0 引言
煉鋼生產作為鋼鐵生產的一個關鍵環節，工序間物流的緊密銜接、生產節奏的協調對生產的連續性和穩定性有著極為重要的影響。而我國對該方面的研究尚處于起步階段，國內大部分鋼廠的動態計劃與調度主要依靠人工完成，調度人員工作量大、效率低，人為的隨機影響較大，對企業信息資源的利用程度低，難以實現調度的系統優化。因此，加強研究和開發一種適合煉鋼車間生產調度的優化技術，從而保證物流暢通和實施有效的生產組織與管理，以提升生產系統的運行效率和總體效益，對提高企業核心競爭力有重要的現實意義。本文提出了一種基于仿真的車間調度優化方法，克服了對調度系統的形式化數學描述的缺陷。
1 模塊功能設計
通過對煉鋼物流對象的研究、分析以及ERP軟件設計自身的需求，煉鋼物流仿真系統有以下主要需求：
1)煉鋼物流全流程仿真；
2)組態建模，模型仿真；
3)仿真系統環境設置及管理；
4)仿真實時信息處理；
5)仿真結果分析評價：
因此按照面向對象設計方法煉鋼物流仿真系統有如下功能模塊：系統管理模塊，庫管理模塊，組態建模模塊，結果評價模塊，核心算法模塊。
煉鋼物流仿真系統詳細設計：
1.1 系統管理系統
系統管理系統在煉鋼物流仿真系統中的主要任務是管理軟件用戶的權限，保證ERP軟件使用的安全性能，禁止軟件的非法使用。因此用戶管理系統在軟件中的主要功能為：驗證用戶的合法性、驗證用戶使用軟件功能的權限。用戶管理系統在軟件中的主要操作為：查看用戶，添加用戶，刪除用戶，編輯用戶，設置用戶權限等。圖1為用戶管理系統設計原理圖。
圖1 用戶管理系統設計原理圖
1.2 組態建模系統
組態建模是煉鋼物流仿真系統的一個核心功能。組態建模系統在ERP軟件中主要完成運行環境下的仿真模型動態搭建、編輯等功能。圖2為組態建模系統設計原理圖。
用戶在組態建模系統中，首先創建模型空間，在模型建模工具欄中選取工藝設備，該選取信息將被記錄，并設置相應的建模標志位。隨后在相應建模空間中點擊，激活模型空間，獲取模型空間的索引，設備組件加載器將自動在激活的模型空間加載選取的工藝設備，并初始化組件的幾何屬性等基本信息。其后，用戶選取功能型組件，根據設備關聯原則，兩兩連接已經加載的工藝設備組件，組件的關聯屬性將自動初始化。最后用戶點擊仿真模型中存在的各個組件對象，根據各組件代表的物理意義，相應的設置組件的工藝屬性。
圖2 組態建模系統設計原理圖
1.3 核心算法系統
煉鋼物流仿真系統主要以基于細胞自動機的煉鋼物流仿真模型為內核。細胞自動機是一個由細胞、狀態、鄰域和規則構成的四元組。離散的細胞在空間上構成一個細胞空間：在某一時刻一個細胞只能有。一種狀態，且該狀態取自一個有限集合：鄰域是在某個細胞周圍按一定形狀劃定的細胞集合，它們影響該細胞下一個時刻的狀態；規則定義了細胞狀態轉換的規則。
細胞自動機方法的基本原理是：把連續的實體空間看成是由許多離散節點按一定規則排列的空間點陣：把在空間中運動的物質實體看成是許多相互獨立又相互作用的微觀粒子的集合體；微觀粒子只能停留在空間點陣的節點上，并在每一時間步長內，各粒子按一定的移動規則從一個節點移動到另一個節點；同一時刻到達同一節點的幾個粒子按照一定規則使各粒子(或節點)的狀態發生改變；運動到邊界上的粒子，將按邊界處理規則改變運動狀態；大量粒子反復運動，通過相互協作和自組織，使整個體系達到一種穩定的動態平衡，以反映物質實體在該空間的宏觀運動的統計特征和規律。
1.4 數據庫管理系統
應用型軟件的數據庫設計是尤其重要的，它關系著整個系統、各個對象、組織模塊的數據信息傳遞過程。因此煉鋼物流仿真系統數據庫的設計影響深遠。
在煉鋼物流仿真系統設計中，數據庫按其功能劃分為：系統數據庫，系統運行庫，輸入數據庫，中間數據庫和結果數據庫。系統數據庫：存儲系統常規信息，可視化仿真模型信息。
系統運行庫：存儲可視化仿真模型仿真運行需要的狀態信息。該信息來源可以是來自實際生產，也可以是內核仿真算法的實時仿真信息。
輸入數據庫：實現與實際生產數據、動態仿真模型的銜接，為仿真軟件進行仿真實驗做必要的數據準備。
中間數據庫：用實時記錄仿真運行過程中每個罐鐵水或鋼水實時運作信息，如進入某一工位的時間、停留時間等，為仿真結果分析做數據準備。
結果數據庫：用于存儲仿真評價結果和各種統計信息，為仿真模型進行仿真結果分析做數據準備。
2 小結
本文首先介紹了煉鋼車間仿真系統總體設計思想，隨后分析了煉鋼物流仿真系統結構設計方法，最后對煉鋼物流仿真系統進行了詳細設計。
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本文標題：基于MES的煉鋼車間調度優化設計
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