一体化生产管理系统炼钢计划子系统设计

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2002.01.036 第24卷第1期 北京科技大学学报 VoL.24 No.I 2002年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2002 一体化生产管理系统炼钢计划子系统设计 彭其春”包燕平)田乃媛”王德城》张汉新)曾呈校) 1)北京科技大学冶金学院，北京1000832)武汉钢铁公司.武汉430083 辅要概述了炼钢一连铸一热轧·体化生产管唯系统的设计方案，采州软件程方法开发 炼钢计划与实绩管理子系统，简要介绍了下系统功能构成及动态调整设计.实验宝模拟运行效 果良好 关籍词热送热装；体化管理：生产计划马调度 分类号TF748+.02 连铸坯热送热装给生：产组织管理提出了更 炼钢51计划 高的要求，需要建立一个能够合理衔接，匹配炼 打印报表下达 钢一连铸一热轧三大「序的生产一体化管理系 炼钢5H止划 统，以使统一计划，统-一调度，统一制定列车时 刻表川，实现三大序时问上的同步以及生产批 炼钢)511i计划 的协调性.为此，需要建立炼钢一连铸一热轧 炼纳I计划编制 生产管理一体化模式，生计划编制系统和一 确定将炼号 BOF和CC 体化生产计划的动态调整的专家决策支持系 人生产指令 确定浇次 统. 生立计划 新的生产管理系统必须其有以下功能：炼 图1现阶段生产计划编制状况 钢、轧钢计划的同步化：物流管理顺畅和实时操 Fig.1 Production planning workout present 作监视；操作、质量异常时的动态调整；俏息传 递高效迅速. (3)公司大型生：管理机未投入运行，炼 钢VAX机完成生：计划的编制和下达工作，但 1现阶段生产计划编制状况 VAX机中“制造计划管理”模块没有L序时间 设定功能，不利于热送热装生产：组织 对武钢目前热送热装试验情况和生产计划 (4)三炼钢VAX机“生产计划管理模块”需 编制状况进行了调研，编制和下达炼钢连铸生 要人T输人的次数较多，「作较大， 产计划方式见图1该系统月前存在以下主要问 (5)在现有的生：计划系统中，生产部计划 题： 员和钢厂计划员之间的协调较为困难，计划的 (1)公可大型生产：管理机未投人运行，一、 变更性较大，人为「顷较多. 炼钢厂尚无二级机管理系统，因此从公同到一、 二炼钢厂生产计划的编制，调整和下达均为人2生产管理系统的设计方案 工方式，给生产组织带来诸多不便。 (2)由于钢厂和热轧计算机之间未联网， 2.】计划编制设计 炼钢实绩和板坯数据不能及时传送到公司生产： 本文的依托课题是“武钢连铸坯热送热装 部和热轧板坯库，造成信息流不通畅，特别是进 节能集成示范程”项1. 行热送热装时信息传递滞后，直接影响热送热 炼钢一连俦一热轧热送热装·体化系统， 装生产组织 分为合同管理、合同计划、计划编制、板坏库管 理和合同跟踪等5个部分.各部分主要功能简 收确1期2001-03-20彭其春男，36岁，工程帅，硕1 要说明如下：

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 回 介 心 一 一体化生产管理 系统炼钢计划子 系统设计 彭其春 ” 包燕平 ‘ ， 田 乃 媛 ” 王德城 ， 张汉新 ， 曾呈校 ， 北 科技大学 冶金学 院 北京 武汉钢铁公 司 ， 武汉 摘 要 概 述 了炼 钢一连 铸一热轧一 体化生 产管理 系统 的 设计 方案 ， 采川 软件 一 程 方法 开发 炼钢计划与实绩爷理 子 系统 ， 简要 介绍 了 户系统功能构成 及 动态 调整 设计 实验室 模拟运 行效 果 良好 关扭词 热 送 热装 体化管理 生 产 计 划 与 调度 分 类号 