申请/专利权人：冶金自动化研究设计院

申请日：2020-11-26

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN112699524B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q50/06;C21C5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2021.05.11#实质审查的生效;2021.04.23#公开

摘要：一种应用于特钢厂高速工具钢炼钢流程的仿真优化调度模型，属于钢铁企业计划调度技术领域。基于多智能体技术的炼钢厂仿真优化调度模型，通过多智能体建模把复杂的钢铁生产流程抽象为一个多智能体系统,将生产流程中的钢包、钢锭以及各单体设备抽象成单智能体模型，对复杂物流系统进行建模与仿真优化，通过分步骤和反馈迭代优化,化解求解难度，提高适应性。优点在于，解决了具有强耦合性、不确定性、多约束性、多目标性特征的复杂工况环境下高速工具钢炼钢流程建模较为困难的难题，实现了作业计划的智能优化及动态调整。

主权项：1.一种应用于特钢厂高速工具钢炼钢流程的仿真优化调度方法，其特征在于，应用仿真优化调度模型，仿真优化调度模型部署在应用服务器上，仿真优化调度模型中所用到的输入数据直接从数据库服务器中的关系数据库获取，模型运行的过程信息及最终优化结果存储到数据库服务器上的关系数据库中；应用服务器、数据库服务器通过局域网连接；仿真优化调度模型运行结果通过PC客户端查看，客户端通过网关、防火墙设备与应用服务器通讯，获取模型运行结果并进行必要的信息交互；仿真优化调度模型通过分步骤和反馈迭代优化,化解求解难度，提高适应性；仿真优化调度模型运行逻辑由工艺路径确定、物料需求计算、生产组合、生产过程仿真、仿真结果评判以及迭代优化几个逻辑模块构成；模型初始化参数包括设备当前状态、检修计划、订单需量、当前库存量、设备的工艺约束、设备参数、通用数据；仿真优化调度模型所涉及到的逻辑模块如下：工艺路径确定模块：基于品种、规格、钢种、锭型，从工艺路径数据表查询生产工艺路径信息，确定各订单所需要的主要工艺流程；物料需求计算模块：冶炼物料需求计算，需要沿物料转换逆过程，由锻钢对电渣锭铸锭重量需求，依次计算电渣锭铸锭支数、电极棒支数、冶炼钢水重量需求，计算过程需要考虑余材充当及物料转换过程中收得率，最后得出物料余材充当量及新物料需求量；生产组合模块：设备周转时间、设备容量、工艺和质量要求、工装设备更换频率形成各工序的生产组合策略，以生产组合策略作为约束，以满足交期、减少余材产生降低库存、减少设备更换次数、减少瓶颈设备空闲时间、降低能耗作为目标进行迭代，给出生产任务的组合及生产次序，即计划粗排，计划粗排作为作业计划的初始值；生产过程仿真模块：以计划粗排、设备生产状态、库存信息、生产实绩作为输入驱动生产过程仿真模块运行，通过模拟整个生产流程，细化各工位作业时间，减少非作业时间和不必要的等待，提高作业效率；仿真结果评判以及迭代优化模块：生产过程仿真模块运行完毕，需要进行仿真结果的评判和迭代优化；在设定的最大仿真次数范围内，每一次仿真结束，则计算交期满足情况、设备效率情况、能耗情况、库存情况；在交期满足的情况下，协调浇铸和电渣设备的生产节奏，降低库存，减少能耗；在交期不满足的情况下，进行交期满足调整，提高炉次的入炉顺序或者减少工装设备更换、渣系更换无用时间，安排同一品种规格产品集中生产，以提高设备利用率；生产过程仿真模块是仿真优化调度模型的核心，生产过程仿真通过多智能体技术实现，把钢铁生产过程复杂的物流系统抽象为一个