專利名稱：煉鋼連鑄車間的物流仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物流仿真方法，尤其涉及一種煉鋼連鑄車間的物流仿真方法。
背景技術(shù)：
煉鋼連鑄生產(chǎn)過程是指由鐵礦石還原成的高溫鐵水經(jīng)預(yù)處理后送往轉(zhuǎn)爐進(jìn)行煉 鋼處理，經(jīng)氧化冶煉后轉(zhuǎn)變?yōu)殇撍?，再由二次精煉成為含有特定成份的鋼水，處理好的高?鋼水經(jīng)過連鑄方式轉(zhuǎn)變?yōu)殇撆鞯娜^程。從物流的角度來看，煉鋼連鑄生產(chǎn)過程是一個多段生產(chǎn)、多段運(yùn)輸、多段存儲的離 散和連續(xù)相混雜的大型高溫生產(chǎn)過程。作為被加工對象的高溫鐵水/鋼水具有不同工藝路 徑；實施加工作業(yè)的各主體工藝設(shè)備具有大型化，運(yùn)行成本高，操作復(fù)雜等特點(diǎn)；為保證生 產(chǎn)連續(xù)性要求各工序銜接緊密，對各處物流的到達(dá)時間、溫度等均有較嚴(yán)格的要求；生產(chǎn)過 程中還穿插著鐵水罐車、鋼水罐車、吊車和火車運(yùn)輸?shù)榷喾N復(fù)雜的運(yùn)輸條件。煉鋼連鑄生產(chǎn) 過程的離散性、隨機(jī)性、多目標(biāo)和多約束性等特點(diǎn)為直接用數(shù)學(xué)建模方式研究該問題帶來 了一定的難度，而仿真方法對類似的復(fù)雜系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性，避免了直接建模和求解 的困難，也更符合人們的思維習(xí)慣，因而能夠彌補(bǔ)數(shù)學(xué)建模方式的不足。但目前還未見專門針對該問題而設(shè)計的仿真方法，類似的方法在開放性和可移植 性，以及對仿真模型內(nèi)對象實體的行為活動進(jìn)行靈活控制等諸多方面存在不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種煉鋼連鑄車間的物流仿真方法，該方法 能夠?qū)崿F(xiàn)煉鋼連鑄工程的模型化和模擬生產(chǎn)過程的動態(tài)演示，以及調(diào)度策略的分析和綜合 等功能，從而為在煉鋼工藝流程設(shè)計環(huán)節(jié)提供決策支持。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案
本發(fā)明提供的煉鋼連鑄車間的物流仿真方法，該方法包含以下步驟
(1)主體工藝設(shè)備、運(yùn)輸工具和空罐暫存區(qū)域的對象模型和對象庫的創(chuàng)建
在創(chuàng)建過程中，先根據(jù)煉鋼連鑄工程的工藝特點(diǎn)構(gòu)建基類，在繼承自基類的基礎(chǔ)上，導(dǎo) 入主體工藝設(shè)備、運(yùn)輸工具和空罐暫存區(qū)域的三維模型，并對多種接口進(jìn)行編程，實現(xiàn)定制 對象模型的復(fù)雜處理邏輯，然后在定制對象模型的基礎(chǔ)上創(chuàng)建對象庫；
(2)平面布置圖的建立
根據(jù)工程對象的實際尺寸，按照設(shè)定的比例繪制平面布置圖，繪制過程中，重點(diǎn)參考下 列信息各臺吊車的位置和尺寸，與進(jìn)廠鐵水線和各個主體工藝設(shè)備對應(yīng)的鐵水罐車、鋼水 罐車的運(yùn)行線路，各主體工藝設(shè)備的位置；
(3)運(yùn)輸工具行進(jìn)路徑的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)表示
用網(wǎng)絡(luò)路徑限定包括鐵水罐車和鋼水罐車在內(nèi)的運(yùn)輸工具的行進(jìn)路線，而鐵水罐車、 鋼水罐車的啟車點(diǎn)和停車點(diǎn)，以及吊車的吊包位和落包位則用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)指定； (4)流定義
5所述流定義為鐵水、鋼水、鐵水罐和鋼水罐在煉鋼連鑄車間內(nèi)加工和轉(zhuǎn)運(yùn)的工藝路線， 具體包含鐵水/鋼水對象流、鐵水罐對象流、半鋼罐對象流和鋼罐對象流；
(5)任務(wù)序列化和任務(wù)序列的協(xié)同
所述任務(wù)序列化是指將鐵水、鋼水、鐵水罐或鋼水罐在各個主體工藝設(shè)備之間的加工 和轉(zhuǎn)運(yùn)過程分解為時間上前后相繼的子任務(wù)，多個連續(xù)執(zhí)行的子任務(wù)即構(gòu)成任務(wù)序列；而 任務(wù)序列的協(xié)同則是指需要兩個或多個對象為完成任務(wù)序列進(jìn)行的復(fù)雜協(xié)同操作；