连 铸坯 热送热装 给生 产组 织 管理提 出 吏 高的要 求 需 要建立 一 个能够合理衔接 、 匹 配炼 钢一连铸一热轧只 大 卜序的生 产一体化管理 系 统 ， 以 便统一 计划 ， 统一 调度 ， 统一 制定 列 车时 刻表 ‘” ， 实 现二 大 「序时间 卜的同步 以 及生 产批 里 的协调性 为此 ， 需 要 建 立炼钢一连铸一热轧 ， 产 管理一 体化模 式 ， 生 产 汁划编制系统 和 一 体 化 生 产计 划 的 动 态 调 整 的 专 家决 策 支持 系 统 新 的生 产管理 系统 必 须 具有 以 下 功能 炼 钢 、 轧钢计划的 同步 化 物 流 管理顺畅 和 实 时操 作监 视 操作 、 质 量 异 常时 的 动 态 调 整 信息传 递 高效迅 速 灿钢 、 、 二 主 一 打 印报 表 下达 炼 钢 ‘ 日让划 称 一 、 鄂 叫‘ 定浇 次 、川 圈 现 阶段 生产 计划 编 制 状 况 现阶段生产计划编制状况 对 武 钢 目前热送 热装 试验情况 和 生 产计划 编制状 况进行 了调 研 ， 编制 和 下达炼钢连铸生 产计划方式见 图 该 系统 目前存在 以下 主 要问 题 公 司大型 生 产管理机未投人运 行 ， 一 、 一 几 炼钢厂 尚无三级机管理 系统 ， 因此从公 司到 一 、 二 炼钢厂 生 产计划 的编制 、 调整 和 下 达 均 为人 方式 ， 给生 产组 织带 来诸 多不 便 由于 钢厂 和 热轧 厂 计算机之间 未联 网 ， 炼钢实绩和板坯数据 不 能 及时传送到公 司生 产 部和 热轧板坯库 ， 造 成信息流不通 畅 ， 特别是进 行 热送热装时信息传递滞后 ， 直接影 响热送热 装生 产 组 织 公 司大 型 生 产管理 机 未投 入运 行 ， 几炼 钢 机完成 牛 产计划 的编制 和下 达 「作 ， 但 机 中 “ 制造计划管理 ” 模块 没 有 序时 间 设定 功 能 ， 不 利 于 热 送 热 装产匕饭 组 织 二炼钢 机 “ 产 产 计 划管理模块 ” 需 要 人 工输人 的 次 数较 多 ， 一「作缺 较 大 在现有 的 生 产 计划 系统 ， ， ， 生 产部 计划 员和 钢 厂 计划 员 之 间 的协 调较 为困难 ， 计划 的 变 更性较 大 ， 人 为 「预 较 多 收搞 日期 刁于 彭其春 男 ， 岁 ， 程 师 硕 生产管理 系统的设计方案 计划编制设计 本文 的依托 课题 是 “ 武钢连铸坯 热送 热 装 竹能 集成示 范 一 ‘ 程 ” 项 「， 炼钢一连铸一热轧热送 热装 体化 系统 ， 分 为合 同管 理 、 合 同计 划 、 计划 编 制 、 板 坯 库骨 理 和 合 同跟 踪 等 个 部 分 各部分 主要 功 能简 要说 明 如下 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．01．036

·26 北京科技大学学报 2002年第1期 ()合同处理指以销售合同为原始数据，经 后冷”；排计划确保热送热装记录，对冷装则“见 过生产月标质量设计和生产目标计划设计，形 缝插针” 成生产合同数据.合同处理包括材料设计、钢种 (3)对各功能均设计为自动和人工调整相结 转换和规格的转换、合同合并以及轧制规范等， 合2种方式，及先通过计算机求解，再由人工确 从而形成生产合同. 认和调整，再计算，再调整，直至计划员满意为 (2)合同计划指对生产合同进行初步优化， 止. 为完成计划编制任务做好准备 对武钢热送热装一体化情况下的炼钢计划 (3)生产计划的编制是根据初步优化的合同 编制进行系统开发，为了今后系统的维护和扩 计划，形成热轧、连铸，炼钢的生产计划.生产计 展，采用软件工程设计方法对系统进行自顶向 划的编制指根据武钢实际并结合热送热装任 下，逐步求精的开发.