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鞍鋼鐵水計算機輔助調度系統的開發與應用

2006/12/14 9:01:00

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(1.清華大學工業工程系,北京100084;2.上海大學;3.東北大學;4.鞍鋼集團新鋼鐵有限責任公司)
[摘 要]為了改變鞍鋼鐵水調度管理的落后狀況,滿足鞍鋼全面信息化的要求,在對鐵水調度管理現場長期調研的基礎上,采用先進的設計理念和信息化方法,開發了鞍鋼鐵水計算機輔助調度系統。該系統的成功應用,大大提高了工作效率,并可實現成本的降低。
[關鍵詞]鐵水調度;信息化;計算機輔助調度系統
0 前言
鐵水調度是協調煉鐵廠和煉鋼廠生產組織的核心內容,合理高效地進行鐵水調度分配是生產得以順利進行的有力保證。鐵水調度工作因其工作強度異常大,所需掌控信息量繁多,業務流程復雜、生產波動性大等原因,一直是許多鋼廠信息化工作的難點。目前圍繞鐵水調度問題進行的學術研究及實踐應用,一般集中在鐵水運輸路徑優化等局部流程改善的問題上,能夠對鐵水調度全流程進行管理改善的卻不是很多。其中,國內寶鋼在此方面取得了一定的應用,如寶鋼實施了電腦化鐵水管理作業系統,在采用DGPS衛星復合導航定位等技術的基礎上,實現對機車和鐵罐車動態實時跟蹤,并建立了各生產單元聯網的鐵水管理計算機系統,實現了鐵水管理的信息化。
由于不同的鋼鐵企業具有不同的流程特點,所采用的鐵水管理信息化的模式和方法也不盡相同。鑒于此,本文在對鐵水調度管理現場長期調研的基礎上,采用先進的設計理念和信息化方法,開發了鞍鋼鐵水計算機輔助調度系統。旨在改變鞍鋼鐵水調度管理的落后現狀,實現信息化的鞍鋼鐵水調度管理,并為其他同類鋼廠的鐵水調度信息化提供參考。
1 鐵水調度現場概要
鞍鋼煉鐵廠共有11座高爐,煉鋼廠包括一、二、三煉鋼,共6個轉爐,這11座高爐通過鐵水罐車和機車向三個煉鋼廠供應鐵水,負責鐵水調度的部門是鑄運車間。鐵水調度的工作內容主要包括制定鐵水分配方案,對機車和鐵水罐車進行運輸調度,工作流程包括從高爐出鐵直至鐵水運往煉鋼廠翻完罐,空罐被運回高爐等待出鐵水為止的全過程。原來鐵水調度人員采用電話、人工進行信息傳遞和借助“木塊實物模擬擺放”圖進行鐵水和車輛的調度管理,落后的手工管理方式已經嚴重制約了生產的順利進行。
1 是鐵水分配的簡化流程圖,圖2是鐵水罐周轉流程圖,即鐵水的運輸過程,這兩個流程構成了一個完整的鐵水調度過程。