(6)消息通訊機(jī)制的設(shè)計
消息方式是對象實體間通訊的基本方式，任一對象實體都具有消息接口，都作為消息 的發(fā)送方和接收方；發(fā)往同一目的對象的消息通過消息類型編號區(qū)分，消息中帶多個不同 數(shù)據(jù)類型的參數(shù)；消息方式也是觸發(fā)同一對象內(nèi)和不同對象間邏輯關(guān)聯(lián)事件的有效方式；
(7)多吊車的沖突處理
為避免或消除位于煉鋼連鑄車間內(nèi)同一跨中的多臺吊車之間的沖突，而設(shè)計包括以下 的避撞方法吊車的任務(wù)或作業(yè)區(qū)域的劃分方法，沖突處理函數(shù)，以及吊車任務(wù)序列的優(yōu)先 級和先占值的設(shè)定方法；
(8)對象的合成與分解
其方法是用父對象表示鐵水/鋼水，而用子對象表示鐵水罐/鋼水罐；鐵水罐的兌鐵 和鋼水罐的澆注，以及轉(zhuǎn)爐的出鋼過程均用對象的分解和合成來表示；
(9)多種動畫效果以及返空罐和上空罐的實現(xiàn)
其方法是均應(yīng)用任務(wù)序列的編程實現(xiàn)；所述多種動畫效果包括兌鐵、加廢鋼和倒鑄 余渣在內(nèi)的動畫效果。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的主要有益效果
其一.應(yīng)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)構(gòu)建仿真對象模型，不僅根據(jù)煉鋼連鑄車間主要設(shè)備的工藝 特點(diǎn)抽象出可繼承、可擴(kuò)展的基類，而且為每一對象實體提供了豐富的可編程接口，在系統(tǒng) 的開放性和可移植性，以及對仿真模型內(nèi)對象實體的行為活動進(jìn)行控制的靈活性等方面具 有明顯優(yōu)勢。其二 .應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)精確限定車間內(nèi)吊車的吊包位和落包位，并用由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所 確定的網(wǎng)絡(luò)路徑限定鐵水罐車和鋼水罐車的行進(jìn)路徑，為多種運(yùn)輸工具的仿真運(yùn)行結(jié)果的 準(zhǔn)確性提供了基本保障。其三.應(yīng)用多種流概念定義車間內(nèi)加工/處理對象的工藝路線，為處理過程中鐵 水/鋼水與空罐的合并和分離，以及空罐的周轉(zhuǎn)和循環(huán)提供了便利。其四.設(shè)計的協(xié)同任務(wù)序列易于快速實現(xiàn)仿真過程中復(fù)雜任務(wù)的分解和協(xié)同；設(shè) 計的消息通訊機(jī)制作為對象實體間通訊的基本方式，為觸發(fā)同一對象內(nèi)或不同對象間的邏 輯關(guān)聯(lián)事件提供了有效的方式。其五.設(shè)計的吊車沖突處理方法能對仿真中布置在同一跨內(nèi)的多臺吊車沖突問 題進(jìn)行有效的干預(yù)和處理。


圖1是三種運(yùn)輸工具執(zhí)行的協(xié)同任務(wù)序列示意圖。
圖2是松散耦合的協(xié)同任務(wù)序列示意圖。圖3是松散耦合的協(xié)同任務(wù)序列的實現(xiàn)流程示意圖。圖4是消息通訊機(jī)制的應(yīng)用示意圖。圖5是吊車的沖突處理函數(shù)的邏輯流程圖。圖6是加廢鋼動畫效果的處理流程圖。圖7是返空罐過程的處理流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供的煉鋼連鑄車間的物流仿真方法，該方法包含以下步驟主體工藝設(shè) 備、運(yùn)輸工具和空罐暫存區(qū)域的對象模型和對象庫的創(chuàng)建；平面布置圖的建立；運(yùn)輸工具 行進(jìn)路徑的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)表示；流定義；任務(wù)序列化和任務(wù)序列的協(xié)同；消息通訊機(jī)制的設(shè)計； 多吊車的沖突處理；對象的合成與分解；兌鐵、加廢鋼和倒鑄余渣等多種動畫效果，以及返 空罐和上空罐的實現(xiàn)。 下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實施例1.煉鋼連鑄車間的物流仿真方法 本物流仿真方法具體實施過程涉及下述幾個方面 一·對象模型和對象庫的創(chuàng)建