系统开发分阶段进行，依 务，形成武钢热送热装条件下的相对火车时刻 次为炼钢计划管理子系统调研、需求分析、总体 表、炼钢生产计划、连铸生产计划.然后，通过炼 设计、详细设计、编码、测试和在线运行 钢和连铸的生产实际，以及板坯库的库存情况， 32子系统总体设计 对轧制计划进行在线调整，从而形成最终的生 在对武钢热送热装试验情况进行调研和系 产火车时刻表 统分析后，进行炼钢计划子系统总体设计，主要 (4)对板坯库中板坯的入库、堆放、倒垛等实 内容有：编制连铸坯热送热装情况下的炼钢计 现计算机管理. 划业务流程图和作业流程图（见图2）；炼钢计 (⑤)对生产过程实现合同分配、合同跟踪，以 划功能需求说明和功能层次图设计；输入输出 便对计划和合同的完成情况，进行实时检测. 设计(PO表)：画面和报表设计；业务管理代码 2.2软、硬件平台 体系设计和相关数据库设计， 该计算机软件系统实现模式为BM大型 赋予炉订号份钢厂材料申请5日炼钢申请 机+终端计算模式和客户机+服务器计算模式。 软件开发分为大型机编程和微机编程，来 合炉 确定铸机号 二炼钢5日计划 实现系统功能.大型机软件开发采用COBOL语 装炉时刻 确定浇次 言编程，后台数据库为DB2.微机工作站采用 开浇时刻 连铸计划 Windows98或WindowsNT workstation作为操作 系统平台，前台采用PB或C++Builder作为开发 炉次序列设计 L:具，后台数据库为关系数据库DB2或 赋予熔炼号 SOLserver. 各平台所完成的功能为： 兑铁时刻 炼钢计划 (1)在大型机.上完成热送热装所要求的主要 列车时刻表、生产数据收集 功能和数据集中管理； (2)在微机.作站主要完成优化算法和可视 图2炼钢计划编制业务流程图 化操作功能 Flg.2 Operation flowehart of steelmaking planning workout 3炼钢计划子系统设计方案 (1)作业流程设计.首先确定钢厂，对5日炼 钢申请中的合同记录根据产品方案和产能计划 31子系统设计原则和方法 将生产合同分配给二，三炼钢厂，即分别向二 系统设计主要考虑以下原则： 三炼钢厂进行材料申请；之后，进行合炉（也称 (1)生产计划的编制按以销售合同为中心， 为组炉)处理，将生产合同合并为转炉炉次，对 “由后及前”的原则，即根据合同要求编制轧制 二炼钢而言，合炉条件为同钢种同宽度同厚度 计划，再由轧制计划提出连铸坯申请，以此编制 且交货期接近；对三炼钢而言，宽度相 连铸、炼钢计划，再延伸到铁水供应 差≤150mm的异断面合同也可合炉，在本子系 (2)在计划编制过程中，每个作业均先处理 统中，采用遗传算法求解合炉计划 热送热装合同记录，再处理冷装记录，即“先热 合炉后，确定铸机号：同钢种同断面的炉次

北 京 科 技 合 同处理指 以 销售合 同为原始数据 ， 经 过 生 产 目标质 量设计和生 产 目标计划设计 ， 形 成生 产合 同数据 合同处理包括材料设计 、 钢种 转换和规格的转换 、 合同合并 以及轧制规范等 ， 从 而形成生 产 合 同 合同计划指对生 产合 同进行初步优化 ， 为完成计划编制任务做好准备 生 产计划的编制是根据初步优化的合同 计划 ， 形成热轧 、 连铸 、 炼钢的生产计划 生 产计 划 的编制 指 根 据武 钢实 际并结合 热送 热装任 务 ， 形成武钢热送热装条件下 的相对火 车时刻 表 、 炼钢生产计划 、 连铸生产计划 然后 ， 通 过炼 钢和连铸的生 产实际 ， 以 及板坯库的库存情况 ， 对 轧制计划进行在线调 整 ， 从 而形成最终 的生 产火 车时刻表 对板坯 库中板坯 的人库 、 堆放 、 倒垛等实 现计算机 管理 对生产过程实现合 同分配 、 合同跟踪 ， 以 便对计划和合 同的完成情况 ， 进行实时检测 软 、 