冶铸轧一体化批量计划编制新技术

1 引 言

    随着企业制造集成化和信息化的发展，基于三层结构（BPS/MES/PCS）的CIMS体系已成为综合自动化研究的热点，生产计划与调度是MES的核心功能。炼钢-连铸-热轧一体化工艺技术是20世纪80年代欧美一些大型钢铁企业提出的一种钢铁生产新工艺，它的开发成功与投入生产，对此后钢铁工业的结构和布局产生了重要的影响。这一生产技术采用热送、热装技术连铸与连轧直接结合，与传统的连铸坯装炉加热轧制相比降低了钢铁生产的能耗和生产成本，提高了产品质量和成材率，简化了生产工艺流程，缩短了生产周期，并有利于减少环境污染。在钢铁生产过程中从炼钢、连铸到热轧包含了钢铁企业生产计划与调度的关键环节。因为这部分工序处于钢铁企业生产的上游，计划与调度的结果对下游工序的生产力和产成品准时交货率有显著影响。因此，炼钢－连铸－热轧计划与调度是钢铁企业制造执行系统的核心环节。

    近年来，关于钢铁生产批量计划的研究被给予了高度的重视，并取得了大量的研究成果。本文将炼钢、连铸、热轧三大核心工序视为一体，通过前后工序合理衔接匹配，使钢铁生产成为一体化、有机的生产系统，并给出数据模拟与分析结果。

2 冶铸轧一体化批量计划编制总体框架

    生产批量计划的编制可分为按工序正向（炉次－浇次－轧制）和按产品正向（轧制－浇次－炉次）两种顺序。在本方案中采用了两者相结合的方法，批量计划的编制按轧制－炉次－浇次的顺序进行，计划的展望期设为半旬。

    批量计划编制的主体过程由轧制计划编制、炉次计划编制和浇次计划编制构成，如图1所示。

图1 一体化批量计划总体框架

    其编制过程是由上而下的，各阶段的计划编制步骤为根据其相应的工艺规程通过各自的优化模型分别进行组轧、组炉或组浇（批次），然后对各批次单元进行排序。在此一体化批量计划框架中存在两级控制环，基于多模型相互控制的内环（1）和基于模型参数和算法参数控制的外环（2）。内控制环包括以下两部分：由轧制计划到炉次计划编制的控制环（控制参数设为R_i）和由炉次计划到浇次计划编制的控制环（参数设为C_i）；外环为：判断是否满足指标要求到分析原因到模型算法参数调整到轧制计划编制（参数设为P_i）。当三个主体计划编制结束后，要对计划编制结果进行统计，主要的统计内容为前后工序的板坯数量匹配率和次序匹配率这两个指标，然后判断各项指标是否满足要求，如果满足要求即将计划结果下发，否则需分析原因，通过内环和外环的协调控制重新编制计划。