仿真方法中要創(chuàng)建的對象模型有三類，分別是主體工藝設(shè)備、運(yùn)輸工具和空罐暫存區(qū) 域。其中，主體工藝設(shè)備是指在煉鋼連鑄車間內(nèi)實施加工作業(yè)的脫硫站、轉(zhuǎn)爐(包括“雙聯(lián)” 操作時的脫磷爐和脫碳爐)、吹氬站、LF精煉爐、RH精煉爐和連鑄機(jī)；將鐵水(罐)/鋼水(罐) 在上述主體工藝設(shè)備之間進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)的多種運(yùn)輸工具包含鐵水罐車、鋼水罐車和吊車；而 空罐暫存區(qū)域則指鐵水罐暫存位、半鋼罐暫存位和鋼水罐的熱修位等。對象模型和對象庫的創(chuàng)建包含下列步驟 (1)構(gòu)建基類
根據(jù)主體工藝設(shè)備、運(yùn)輸工具和空罐暫存區(qū)域的工藝特點(diǎn)，應(yīng)用面向?qū)ο蠓椒?gòu)建了 兩種基類，分別是固定實體基類和可移動實體基類。固定實體基類對應(yīng)模型中固定不動的 實體，可以代表處理流程的工藝環(huán)節(jié)，如實施加工作業(yè)的處理站或存儲區(qū)域。鐵水/鋼水從 頭到尾穿過模型，經(jīng)歷進(jìn)入、被處理、完成各個工藝環(huán)節(jié)的過程。當(dāng)一罐鐵水/鋼水在模型 中某一步被處理完成，就被發(fā)送到下一步，或者說是發(fā)送到下一個固定實體。移動實體基類 對應(yīng)模型中共享的可移動的資源，它們可以是鐵水罐車、鋼水罐車和吊車，被用來在工藝環(huán) 節(jié)之間運(yùn)輸鐵水(罐)/鋼水(罐)。(2)定制主體工藝設(shè)備、運(yùn)輸工具和空罐暫存區(qū)域的對象模型
具體的對象模型都繼承自基類，作為基類的子類出現(xiàn)。子類繼承基類的屬性和默認(rèn)行 為，同時又特別指定了適用于特定情形的行為。這些指定行為通過利用被繼承的基類提供 的多種接口，對接口編程實現(xiàn)。此外，還需要導(dǎo)入使用第三方圖形軟件制作的三維模型(圖 形文件)。(3)創(chuàng)建對象庫
建立對象庫的目的是為了實現(xiàn)對象模型的重用，這種重用不僅局限于煉鋼連鑄物流仿 真方法內(nèi)部，還可以在不同的對象庫、系統(tǒng)模型，甚至用戶之間移植和交換對象實體。對象庫的建立，不僅縮短了系統(tǒng)建模的時間，同時也延長了對象實體的生命周期。建立對象庫要 以前面介紹的定制對象模型為基礎(chǔ)，將定制好的對象模型添加到庫中構(gòu)成。二.平面布置圖的建立
根據(jù)工程對象的實際尺寸，進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋壤{(diào)整后繪制平面布置圖。在繪制平面布置 圖時，重點(diǎn)參考下列信息
1.各臺吊車的位置和尺寸；
2.與進(jìn)廠鐵水線和各個主體工藝設(shè)備對應(yīng)的鐵水罐車、鋼水罐車的運(yùn)行線路；
3.各主體工藝設(shè)備的位置。吊車的位置和尺寸，以及主體工藝設(shè)備的位置與工程實際保持一致的比例關(guān)系。 建立好煉鋼連鑄工程的平面布置圖之后，將為與主體工藝設(shè)備對應(yīng)的對象模型的布置提供 了基準(zhǔn)，也為多種仿真結(jié)果(如鐵水罐/鋼水罐的運(yùn)輸時間、吊車的作業(yè)率等)的準(zhǔn)確性提供 了基本保障。三.運(yùn)輸工具行進(jìn)路徑的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)表示
這里指用網(wǎng)絡(luò)路徑限定鐵水罐車、鋼水罐車和吊車等運(yùn)輸工具的行進(jìn)路線，而鐵水罐 車、鋼水罐車的啟車點(diǎn)和停車點(diǎn)，以及吊車的吊包位和落包位則用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)指定。作上述限定的一個突出優(yōu)勢是鐵水罐/鋼水罐在主體工藝設(shè)備之間的轉(zhuǎn)運(yùn)過程 將可用運(yùn)輸工具和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)路徑、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)表示，這種表示方式體現(xiàn)為路徑全局表。仿真 方法中的每一個主體工藝設(shè)備均有與其對應(yīng)的一張路徑全局表。以某一實際的煉鋼連鑄工程中1#脫磷轉(zhuǎn)爐的路徑全局表為例，如表1所示表1 中第2列列出了仿真方法中的所有主體設(shè)備。若某一主體設(shè)備所在行第2列之后的內(nèi)容均 為空，則表示它與該表對應(yīng)的主體設(shè)備之間的路徑不可達(dá)。以第1行為例，因為1#脫硫站 是1#脫磷轉(zhuǎn)爐的前工序，所以不可能有從1#脫磷轉(zhuǎn)爐至1#脫硫站的工藝路徑。