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面向MES的钢铁烧结生产原料供应调度系统

2012/8/7    来源:万方数据    作者:王辉  俞胜平  谢永强  帅志军      
关键字:制造执行系统(MES)  调度系统  钢铁企业  烧结厂  
针对某钢铁企业烧结厂烧结生产原料供应调度问题,提出了面向MES的烧结生产原料供应调度系统的整体功能、结构和设计原则,并采用了模型加启发式算法和人际交互相结合的烧结生产原料供应调度计划编制方法。设计并开发了烧结生产原料供应调度系统,通过现场数据离线仿真表明:该系统可快速准确地编制出符合现场情况、满足工艺要求、高效的烧结生产原料供应调度计划。

0 引言

    钢铁烧结生产原料供应调度是烧结生产管理的重要环节,其调度的好坏将直接影响到烧结生产的效率。因此烧结生产原料供应调度系统在现代化烧结生产管理中扮演着重要的角色。国内自主研发的此类调度系统并不多见,国内外的研究资料表明,对于烧结生产原料供应管理还只局限在原料场内部含铁原料的管理上,并且没有和烧结生产实际过程相结合。在实际生产过程中很容易出现原料运输设备调度不协调等问题,影响烧结生产的效率。因此研究并开发出一套实时性好、实用性强的烧结生产原料供应调度管理系统,实现烧结生产原料供应调度的信息化,对钢铁企业烧结生产来说具有重大的实际意义。

    本文在探讨了面向MES的钢铁烧结生产原料供应调度系统体系结构和功能的基础上,以提高烧结生产原料供应调度效率为主要目标,采用了模型加启发式算法和人际交互相结合的烧结生产原料供应调度计划编制方法和原料运输皮带流程调度计划编制方法,并利用此方法设计和开发了面向MES的烧结生产原料供应调度系统软件,建立了烧结生产原料供应调度的新模式,并采用现场实际数据对系统进行了仿真实验,实验结果表明了系统的有效性和可行性。

1 现状及问题描述

    1.1 钢铁烧结生产工艺流程

    钢铁烧结生产是将铁矿粉、燃料(煤粉或焦粉)、熔剂(生石灰、白云石等)、生产中产生的返矿按照一定的比例进行加水混合制粒。通过皮带运输机运送到混合料仓,然后由圆辊布料器铺到烧结机台车上,通过点火炉点火,将混合料中的燃料点燃。烟气由抽风机自上而下抽走,在台车移动过程中,混合料自上而下的熔融燃烧,当烧结矿燃烧至机尾时落下,经过单辊的破碎。运送至成品整粒系统,除产出的铺底料和返矿供烧结使用外,其余的部分作为成品烧结矿进入高炉。流程如图1所示。

 图1 烧结工艺流程

图1 烧结工艺流程

    1.2 现状描述

    本文所描述的系统主要是针对烧结生产中的配料过程。在二号烧结厂的配科室内有存储原料的料仓26座,每座料仓都配有相应的称重设备和圆盘切料机。并有相应的DCS系统对其实行监控。从原料场向烧结配料车间供应原料的输送皮带有81条,可组成86个模式(一个起点到一个终点),570余条流程(一个模式中的不同路径)的庞大皮带网络。虽然二号烧结厂实现了生产过程自动化控制,但在信息化方面却十分落后,其原料配比计算过程采用的是EXCEL软件实现的成分验算方法。原料供应调度计划编制也是采取人工编制的方式。其配料结果精度差、原料供应效率低已经很大程度上影响了二号烧结厂的生产效率。

    1.3 问题与难点分析

    本文以某钢铁企业二号烧结厂为实际背景,通过对现场实际生产过程的调研分析发现:

    1)二号烧结厂烧结生产原料供应调度过程由人工管理,无法对现场生产指标的变化做出及时的反应,效率低下,已无法满足现场实际生产过程的需求;现场原料供应管理混乱,缺乏原料的跟踪管理,要了解物料供应的实时情况只能靠分厂调度员通过电话或去工作现场实地察看的方式获得现场实际生产数据,并根据这些临时了解的信息进行原料供应调度。缺乏统筹考虑,从而影响车间的生产协调和厂级计划的编制。

    2)钢铁烧结生产是一个连续不间断过程,原料准备是烧结生产的开端。由于烧结生产所需的物科种类多激量大,怎样保证烧结生产所用各种物料能够,及时、保质、保量的供应。是烧结生产原科供应调度管理必须要面对的一个难点。但是由原料场通往绕结厂的物料运输主皮带模式数量有限,而烧结生产过程所需的物料种类又多,所需数量也大,因此安排物料的供应计划成为了烧结生产过程当中最为繁重的工作,如何编制出实时性好实用性强的烧结生产原料供应调度计划,实现烧结生产原料供应调度的信息化,是现场的工作人员急需解决的问题。

    3)烧结生产过程当中,所使用的物料种类多、数量大。所用到的设备也同样种类繁多。并且在烧结生产过程当中极易产生各种各样的突发事件,如原料种类的更换、原料配比变化、设备故障等,这就给烧结生产原料供应调度计划的编制增加了难度及复杂性。如何针对现场出现的这些突发事件做出快速响应,并给出有效的解决方法,已成为烧结生产原料供应调度管理中最难解决的问题。

    4)烧结生产原料输送是保证烧结生产不间断运行的重要环节。为二号烧结厂提供原料的原料场有81条皮带,可组成86个模式(一个起点到一个终点).570余条流程(一个模式中的不同路径)。由这81条皮带组成的皮带网络担负着混匀矿生产和烧结生产原料供应工作。因此怎样能够针对这一庞大的皮带网络,迅速的编制出优化的实用性强的原料供应皮带调度计划也是烧结生产原料供应调度系统要面临的又一难点。

责任编辑:卢玉琴
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