基于案例推理的炼钢-连铸动态调度系统的研究与开发

摘要

在日趋激烈的市场竞争中，钢铁企业立足的基本条件是：以灵活的产品结构、生产组织方式和高质量的产品响应市场需求，以多品种小批量生产、准时交货和具有竞争力的价格占领市场。所有这些都与钢铁生产的动态调度密切相关，因此加强动态调度、提高动态调度的实时性和可靠性、缩短动态调度的调整时间已成为钢铁企业提高竞争力的重要途径。 钢铁生产工艺复杂，是集多种设备、多种工序、多种产品结构于一体的生产系统，致使动态调度不仅要考虑钢水到达的时间偏差、温度偏差，还要考虑设备故障、钢种不合格及多扰动等动态扰动事件。显然，作为钢铁企业制造执行系统MES(ManufactureExecutionSystem)的重要组成部分，动态调度对于消除钢铁生产扰动，加快钢铁生产，提高企业经济效益具有重要意义。 本文以宝钢一炼钢生产计划与动态调度为背景，根据钢铁生产调度的特点，采用CBR(Case-BasedReasoning)技术和人机交互的方法研究和开发了宝钢一炼钢动态调度系统。 本文在分析宝钢一炼钢动态调度系统现状的基础上，归纳了生产过程中的扰动种类、扰动状态及扰动的处理方法，根据动态调度的特点和CBR理论，在传统的一级案例的基础上，提出了采用两级案例推理来实现系统，提高了系统的实时性和可靠性。两级案例思想在动态调度系统中的应用，解决了系统的时间类、温度类和浇铸异常类的扰动，再结合人机交互界面，提供了消除其它扰动的平台。本文采用框架表示法，成功地实现了宝钢一炼钢的实际调度经验的结构化表示，采用最近相邻法实现了案例匹配，开发了动态调度系统，提供了解决各种扰动的方法，并为以后的维护扩展提供了接口，所开发的系统已经成功地应用到宝钢一炼钢生产中，实际应用表明，动态系统大大减少了动态调度需要的时间，提高了生产效率。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1引言

1.2国内外炼钢连铸调度研究现状

1.3国内外炼钢连铸生产调度应用现状

1.4本文的主要工作

第2章炼钢连铸及其动态扰动分析

2.1炼钢连铸生产背景

2.1.1炼钢连铸工艺流程

2.1.2炼钢连铸调度现状

2.2动态调度扰动分析

2.2.1动态调度扰动分类

2.2.2动态调度扰动及其处理分析

2.2.3动态调度扰动处理的难点

2.3本章小结

第3章基于两级案例的动态调度系统研究

3.1引言

3.2基于两级案例的动态调度系统结构

3.2.1CBR简介

3.2.2基于两级案例的系统结构

3.2.3两级案例的分类

3.3动态调度系统的案例表示

3.3.1案例表示方法

3.3.2动态调度系统的两级案例表示

3.4动态调度系统的案例检索

3.4.1案例检索的方法

3.4.2动态调度系统相似度计算方法

3.5本章小结

第4章基于两级案例的动态调度系统的设计与开发

4.1动态调度系统需求分析

4.1.1动态调度系统功能需求分析

4.1.2动态调度系统技术要求

4.1.3动态调度系统信息要求

4.2动态调度系统设计

4.2.1动态调度系统设计思想

4.2.2动态调度系统设计目标

4.2.3基于两级案例的动态调度系统框架

4.3动态调度系统功能模块设计

4.3.1动态调度系统功能层次图

4.3.2状态预处理模块

4.3.3两级案例调整模块

4.3.4 GANTT图调整模块

4.3.5方案评价模块

4.4数据库设计

4.4.1数据库设计原则

4.4.2动态调度系统数据流图

4.4.3动态调度系统实体关系图

4.4.4动态调度系统数据列表

4.5本章小结

第5章基于两级案例的动态系统在炼钢连铸中的应用

5.1动态调度系统实际应用背景

5.1.1动态调度系统应用背景

5.1.2动态调度系统项目背景

5.1.3系统网络结构及运行环境

5.2动态调度系统扰动调整应用

5.2.1基于两级案例的扰动调整

5.2.2基于人机交互的扰动调整

5.3动态调度系统维护

5.3.1两级案例维护

5.3.2案例权重维护

5.3.3设备状态跟踪维护

5.4本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