第9行列 出了鐵水在1#脫磷轉(zhuǎn)爐處理完畢，若下一工序為1#LF精煉爐時，運(yùn)送方式為t2t，即鐵水罐 車/鋼水罐車到吊車，再到鐵水罐車/鋼水罐車的方式，其中第一次要用到的鋼水罐車為 TLdpl，鋼水罐車裝載從轉(zhuǎn)爐處理完畢的鋼水的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為NNLdpal，這也是鋼水罐車的啟 車點(diǎn)，停車點(diǎn)為NNLdpcl ；然后要用到的運(yùn)輸工具為吊車Crane5，吊車的吊包位為NNLdpcl， 落包位為NNLfall ；第二次要用到的鋼水罐車為TLfll，鋼水罐車的啟車點(diǎn)為NNLfall，而 停車點(diǎn)為NNLfbll。運(yùn)輸工具的網(wǎng)絡(luò)路徑也可以用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的方式表示，如上面的鋼水 罐車TLdpl的網(wǎng)絡(luò)路徑為NNLdpal — NNLdpcl,吊車Crane5的網(wǎng)絡(luò)路徑為NNLdpcl — NNLfall，鋼水罐車TLfll的網(wǎng)絡(luò)路徑為NNLfall — NNLfbll。四.流定義
所謂流即煉鋼連鑄中處理的鐵水(罐)/鋼水(罐)在仿真中加工和轉(zhuǎn)運(yùn)的工藝路線，也 與仿真模型的邏輯流程對應(yīng)。結(jié)合煉鋼連鑄工程的實際，本仿真方法中定義了下面幾種對象流 (1)鐵水/鋼水對象流
鐵水/鋼水是煉鋼連鑄車間精煉處理的主要對象，鐵水/鋼水流經(jīng)由進(jìn)廠鐵水線鐵水 罐車送入，依次經(jīng)過脫硫站、脫磷轉(zhuǎn)爐、脫碳轉(zhuǎn)爐、LF爐和RH爐精煉，以及各鐵水罐車、吊車 和鋼水罐車的轉(zhuǎn)運(yùn)，最后由連鑄機(jī)澆注成坯，完成了在整個車間的處理、流轉(zhuǎn)過程。(2)鐵水罐對象流鐵水罐對象流的起點(diǎn)是將其灌裝好并在鐵水線上開始運(yùn)行的時刻，經(jīng)過脫硫站的處 理，由吊車吊至轉(zhuǎn)爐兌鐵，然后送回至鐵水線或暫存區(qū)，至此結(jié)束鐵水罐流的一個運(yùn)行周 期。與鐵水/鋼水對象流不同，鐵水罐流在系統(tǒng)中是周轉(zhuǎn)和循環(huán)運(yùn)行的。(3)半鋼罐對象流
半鋼罐對象流僅僅出現(xiàn)在需要轉(zhuǎn)爐進(jìn)行“雙聯(lián)”處理的場合，脫磷爐處理完畢的鐵水用 半鋼罐儲存，并由吊車吊至脫碳轉(zhuǎn)爐兌鐵，然后半鋼罐被送回暫存區(qū)。這是半鋼罐對象實體 的一個完整運(yùn)行周期。(4)鋼水罐對象流
在仿真開始運(yùn)行的0時刻，鋼水罐在其熱修位等待，這是鋼水罐對象流的初始狀態(tài)。轉(zhuǎn) 爐處理完畢，鋼水罐用于儲存鋼水，然后依次經(jīng)過LF和RH二次精煉爐；當(dāng)連鑄機(jī)澆注完成， 鋼水罐被送回其熱修位。與鐵水罐對象流相同，半鋼罐和鋼水罐對象流在系統(tǒng)中也是周轉(zhuǎn) 和循環(huán)運(yùn)行的。五.任務(wù)序列化和任務(wù)序列的協(xié)同
任務(wù)序列化指將鐵水(罐)/鋼水(罐)在各個主體工藝設(shè)備之間的流轉(zhuǎn)過程分解為時間 上前后相繼的子任務(wù)，多個連續(xù)執(zhí)行的子任務(wù)即構(gòu)成任務(wù)序列；而協(xié)同則是指需要兩個或 多個對象為完成任務(wù)序列進(jìn)行的復(fù)雜協(xié)同操作。以某一實際的煉鋼連鑄工程中將1#鐵水線上的鐵水罐運(yùn)送至1#脫硫站的協(xié) 同任務(wù)序列為例，說明任務(wù)序列在仿真方法中的應(yīng)用。該運(yùn)送過程需要鐵水線鐵水罐車 TransporterLcl、加料跨一中的吊車Cranel和脫硫站鐵水罐車TransporterKrl協(xié)同作業(yè) 才能完成，對應(yīng)的協(xié)同任務(wù)可分解為下面的多個子任務(wù)
(1)鐵水線鐵水罐車運(yùn)行到裝載地點(diǎn)；
(2)鐵水罐車裝載鐵水罐；
(3)鐵水線鐵水罐車和吊車運(yùn)行至吊車的吊包位；
(4)吊車吊起鐵水罐；
(5)吊車和脫硫站鐵水罐車運(yùn)行至落包位；
(6)吊車落包，脫硫站鐵水罐車裝載鐵水罐；
(7)吊車偏移開一定的距離；
(8)脫硫站鐵水罐車運(yùn)行至脫硫站；
