0 引言
炼钢生产作为钢铁生产的一个关键环节，工序间物流的紧密衔接、生产节奏的协调对生产的连续性和稳定性有着极为重要的影响。而我国对该方面的研究尚处于起步阶段，国内大部分钢厂的动态计划与调度主要依靠人工完成，调度人员工作量大、效率低，人为的随机影响较大，对企业信息资源的利用程度低，难以实现调度的系统优化。因此，加强研究和开发一种适合炼钢车间生产调度的优化技术，从而保证物流畅通和实施有效的生产组织与管理，以提升生产系统的运行效率和总体效益，对提高企业核心竞争力有重要的现实意义。本文提出了一种基于仿真的车间调度优化方法，克服了对调度系统的形式化数学描述的缺陷。
1 模块功能设计
通过对炼钢物流对象的研究、分析以及ERP软件设计自身的需求，炼钢物流仿真系统有以下主要需求：
1)炼钢物流全流程仿真；
2)组态建模，模型仿真；
3)仿真系统环境设置及管理；
4)仿真实时信息处理；
5)仿真结果分析评价：
因此按照面向对象设计方法炼钢物流仿真系统有如下功能模块：系统管理模块，库管理模块，组态建模模块，结果评价模块，核心算法模块。
炼钢物流仿真系统详细设计：
1.1 系统管理系统
系统管理系统在炼钢物流仿真系统中的主要任务是管理软件用户的权限，保证ERP软件使用的安全性能，禁止软件的非法使用。因此用户管理系统在软件中的主要功能为：验证用户的合法性、验证用户使用软件功能的权限。用户管理系统在软件中的主要操作为：查看用户，添加用户，删除用户，编辑用户，设置用户权限等。图1为用户管理系统设计原理图。
图1 用户管理系统设计原理图
1.2 组态建模系统
组态建模是炼钢物流仿真系统的一个核心功能。组态建模系统在ERP软件中主要完成运行环境下的仿真模型动态搭建、编辑等功能。图2为组态建模系统设计原理图。
用户在组态建模系统中，首先创建模型空间，在模型建模工具栏中选取工艺设备，该选取信息将被记录，并设置相应的建模标志位。随后在相应建模空间中点击，激活模型空间，获取模型空间的索引，设备组件加载器将自动在激活的模型空间加载选取的工艺设备，并初始化组件的几何属性等基本信息。其后，用户选取功能型组件，根据设备关联原则，两两连接已经加载的工艺设备组件，组件的关联属性将自动初始化。最后用户点击仿真模型中存在的各个组件对象，根据各组件代表的物理意义，相应的设置组件的工艺属性。
图2 组态建模系统设计原理图
1.3 核心算法系统
炼钢物流仿真系统主要以基于细胞自动机的炼钢物流仿真模型为内核。细胞自动机是一个由细胞、状态、邻域和规则构成的四元组。离散的细胞在空间上构成一个细胞空间：在某一时刻一个细胞只能有。一种状态，且该状态取自一个有限集合：邻域是在某个细胞周围按一定形状划定的细胞集合，它们影响该细胞下一个时刻的状态；规则定义了细胞状态转换的规则。
细胞自动机方法的基本原理是：把连续的实体空间看成是由许多离散节点按一定规则排列的空间点阵：把在空间中运动的物质实体看成是许多相互独立又相互作用的微观粒子的集合体；微观粒子只能停留在空间点阵的节点上，并在每一时间步长内，各粒子按一定的移动规则从一个节点移动到另一个节点；同一时刻到达同一节点的几个粒子按照一定规则使各粒子(或节点)的状态发生改变；运动到边界上的粒子，将按边界处理规则改变运动状态；大量粒子反复运动，通过相互协作和自组织，使整个体系达到一种稳定的动态平衡，以反映物质实体在该空间的宏观运动的统计特征和规律。
1.4 数据库管理系统
应用型软件的数据库设计是尤其重要的，它关系着整个系统、各个对象、组织模块的数据信息传递过程。因此炼钢物流仿真系统数据库的设计影响深远。
在炼钢物流仿真系统设计中，数据库按其功能划分为：系统数据库，系统运行库，输入数据库，中间数据库和结果数据库。系统数据库：存储系统常规信息，可视化仿真模型信息。
系统运行库：存储可视化仿真模型仿真运行需要的状态信息。该信息来源可以是来自实际生产，也可以是内核仿真算法的实时仿真信息。
输入数据库：实现与实际生产数据、动态仿真模型的衔接，为仿真软件进行仿真实验做必要的数据准备。
中间数据库：用实时记录仿真运行过程中每个罐铁水或钢水实时运作信息，如进入某一工位的时间、停留时间等，为仿真结果分析做数据准备。
结果数据库：用于存储仿真评价结果和各种统计信息，为仿真模型进行仿真结果分析做数据准备。
2 小结
本文首先介绍了炼钢车间仿真系统总体设计思想，随后分析了炼钢物流仿真系统结构设计方法，最后对炼钢物流仿真系统进行了详细设计。
转载请注明出处：拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
本文标题：基于MES的炼钢车间调度优化设计
相关文章