2 輔助調度系統的設計
鞍鋼目前具備在廠區內實現網絡通信的條件,并取得了相應部門領導對該項目的支持,員工也普遍具有迅速掌握新系統的能力。但是暫且不具備采用DGPS衛星復合導航定位等裝備對機車和鐵罐車的運行情況進行跟蹤定位的條件,因此也不具備實現生產信息完全自動采集的條件。鑒于上上述情況,本系統首先采用計算機網絡通信技術,在鑄運車間和11座高爐之間建立局域網,并通過煉鐵廠內部網與其他相關部門連接。系統還采用數據庫技術、Client/Server體系結構和科學的計算方法,實現了實際生產數據的傳輸和現場情況的實時管理,并能夠對調度決策提供輔助支持。
3 輔助調度系統的主要功能
3.1 信息管理
鐵水調度涉及部門廣、信息傳遞量大,不僅容易造成信息傳遞延誤、失真,而且部門間難以協調、權責不易明確。信息系統的設計充分考慮了這些因素,不僅針對不同部門的客戶采用了不同特點的信息界面,而且通過時間追蹤、語音提示、界面突出顯示等功能的設計,既保證了信息傳遞的及時準確,又達到了便于部門間信息傳遞反饋、明晰權責的效果。系統管理的主要信息內容如下:
(1)高爐出鐵信息。包括出鐵的開始時間、結束時間、罐號、罐重、估鐵成分、生鐵成分、鐵口方向、主副道出鐵罐數、瓦斯工姓名、是否丟鐵、丟鐵原因描述以及高爐出現其他問題的原因等信息。
(2)需求計劃信息。包括總調度室下達的計劃指令信息,各個鋼廠的月需求和日需求計劃以及高爐和轉爐的定、維修計劃等。
(3)調度方案信息。包括總鐵次、日鐵次、配罐時間、分配去向及罐數、機車號、送達時間、翻罐時間等。
(4)系統初始條件信息。為提高信息系統的柔性,使系統適應鞍鋼現場情況的變化,系統設計了對其他模塊初始條件的設定功能。包括對工作人員姓名、部門名稱、鐵路道號和各種信息有效范圍等的初始設置。
3.2 輔助調度決策
鐵水調度人員為了使鐵水調配方案合理化,保證生產活動的順利進行,所需處理和掌控的信息量過于龐大,并且零亂無序,非常不利于進行調度決策。因此,該模塊針對調度分配流程不同階段的決策需求,一方面提取決策相關信息,轉化成表格、圖形等各種有效方式集中顯示;另一方面根據決策目標和各種約束條件,給出決策范圍,列舉可供選擇的決策方案。主要內容如下:
(1)設施的可用狀態顯示。鐵水調度人員在進行調配鐵水時,高爐、轉爐等設施的可用狀態是必不可少的考慮因素。因此系統不僅將設施狀態描述信息轉化成數字信息,以作為可執行的決策約束條件;同時還將狀態信息轉化為圖形信息,以不同形狀和顏色區別顯示各高爐和轉爐的檢、維修狀態及正常運轉狀態,使各種設施實時可用狀態一目了然。
(2)鐵水供求狀況匯總。分別按照出鐵水的高爐號和接收鐵水的轉爐號對本班次內鐵水已分配情況實時匯總,并集中顯示。
(3)預分配方案的估算。在總結鐵水已分配狀況的基礎上,系統根據高爐出鐵量約束、煉鋼廠需求量約束、總調度室的計劃指令約束和設施狀態約束,在保證鐵水均衡供應的決策目標下,給出各需求單位預分配鐵水罐數的合理范圍,并列舉可供選擇的調度分配方案。據此,調度人員將根據豐富的經驗以及對其他因素(如惡劣天氣,意外事故等)的綜合考慮,參考備選方案并做出調度決策。
3.3鐵水調度管理
系統設計了一個能夠顯示全部調度現場信息的圖形界面,標明煉鐵廠、鋼廠、鑄鐵廠、調車廠以及小用戶等相關部門,采用不同的顏色和形狀區分了小罐、大罐、試驗罐、壞罐和渣罐等調度過程中使用的全部鐵水罐類型,以及這幾種罐處于“重罐”、“空罐”、“半罐”的不同狀態,并清晰地標明了所使用的各條道號。該界面上設置了20項菜單命令,除了基本的“保存”、“后退”、“退出”等命令,還包含對鐵水罐和機車的類別改變、位置的移動、刪除等操作。
鐵水調度管理模塊能夠實現從高爐出鐵水、鐵水分配及鐵水運送、鐵水罐檢驗等鐵水調度全流程的實時管理。具體如下:
(1)初始信息顯示。該模塊能夠自動識別系統采集的初始信息,并轉化成圖形界面信息,包括出鐵罐數、罐的類別、殘鐵罐罐號、鐵水罐位置,所在道號等現場信息全部清晰地顯示在該界面上。
(2)鐵水分配。在輔助調度模塊支持下,鐵水調度人員確定了各鋼廠、鑄鐵廠、小用戶等需求單位的分配罐數后,只需將被分配的鐵水罐圖形拖向相應的分配單位圖像標識,此分配方案即被保存并傳達給各用戶、高爐和調車廠。
(3)鐵水運輸。由于無法自動采集現場車輛信息,在將調度指令下達給調車廠后,鐵水調度人員根據現場傳來的實時信息,對圖形界面進行相應調整,以保證與現場信息的同步性。該模塊設計充分考慮了現場的各種情況,因此,該圖形界面能夠完整地顯示鐵水運輸的全過程,包括鐵水運往鋼廠、在鋼廠翻罐、運至鑄鐵廠驗罐等過程,在該界面中均有顯示。據此,鐵水調度人員能夠實現對現場各部分情況的實時掌控及對整個調度流程的調度管理。
3.4 統計查詢
該模塊除了具備基本的統計查詢功能外,還針對鐵水調度信息量大、數據類型復雜、難以集中顯示等特點,設計了針對多用戶的查詢和顯示方式,用戶操作簡單,使用方便。
4 輔助調度系統應用效果分析
系統的成功應用大大提高了工作效率,增強了信息傳遞的及時性和準確性,尤其將鐵水調度人員從繁瑣的事務性勞動中解脫出來,實現了人與計算機之間的最佳分工,使鐵水調度工作真正成為智力性和創造性的勞動。并且在工作人員熟練掌握系統操作的基礎上,可以減少鐵水調度人員的數量,從而為勞動成本的節約提供了可能。
本文通過對系統應用前后鐵水調度人員工作時間構成分析來說明系統的應用效果。為研究方便,將其工作時間分為事務性工作時間、智力性工作時間和工作間歇時間。經過長期的研究、測量后,得出系統實施前后工作時間的構成比較,見表1。


5結論和建議
該課題從現場調研工作開始,歷時一年的時間完成,得到了鞍鋼驗收專家組的充分肯定。此次項目的完成結束了30多年的落后管理方式,是鐵水調度管理信息化進程上邁出的第1步。在今后的工作中,建議從以下幾個方面展開工作:
(1)管理體制的進一步完善。增強部門間的相互協調,可減少信息化工作的難度,信息化會取得更好的效果。
(2)監控系統的實施。如能像寶鋼一樣,實現對機車和鐵水罐車的實時動態監控,對于鐵水調度管理系統的信息化完善是一個重大舉措。
(3)優化模型的嵌入。在以上兩點逐步完善的情況下,系統中嵌入合適的優化模型,將實現鐵水調度的高度智能化。

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