(9)脫硫站鐵水罐車卸載鐵水罐。三種不同的運(yùn)輸工具為完成上述任務(wù)進(jìn)行的協(xié)同情況如圖1所示。注意其中與協(xié) 同密切相關(guān)的幾個同步環(huán)節(jié)其一是鐵水線鐵水罐車TransporterLcl和吊車Cranel運(yùn)行 至吊包位必須同步，也即是說吊車Cranel吊起鐵水罐的前提是TransporterLcl已經(jīng)在吊 包位準(zhǔn)備好；其二是吊車Cranel和脫硫站鐵水罐車TransporterKrl運(yùn)行至落包位必須同 步，即吊車Cranel卸載鐵水罐的前提是TransporterKrl已經(jīng)在落包位準(zhǔn)備好。六.消息通訊機(jī)制的設(shè)計
消息方式是對象實體間通訊的基本方式，任一對象實體都具有消息接口，都可作為消 息的發(fā)送方和接收方；發(fā)往同一目的對象的消息通過消息類型編號區(qū)分，消息中可帶多個 不同數(shù)據(jù)類型的參數(shù)；消息方式也是觸發(fā)同一對象內(nèi)和不同對象間邏輯關(guān)聯(lián)事件的有效方 式。
七.多吊車的沖突處理
在煉鋼連鑄車間內(nèi)，多臺吊車布置在同一跨中是普遍存在的現(xiàn)象。為避免或消除位于 同一跨中的多臺吊車之間的沖突，需要設(shè)計合理的的避撞策略，仿真方法中的避撞策略具 體包括三部分內(nèi)容，分別是吊車的任務(wù)或作業(yè)區(qū)域的劃分方法，沖突處理函數(shù)，以及吊車 任務(wù)序列的優(yōu)先級和先占值的設(shè)定方法。(1)吊車的任務(wù)或作業(yè)區(qū)域的劃分
為了使多吊車沖突問題適度簡化，構(gòu)思了兩種方法其一是給同一跨內(nèi)的不同吊車劃 分不同的作業(yè)區(qū)域，即限定每臺吊車在固定的區(qū)域內(nèi)活動，這種方法與煉鋼連鑄車間的實 際不符；其二是給不同的吊車指派不同的任務(wù)，而不限定其作業(yè)區(qū)域。在煉鋼連鑄車間物流 仿真方法的實現(xiàn)過程中，應(yīng)用了后者，但由于煉鋼連鑄車間的特殊性，并不能嚴(yán)格地限定不 同的吊車所執(zhí)行的任務(wù)，這時再輔以其它的方法來解決。以某一實際的煉鋼連鑄工程為例，吊車的任務(wù)劃分情況如表2所示。加料跨一中 有兩臺500噸(t)吊車Cranel、Crane2和一臺110噸(t)吊車Cranel2，根據(jù)對吊車的任 務(wù)進(jìn)行劃分的思路，Cranel主要完成從鐵水線運(yùn)送鐵水罐至脫硫站的任務(wù)，而Crane2則完 成將鐵水罐從脫硫站送至(脫磷)轉(zhuǎn)爐，以及將鐵水空罐返回的任務(wù)。Craned由于最大起 吊重量的限制，僅僅用于加廢鋼料槽的運(yùn)送任務(wù)。其他各跨中的任務(wù)分配情況基本類似，不 再贅述。(2)沖突處理函數(shù)
沖突處理函數(shù)的基本思路是兩臺可能發(fā)生沖突的吊車都不斷地判斷是否需要搶占當(dāng) 前激活的任務(wù)序列，沖突發(fā)生時，其中必定有一臺吊車激活的任務(wù)被先占，即吊車停止執(zhí)行 當(dāng)前激活的任務(wù)序列，轉(zhuǎn)而執(zhí)行任務(wù)序列隊列中新插入的一個先占任務(wù)序列，讓吊車向與 其沖突的吊車的反方向避讓，移開一定的安全距離并隨后等待一段給定的時間。函數(shù)偽代 碼如下
吊車本身和要避讓的吊車對象聲明； 定義吊車實體的優(yōu)先級相關(guān)標(biāo)簽； 定義檢測到?jīng)_突后，要避讓的吊車移開的距離； 定義要避讓的吊車在移開一定距離后等待的時間； 定義坐標(biāo)軸X/Y/Z方向上的移開距離數(shù)組；
switch (坐標(biāo) X/Y/Z) {
case X:
if (要沖突的其他吊車在本吊車的X軸正向) 移開距離取反后賦值給移開距離數(shù)組的第一個元素； else移開距離直接后賦值給移開距離數(shù)組的第一個元素； break; case Y:
由于主要考慮吊車在X方向的沖突問題，而在Υ/ζ方向的沖突暫不考慮，故移開距離數(shù) 組的第二個元素直接賦0 ； Break ；case Ζ:
由于主要考慮吊車在X方向的沖突問題，而在Υ/ζ方向的沖突暫不考慮，故移開距離數(shù) 組的第三個元素也直接賦0 ； Break ；
ι
吊車本身和要避讓的吊車對象活動的任務(wù)序列對象聲明； //兩臺吊車都會判斷是否需要搶占當(dāng)前激活的任務(wù)序列， //并且有一臺吊車激活的任務(wù)序列會被先占； Il下面就是自己激活的任務(wù)序列被先占的判斷邏輯； if(
(ι.如果當(dāng)前激活的任務(wù)序列為空，即什么都沒做，當(dāng)然要被先占；)I (2.或者自己正在執(zhí)行避開沖突的任務(wù)，并且避開的對象就是對方；)I (3.另一臺吊車正在執(zhí)行非避開沖突的任務(wù)，并且其任務(wù)序列的優(yōu)先級較高，所以我 也被搶占；)
