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面向钢铁生产流程的调度模型库系统研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 钢铁生产流程调度问题的研究现状

1.2.2 模型库系统的研究现状

1.3 本文研究内容

第2章 面向钢铁生产流程的调度问题建模

2.1 面向生产流程的调度问题建模

2.1.1 生产调度问题建模方法

2.1.2 模型库管理系统

2.2 钢铁生产流程调度问题分析

2.2.1 钢铁生产工艺流程

2.2.2 钢铁生产流程调度

2.3 钢铁生产调度问题建模

2.4 钢铁生产调度模型的模块化

2.4.1 炼钢调度模块化模型

2.4.2 连铸调度模块化模型

2.4.3 热轧调度模块化模型

2.4.4 钢铁生产调度通用模型

2.5 钢铁生产调度模型的参数化

2.6 本章小结

第3章 基于模型知识化的钢铁生产调度模型库系统

3.1 模型表示方法

3.1.1 模型的一般表示方法

3.1.2 面向对象的模型表示方法

3.2 模型的知识化

3.3 模型库系统

3.4 模型知识的管理

3.4.1 模型字典

3.4.2 模型知识的粒度

3.4.3 模型知识的冗余度

3.5 基于UML的钢铁生产调度模型库系统建模

3.5.1 系统流程描述

3.5.2 系统用例分析

3.5.3 系统静态结构模型

3.5.4 系统动态交互模型

3.6 本章小结

第4章 钢铁生产调度模型库系统的设计与实现

4.1 模型库系统架构

4.2 模型库系统功能模块设计

4.2.1 调度问题处理

4.2.2 模型生成

4.2.3 模型管理

4.2.4 模型评价

4.2.5 系统维护

4.3 模型库系统数据库设计

4.3.1 模型字典设计

4.3.2 模型数据表设计

4.4 模型库系统的实现

4.4.1 系统实现框图

4.4.2 系统运行流程设计

4.4.3 模型库系统功能模块的实现

4.4.4 模型库系统运行实例分析

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕学位期间参加的科研项目

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摘要

在国家制定了国民经济体系供给侧结构性改革的目标的背景下,钢铁行业被列为政府改革的突破口,面临着化解过剩产能,消化不合理库存,降低成本和提高效率等方面的问题。钢铁生产调度是指按照时间对资源进行分配以保证生产计划得到落实,实现按订单生产的过程。优化钢铁企业的生产调度能改善其面临的困境,提高钢铁生产企业的效益。
  目前,在钢铁生产调度问题的研究过程中,一般是针对具体调度问题建立专用模型。不同模型的建模思路不同,建立的模型一般不具有重用性,只能解决单一问题。在钢铁生产调度问题的研究过程中存在大量的重复建模过程,增加了研究者的负担,浪费研究资源。随着人工智能技术的发展,钢铁行业的生产调度向智能化发展,在生产调度的研究过程中采用具有一定智能的建模技术的模型库系统将大大减少研究者的工作量,应用于实际将给钢铁企业生产调度计划的制定带来极大的方便,提高调度作业的效率。为此,本文开发一个模型库系统管理已有模型,探索建模的规律,实现建模过程的自动化、智能化。本文在模型库系统研究方面做了以下工作:
  1)研究钢铁生产调度问题的建模方法,基于模块化的建模思想,建立炼钢连铸热轧三个阶段的模型,总结建模过程中的规律,得出钢铁生产调度问题的通用模块化模型。对调度模型进行参数化,实现模型信息的存储和管理。
  2)采用面向对象的方法表示模型知识信息,利用面向对象的封装性和重用性能实现模型知识的表达、存储和操作。通过UML建模技术对钢铁生产调度模型库系统进行分析,建立了模型库系统的静态结构模型和动态交互模型。
  3)采用Java与SQL server数据库混合编程的开发方式,建立了钢铁生产调度模型库的原型系统。实现了模型库系统自动建模,并调用MATLAB组件实现了模型求解,获得了调度结果甘特图。通过实际调度问题数据进行试验验证了模型库原型系统的有效性。钢铁生产调度模型库系统大大的提高了调度策略制定的效率,降低了调度人员的工作强度。

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