多智能体系统，将生产流程中的工位、工序抽象成智能体模型，基于各工序的生产工艺要求和优化策略，建立同工序多设备任务分配机制以及前后上下游工序之间任务协调机制；生产过程仿真模块所涉及到的智能体包括熔炼工序管理智能体以及熔炼工序设备智能体；浇铸工序管理智能体以及各浇铸坑智能体；电渣重熔管理智能体以及电渣重熔工序所涉及到的地坑退火智能体、预热炉智能体、电渣炉智能体；连续退火工序管理智能体以及缓冷退火智能体和连续退火智能体；精整管理智能体以及精整智能体；库存管理智能体以及各具体库存智能体；数据处理智能体；工序间协调管理智能体；智能体之间采用混合结构模式，各单体设备智能体和工序管理智能体双向通讯，工序管理智能体负责接收任务，并选择最佳设备智能体分配任务，各单体设备智能体负责执行分配的任务，并向工序管理智能体报告任务的执行情况以及自身的状态，各工序之间的协调通过工序间协调管理智能体实现，数据处理智能体则负责模型运行所需要的数据的提取、格式转换处理以及仿真计算数据的存储；熔炼工序设备智能体包括IF中频炉智能体、LF钢包精炼炉智能体、VD真空脱气炉智能体；库存智能体包括铸锭库智能体、电极棒库智能体、电渣锭库智能体、钢锭库智能体；生产过程仿真模块中各工序以及设备智能体功能如下：熔炼工序：包括熔炼工序管理智能体以及熔炼工序设备智能体，熔炼工序管理智能体统筹管理熔炼工序设备智能体，熔炼工序管理智能体根据组炉策略对订单进行组炉处理，组好的炉次再根据钢种确定冶炼的具体工艺路径，并根据和浇铸工序管理智能体之间的协调，安排中频入炉开始生产；IF中频炉、LF钢包精炼炉、VD真空脱气炉根据指派的任务按照工艺路径进行炉次任务的加工处理，并向熔炼工序管理智能体汇报任务的执行状态；浇铸工序：包括浇铸工序管理智能体以及浇铸坑智能体，浇铸工序管理智能体根据锭型组合确定浇铸坑，分配各浇铸坑智能体任务，接收各设备任务的完成信息；浇铸坑智能体负责执行任务以及向浇铸工序管理智能体汇报任务完成情况；浇铸工序管理智能体组浇策略首先考虑锭型满足要求，其次遵循设备优先规则顺序轮换；浇铸工序相关参数包括分钢种生产时间、各设备工装寿命以及更换时间、到达下游工序运输时间、物料等待正常能耗和保温能耗；电渣工序：包括电渣重熔管理智能体以及地坑退火智能体、预热炉智能体、电渣炉智能体，电渣重熔管理智能体负责根据工艺路径、电极棒库存、电极棒来料情况、温度情况安排相应的设备进行地坑退火、预热或者直接进行电渣重熔；如果工艺要求需要先进行地坑退火，则电极棒优先进行地坑退火，否则等待电渣重熔；当电极棒不满足电渣重熔要求，则需要入预热炉进行预热；地坑退火智能体、预热炉智能体、电渣炉智能体按照电渣重熔管理智能体的要求执行相应的任务，并汇报任务的完成情况；连续退火工序：包括连续退火工序管理智能体、连续退火智能体、车辆智能体，连续退火工序管理智能体负责来料的管理和组批，车辆智能体负责装载组批物料，连续退火智能体负责对装载的组批物料进行退火处理；精整工序：包括精整管理智能体及精整智能体，精整管理智能体负责钢锭的接收，人员的管理；精整智能体根据每个人的平均服务时间，模拟精整作业效率；精整管理智能体根据交期、温度情况，确定钢锭处理的优先级；精整智能体根据人员的班次的空闲状态接收任务，并实时统计钢锭的完成时间；库存工序：包括库存管理智能体以及库存智能体，库存管理智能体根据钢锭类型、用途以及库存的当前状态确定入库，同时统计各库存当前的存储情况，可接收量；库存智能体则记录钢锭的入库时间、入库温度、出库时间、出库温度、当前库存量、可接收量。

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