)
{
設(shè)置任務(wù)序列的先占值類型，任務(wù)執(zhí)行器將先占當(dāng)前激活的任務(wù)序列，并將其放回到 任務(wù)序列隊列的最前面，當(dāng)任務(wù)執(zhí)行器回到最初的任務(wù)序列時，被先占的任務(wù)將被再次執(zhí) 行。If (
自己正在執(zhí)行避開沖突的任務(wù)，并且避開的對象就是對方
)
{
那么任務(wù)執(zhí)行器將會停止當(dāng)前激活的任務(wù)序列并銷毀它，這樣它就不會再回到此原始
任務(wù)序列；
}
新插入的一個先占任務(wù)序列，讓吊車向與其沖突的吊車的反方向避讓，移開一定的安 全距離并隨后等待一段給定的時間。}
沖突處理函數(shù)的邏輯流程如圖5所示，具體包含下列步驟 步驟1 吊車沖突處理的邏輯流程開始；
步驟2 對吊車和要避讓的吊車對象進(jìn)行聲明，并定義優(yōu)先級標(biāo)簽。步驟3 定義檢測到?jīng)_突后要移開的距離、移開距離數(shù)組和等待時間等參數(shù)，并對 移開距離數(shù)組元素賦值。步驟4 對吊車和要避讓的吊車對象活動的任務(wù)序列對象進(jìn)行聲明。步驟5 判斷吊車當(dāng)前激活的任務(wù)序列是否為空？若為是，則轉(zhuǎn)步驟8 ；否則繼續(xù) 下面的步驟6。步驟6 判斷吊車是否正在執(zhí)行避開沖突的任務(wù)，并且避開的對象就是對方？若 為是，也轉(zhuǎn)步驟8，否則繼續(xù)下面的步驟7。
11
步驟7 判斷要避讓的吊車是否正在執(zhí)行高優(yōu)先級的非避開沖突的任務(wù)？若為 是，則繼續(xù)下面的步驟8 ；否則轉(zhuǎn)步驟11。步驟8 設(shè)置吊車的任務(wù)序列的先占值。步驟9 再次判斷吊車是否正在執(zhí)行避開沖突的任務(wù)，并且避開的對象就是對方？ 若為是，則繼續(xù)下面的步驟10 ；否則轉(zhuǎn)步驟11。步驟10 停止吊車當(dāng)前激活的任務(wù)序列并銷毀它。步驟11 在吊車的任務(wù)序列隊列中插入新的先占任務(wù)，讓吊車反方向避讓，并且 在移開一定的安全距離后等待。步驟12 吊車沖突處理的邏輯流程結(jié)束。(3)吊車任務(wù)序列的優(yōu)先級和先占值的設(shè)定方法
任務(wù)序列的優(yōu)先級定義了相對其它任務(wù)序列而言，執(zhí)行此任務(wù)序列的重要程度。每個 任務(wù)序列還都有一個先占值，用來定義這個任務(wù)序列是否要使其它正在執(zhí)行的任務(wù)序列中 斷轉(zhuǎn)而執(zhí)行它。在仿真運(yùn)行的任意給定時刻，一個對象實體只能有一個激活的任務(wù)序列，而其他 的任務(wù)序列都會在隊列中等待，等待的多個任務(wù)序列會根據(jù)先占值和優(yōu)先級排隊。對同一 跨內(nèi)的多臺吊車而言，根據(jù)工藝要求合理的確定各任務(wù)序列的優(yōu)先級和先占值非常關(guān)鍵。下面以某一實際的煉鋼連鑄工程加料跨一中的吊車Cranel和Crane2為例說明。根據(jù)吊車的任務(wù)劃分，Cranel和Crane2執(zhí)行的任務(wù)序列如表3所示。任務(wù)序列 優(yōu)先級和先占值的設(shè)定，不僅要考慮同一臺吊車所執(zhí)行的不同任務(wù)間的輕重緩急，還要關(guān) 聯(lián)到與其位于同一跨內(nèi)的吊車的相關(guān)任務(wù)等。表3中，Crane2的任務(wù)序列A、B、C分別與同 一罐鐵水在時序上前后相繼的處理/運(yùn)送階段對應(yīng)。仿真方法中假定與一個連續(xù)工藝處 理過程對應(yīng)的多個任務(wù)序列，其優(yōu)先級隨著處理過程的推進(jìn)而遞增，因而，Crane2的任務(wù)序 列A、B、C的優(yōu)先級遞增；由于工藝的特殊性要求，兌鐵和返空罐兩個過程不允許中斷，所以 同時設(shè)置任務(wù)序列B、C的先占值為1，即只允許B、C搶占其他的任務(wù)序列，而B、C本身不會 被搶占。另外，Crane2的返空罐過程和Cranel的吊鐵水罐至脫硫站過程二者的作業(yè)區(qū)域 交叉，有可能發(fā)生沖突，為避免沖突，需要為對應(yīng)的任務(wù)序列定義不同的優(yōu)先級，這里假定 返空罐過程的優(yōu)先級較高，所以Crane2的任務(wù)序列C的優(yōu)先級比Cranel的任務(wù)序列A的 優(yōu)先級更高。八.對象的合成與分解
