设计

3．5．3 调度agent类的设计

3．5．4 转炉／电炉agent

3．5．5 LF／RH精炼agent

3．5．6 连铸机agent

3．5．7 吊机agent

3．6 各agents协作实现push／pull生产过程

3．7 本章小结

第4章 基于MAS炼钢-精炼-连铸仿真系统的实现

4．1 仿真系统总体架构

4．2 系统数据库设计

4．3 系统软件实现

4．3．1 仿真系统表示层

4．3．2 仿真系统逻辑层

4．3．3 仿真系统数据层

4．4 仿真系统测试

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 未来研究工作展望

参考文献

致谢

论文工作期间参加的科研项目