硬件平 台 该 计算机 软件 系统 实现模 式 为 大型 机十 终 端 计算模式 和客户 机十 服务器计算模式 软件开发分为大 型机编程 和微机 编程 ， 来 实现 系统功能 大型机软件开发采用 语 言编程 ， 后 台数据库为 微机工 作站采用 或 作为操作 系统平 台 ， 前 台采 用 或 十十 作为开发 工 具 ， 后 台 数 据 库 为 关 系 数 据 库 或 各平 台所 完 成 的 功 能为 在大型 机 卜完成热送热装所要求的主要 功能和数据集中管理 在微机 作站主要完成优化算法和可视 化操作功 能 大 学 学 报 年 第 期 后冷，’ 排计划确保热送热装记 录 ， 对冷装则 “ 见 缝插针 ” 对各功能均设计为 自动和人工调整相结 合 种方式 ， 及先通 过计算机求解 ， 再 由人工确 认和调整 ， 再计算 ， 再调 整 ， 直至 计划员满意为 止 对武钢热送热装一体化情况下 的炼钢计划 编制进行 系统开 发 ， 为 了今后 系统 的维护 和扩 展 ， 采用 软件工 程设计方 法对系统进行 自顶 向 下 ， 逐 步求精的开发 系统开 发分阶段 进行 ， 依 次 为炼钢计划管理子 系统调研 、 需求分析 、 总体 设计 、 详细设计 、 编码 、 测试和在线运 行 子系统总体设计 在对武钢热送热装试验情况进行调研和 系 统分析后 ， 进行炼钢计划子 系统总体设计 ， 主要 内容有 编制连铸坯热送 热装情况 下 的炼钢计 划业 务流程 图和 作业 流程 图 见 图 炼钢计 划功能需 求说 明和 功 能层 次图设计 输入输 出 设计 表 画 面和 报表设计 业 务管理代码 体系设计和相关数据库设计 赋 予炉 订 号 卜份钢 厂材料 申请 卜刊 日炼 钢 申请 日 合炉 曰 确定铸机 号 ，仁 炼钢 日计划 装炉 时刻 幸 开 浇时刻 确定浇次 一 一 连铸计划 炉 次序列设计 兑铁 时刻 赋予熔炼号 一一 二一 炼钢计划 列车时刻表 卜一仁主产 数据收集 炼钢计划子 系统设计方案 子 系统设计原 则和方法 系统设计 主 要 考 虑 以 下原则 生 产 计划 的编制按 以 销售 合 同为 中心 ， “ 由后 及 前 ” 的原则 即根据合同要求编制轧制 计划 ， 再 由轧制计划提 出连铸坯 申请 ， 以此编制 连 铸 、 炼钢 计划 ， 再延 伸 到铁水供应 在计划编制过程 中 ， 每个作业 均先处理 热送热装合同记 录 ， 再处理冷装记 录 ， 即 “ 先热 圈 炼钢计划编制业 务流 程 圈 咨 ， 以 作业 流 程设计 首先确定 钢厂 ， 对 日炼 钢 申请 中的合 同记 录根 据产品方案和产能计划 将生 产合同分配给二 、 三 炼钢厂 ， 即分别 向二 、 二 炼钢厂进行材料 申请 之后 ， 进行合炉 也称 为组炉 处理 ， 将生 产合 同合并 为转炉 炉 次 ， 对 二 炼钢而 言 ， 合炉条件为同钢种 同宽度 同厚度 且 交 货 期 接 近 对 三 炼 钢 而 言 ， 宽 度 相 差 ‘ 的异断面合 同也 可合炉 ， 在本子 系 统 中 ， 采用 遗传算法求解合炉计划 ‘ 合炉后 ， 确定铸机号 同钢种 同断面的炉 次

Vol.24 No.1 丝其作等：体化作：产管理系统炼钢计划了系统设计 27◆ 心录进行炉次合并，赋子预浇次号；对预浇次记 (开始) 水进行时间位（浇注起止时刻、浇注时间）计算： 确定可去铸机序列：判断该记录时间位在可去 编制生产计划 铸机序列的任一铸机是否有空，若有空，则赋下 调整计划 铸机号，若无空，则进人调整画面. 引入时间位概念，在：分配铸机时消除机器 实时调整 冲突.合炉和确定铸机号后形成2个钢厂的五 目计划. 对预浇次记录确定浇次号，进行时间位计 种 算，形成连铸计划：对浇次中各炉次赋予熔炼 连病机停 纯制单位改变 号，形成炼钢计划；h连铸计划和炼钢计划中的 各序时刻构成列车时刻表 人机交互界面，通过画面编辑，实现人机会 +品示输出结果 话功能，使人机协调L工作. 