煉鋼連鑄車間與其他的流水作業(yè)車間相比，一個顯著的不同點(diǎn)在于對空罐的利用和周 轉(zhuǎn)方面。如果將鐵水/鋼水和空罐均看作仿真方法中不同的對象實體的話，則在仿真進(jìn)行 過程中，存在著多次鐵水/鋼水和空罐的合成和分解過程。具體有下面的幾種
(1)高爐鐵水罐進(jìn)廠之前與鐵水的合成；
(2)向轉(zhuǎn)爐兌鐵時，鐵水與空罐的分解；
(3)向“雙聯(lián)”操作的脫碳轉(zhuǎn)爐兌鐵時，鐵水與半鋼罐的分解；
(4)轉(zhuǎn)爐出鋼時，鋼水與鋼水罐的合成；
(5)“雙聯(lián)”操作的脫磷轉(zhuǎn)爐出鋼時，半鋼水與半鋼罐的合成；
(6)連鑄機(jī)澆注過程中，鋼水與空罐的分離。煉鋼連鑄車間物流仿真方法中分別用父 象和子對象表示鐵水/鋼水和空罐，而上述多次鐵水/鋼水和空罐的合成和分解過程則用對象的分解和合成來表示。九.兌鐵、加廢鋼和倒鑄余渣等多種動畫效果的實現(xiàn)
為了使仿真有較好的動畫效果，設(shè)計過程中除了考慮鐵水/鋼水在各個主體工藝設(shè)備 之間的轉(zhuǎn)運(yùn)以及各主體工藝設(shè)備的處理之外，還實現(xiàn)了其他作業(yè)項目的動畫展示，如轉(zhuǎn)爐 冶煉之前的兌鐵和加廢鋼過程，及連鑄機(jī)澆注完成后的倒鑄余渣過程等。以某一實際的煉鋼連鑄工程中兌鐵完成后向轉(zhuǎn)爐中加廢鋼，并隨后將廢鋼料槽送 回的過程為例來說明，加廢鋼動畫效果是通過對任務(wù)序列的編程實現(xiàn)的，該過程的完整處 理流程如圖6所示。加廢鋼動畫效果由3個任務(wù)序列協(xié)作完成。當(dāng)接收到500t吊車在兌鐵結(jié)束時發(fā) 來的消息(類型為1)后，IlOt吊車在其消息事件中創(chuàng)建任務(wù)序列A。在任務(wù)序列A中，IlOt 吊車依次執(zhí)行運(yùn)行至吊包位，吊起廢鋼料槽，然后運(yùn)行至轉(zhuǎn)爐前的任務(wù)，執(zhí)行到調(diào)用子任務(wù) 時中斷，并轉(zhuǎn)入任務(wù)序列B。任務(wù)序列B在500t吊車的消息事件中創(chuàng)建，消息類型為3。這 里首先將轉(zhuǎn)爐和廢鋼料槽傾斜，開始加廢鋼的過程，然后延遲；延遲時間到，則向IlOt自身 發(fā)送類型為2的消息。接收到此消息后，IlOt吊車在其消息事件中創(chuàng)建任務(wù)序列C，將轉(zhuǎn)爐 和廢鋼料槽狀態(tài)復(fù)原，至此，加廢鋼的子任務(wù)完成，系統(tǒng)返回到任務(wù)序列A中調(diào)用子任務(wù)的 下一個任務(wù)中，也就是將廢鋼料槽送回，最終卸載廢鋼料槽。十.返空罐和上空罐的處理
煉鋼連鑄車間內(nèi)除了鐵水/鋼水在各個主要工藝設(shè)備之間的轉(zhuǎn)運(yùn)之外，另外一種重要 的物流即是空罐的周轉(zhuǎn)，系統(tǒng)中需要調(diào)度和處理的對象除了鐵水罐、鋼水罐和半鋼罐等多 種空罐之外，還有空罐的暫存位，以及鋼水罐熱修設(shè)施等。根據(jù)對煉鋼連鑄車間空罐周轉(zhuǎn)工 藝的分析，仿真方法中將返空罐和上空罐過程分解為下面5種不同的操作，分別為
(1)兌鐵完成后的鐵水罐車由轉(zhuǎn)爐吊至進(jìn)廠鐵水線鐵水罐車或空罐的暫存位；
(2)向“雙聯(lián)”操作的脫碳轉(zhuǎn)爐兌鐵完成后，將半鋼罐吊至其暫存位；
(3)吊半鋼罐至“雙聯(lián)”操作的脫磷轉(zhuǎn)爐的鋼包車上；
(4)吊熱修后的鋼水空罐至轉(zhuǎn)爐鋼包車上；
(5)將鋼水空罐由連鑄機(jī)回轉(zhuǎn)臺吊至熱修位。以某一實際的煉鋼連鑄工程中返回1#連鑄機(jī)來的空罐為例說明，返空罐過程也 是通過對任務(wù)序列的編程實現(xiàn)的，該過程的完整處理流程如圖7所示。由圖7可知，返回1#連鑄機(jī)空罐的過程由多個任務(wù)序列協(xié)作完成。任務(wù)序列A在 1#連鑄機(jī)的消息事件中創(chuàng)建，用于吊車的運(yùn)行、吊起空罐，并送至過跨車上。在任務(wù)序列A 執(zhí)行過程中，吊車會中斷轉(zhuǎn)去執(zhí)行任務(wù)序列B和C，完成倒鑄余渣后再回到任務(wù)序列A執(zhí)行 下一個任務(wù)。任務(wù)序列B和C在吊車的消息事件中創(chuàng)建。任務(wù)序列A執(zhí)行結(jié)束后，空罐已 經(jīng)置于過跨車上，這時再繼續(xù)執(zhí)行過跨車的任務(wù)序列D，將空罐送至出鋼跨IlOt吊車的吊 包位。過跨車就位后，接著執(zhí)行IlOt吊車的任務(wù)序列E，完成將鋼水空罐送至熱修位的全過 程。實施例2.松散耦合的協(xié)同任務(wù)序列