需调整 (2)动态调整设计.在铸坏热送热装及直接 轧制的生产过程中，由于炼钢一精炼一连铸一 (结来) 热轧高温直接连接.所以生产计划必须一体化， 图3作业计划实时调整程序流程图 问时形成热轧预计划和炼钢批量计划，同时调 Fig.3 Programmer flowchart of work planning adjus- 修炼钢一连铸计划和轧制计划，以保证计划的 tment in time 同步性 划，将计划改为可匹配钢种； 建立专家系统，主要采用产生式规则表示 3)如果不能满足第1.2条，则查询51冷计 法.对生产计划主要采川实时调整方式，见图3， 划，将计划改为可匹配钢种： 如对连铸计划和炼钢计划调整，主要考虑了实 4)如果不能满足前3条，则间炉 际时间改变，钢种改判、叫炉，连铸机停浇和轧 (3)炼钢计划与实绩管理了系统功能构成. 制单位改变等5种情况”. 炼钢计划与实绩管理了系统功能结构见 出现延误或故障时，输人简单的必要信总， 图4. 计算机自动调用相应规划对计划进实时调 炼钢计划'与实绩管理子系统功能主要包 整.实时调整的原则是：允分利用精炼炉的缓冲 括：炼钢厂的确定，炼钢合炉中请，确定铸机号， 功能来协调系统 5H炼钢计划，连铸计划生成，炼钢计划生成， 如钢种改判、问炉调整策略的规划： 作业计划调整，生实绩管理等.各功能简述 1)如果钢种改判，则将计划改为相邻轧制 下： 单位中宽度相差≤50mm的可匹配钢种； 1)炼钢厂确定，该功能负贵对米白51川炼 2)如果不能满足第1条.则查询5口热计 钢申请的生产合问确定h哪个钢厂生： [炼钢计划'与实绩管理了系统 确定钢) 炼钢计划管理 L炼钠计划管到 炼锅实锁管理 炼钢实销管州 定钢作业 定 询 作业 划 划 业 图4炼钢计划子系统功能层次图 Fig.4 Function arrangement chart of steelmaking planning subsystem

·280 北京科技大学学报 2002年第1期 2)炼钢合炉申请，对生产合同根据钢厂约 武钢炼钢计划管理子系统的核心模块.本系统 束条件进行批量组合，形成炉次批量计划； 具备确定钢厂、合炉、组浇次、确定铸机号和5 3)确定铸机号，根据炉次计划以及连铸工 日炼钢计划等功能.经过实验室模拟运行证明 艺的约束条件，对炉次优化组合形成浇次并确 软件系统工作稳定可靠，应用图形界面友好，可 定铸机号 操作性强，较好实现设计目标，为系统今后移植 4)5日炼钢计划，对5天的炼钢炉次和连 至大型机奠定了基础 铸浇次进行产量统计，形成5日炼钢计划报表. 5)连铸、炼钢日计划和班计划生成，由5日 5结语 炼钢计划生成连铸日计划和炼钢日计划. 一体化生产管理系统是一个十分复杂的系 6)作业计划调整，列车时刻表调整； 统，可采用软件工程设计方法；借助遗传算法、 7)生产实绩管理，主要有从铁水到板坯的 运筹学、专家系统和人机交互方式实现炼钢一 实际数据收集，合同预分配和跟踪，传票、异常 连铸一轧钢一体化生产管理系统的生产计划的 情况处理 形成与调整；目前已在微机上实现了炼钢子系 3.3子系统详细设计 统的编程工作，今年将在大型机上实现编程、测 对总体设计经技术和管理评审后，则进行 试及投人运行 详细设计. 对各功能模块设计内容如下：程序说明、功 参考文献 能描述、IPO表、输入/输出画面，数据说明和程 1徐心和.炼钢一连铸一热轧一体化管理】.冶金自动 序功能实现 化，1997(3)：1 2唐立新.CMS下生产批量计划理论及其应用[M].北 4实验室模拟运行 京：科学出版社，1999 3唐洪华，田乃媛，刘青.一个电炉炼钢厂计算机调度 以Delphis5.0和Paradox数据库为软件开发 软件.冶金自动化，19992)：8 平台，在Windows98操作系统上.开发并实现了 Design of Steelmaking Planning Subsystem in Intergrated Production Management System PENG Qichun",BAO Yanping,TIAN Naiyuan",WANG Deceng",ZHANG Hanxing",ZHENG Cengxiao" 1)Metallurgy School,UST Beijing.Beijing 100083,China 2)Wuhan Iron And Steel Group Corp.,Wuhan 430083,China ABSTRACT The design of steelmaking,continuous casting and hot trip rolling integrative management is introduced,steelmaking subsystem is developed by means of software engineering;fuction structure and dy- namic adjustment in steelmaking subsystem is offered.The result of simulation in lab is satisfied. KEY WORDS HCR/DHCR;integrative management;production planning and scheduling

北 京 科 技 炼钢合炉 申请 ， 对生 产合同根 据钢厂约 束条件进行批 量组 合 ， 形成炉 次批 量计划 确定铸机号 ， 根 据炉 次计划 以 及 连铸工 艺的约束条件 ， 对炉次优化组合形成 浇次并确 定铸机 号 日炼钢计划 ， 对 天 的炼钢炉次 和连 铸浇次进行产量统计 ， 形成 日炼钢计划报表 连铸 、 炼钢 日计划和班计划生成 ， 由 日 炼钢计划 生 成连铸 日计划和炼钢 日计划 作业 计划 调整 ， 列 车时刻 表调 整 生 产实绩管理 ， 主要 有从铁水 到板坯 的 实际数据收集 ， 合 同预分配 和跟踪 、 传票 、 异常 情况处理 子 系统详细设计 对 总体设计经技术和管理评审后 ， 则进行 详细设计 对各功能模块设计 内容如下 程 序说明 、 功 能描述 、 表 、 输人 输 出画 面 、 数据说 明和程 序功 能实 现 大 学 学 报 年 第 期 武钢炼钢计划管理子系统 的核心 模块 本系统 具备确定钢厂 、 合炉 、 组 浇次 、 确定铸机号和 日炼钢计划等功 能 经过 实验室模拟运行证 明 软件系统工作稳定可靠 ， 应用 图形 界 面友好 ， 可 操作性强 ， 较好实现设计 目标 ， 为系统今后移植 至 大型 机奠定 了基础 实验室模拟运行 以 曲 和 数据库 为软件开 发 平 台 ， 在 操作系统 卜开发并实现 了 结语 一 体化生产管理系统是一 个 十分复杂 的 系 统 ， 可采用 软件工程设计方法 借助遗传算法 、 运 筹学 、 专家系统和人机交互方式实现炼钢一 连铸一轧钢一体化生产管理系统的生 产计划的 形成 与调整 目前已 在微机上 实现 了炼钢子 系 统 的编程工作 ， 今年将在大型机上实现编程 、 测 试及 投 人 运行 今 考 文 献 徐心和 炼钢一连铸一热轧一体化管理 冶金 自动 化 ， 唐立 新 下生 产批 量计划理论及其应用 】 北 京 科学 出版社 ， 唐洪华 ， 田乃媛 ， 刘青 一个 电炉炼钢厂 计算机调度 软件 冶金 自动化 ， 尸百刀 加’ ， 口 心 ， ， 刀刁 ， 洲刀 扩 ， 刀￡ 心 ， 月百万 龙 “ 飞 ， ， 犯 ， ， ， ， 加 ， 仙