為了提高各運(yùn)輸工具的利用率，避免因運(yùn)輸工具無謂等待而引起的煉鋼連鑄車間調(diào)度 的擁塞狀況，本仿真方法中還設(shè)計了一種松散耦合的協(xié)同任務(wù)序列，這時將圖1所示的協(xié) 同任務(wù)序列分解為三個(協(xié)同)任務(wù)序列，其中包含鐵水線鐵水罐車TransporterLcl的任務(wù)序列、吊車Cranel和脫硫站鐵水罐車TransporterKrl的協(xié)同任務(wù)序列，以及脫硫站鐵水 罐車TransporterKrl的任務(wù)序列，如圖2所示。將二者進(jìn)行對比，在圖1中，被分派任務(wù) 的任務(wù)執(zhí)行器強(qiáng)耦合在一起，在協(xié)同任務(wù)執(zhí)行的過程中，任何一個任務(wù)執(zhí)行器均不能響應(yīng) 系統(tǒng)中其他的調(diào)用請求，即使它處于不做任何事情的等待狀態(tài)。圖1中的吊車Cranel在鐵 水線鐵水罐車TransporterLcl開始向裝載地點(diǎn)運(yùn)行的時刻起，就進(jìn)入到等待狀態(tài)，不再響 應(yīng)其他請求，這樣顯然會降低吊車的利用率，還可能引起煉鋼車間調(diào)度的擁塞狀況。而圖2 中，由于實現(xiàn)了任務(wù)序列的分解，在鐵水罐車TransporterLcl向吊車Cranel的吊包位運(yùn)送 鐵水罐的全過程中，吊車Cranel并不與鐵水罐車TransporterLcl關(guān)聯(lián)，依然可以執(zhí)行其他 的任務(wù)序列。由此可知，這種松散耦合的協(xié)同任務(wù)序列可以使原本處于無謂等待中運(yùn)輸工 具解放出來，可以響應(yīng)仿真中其他的調(diào)用請求，從而有效地提高了設(shè)備利用率。松散耦合的協(xié)同任務(wù)序列的實現(xiàn)過程如圖3所示，實現(xiàn)過程中還要借助于消息驅(qū) 動以及對象實體和路徑網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的事件編程實現(xiàn)。圖3所描述的流程包含下列步驟 步驟1 協(xié)同任務(wù)序列開始；
步驟2 查詢鐵水線鐵水罐車TransporterLcl的狀態(tài)，若為空閑，則創(chuàng)建 TransporterLcl的任務(wù)序列；否則鐵水罐在緩沖區(qū)等待，并持續(xù)查詢鐵水線鐵水罐車 TransporterLcl 的狀態(tài)。步驟3 執(zhí)行步驟2中創(chuàng)建的TransporterLcl的任務(wù)序列，該任務(wù)序列執(zhí)行完畢， 鐵水罐車TransporterLcl已經(jīng)載著鐵水罐運(yùn)行至吊車Cranel的吊包位并開始等待。步驟4 查詢吊車Cranel和脫硫站鐵水罐車TransporterKrl的狀態(tài)，若均為空 閑，則創(chuàng)建二者的協(xié)同任務(wù)序列；否則鐵水線鐵水罐車TransporterLcl繼續(xù)等待，同時持 續(xù)查詢吊車Cranel和脫硫站鐵水罐車TransporterKrl的狀態(tài)。步驟5 執(zhí)行步驟4中創(chuàng)建的協(xié)同任務(wù)序列，該協(xié)同任務(wù)序列執(zhí)行完畢，鐵水罐已 經(jīng)吊至脫硫站鐵水罐車TransporterKrl上面。步驟6 查詢脫硫站的狀態(tài)，若為空閑，則創(chuàng)建脫硫站鐵水罐車TransporterKrl的 任務(wù)序列；否則持續(xù)查詢脫硫站的狀態(tài)。步驟7 執(zhí)行步驟6中創(chuàng)建的TransporterKrl的任務(wù)序列，將鐵水罐送至脫硫站。步驟8 協(xié)同任務(wù)序列結(jié)束。實施例3.消息通訊機(jī)制的應(yīng)用
以上面設(shè)計的將1#鐵水線上的鐵水罐運(yùn)送至1#脫硫站的松散耦合的協(xié)同任務(wù)序列為 例說明消息通訊機(jī)制的應(yīng)用，如圖4所示。圖4所描述的流程包含下列步驟 步驟1 消息通訊機(jī)制應(yīng)用實例流程開始； 步驟2 進(jìn)廠鐵水線接收鐵水罐事件觸發(fā)；
步驟3 緩沖區(qū)QueueLc 1的進(jìn)入事件觸發(fā)，在對其進(jìn)入事件編程中，查詢鐵水線鐵水罐 車TransporterLcl的狀態(tài)，若為空閑狀態(tài)，則發(fā)送類型編號為1的即時消息，否則發(fā)送類型 編號為99的延遲消息，延遲時間可調(diào)，消息的接收方均為緩沖區(qū)QueueLcl本身。步驟4 在QueueLcl的消息事件中，會根據(jù)消息類型進(jìn)行不同的處理，若為即時消 息類型1，則會創(chuàng)建鐵水線鐵水罐車TransporterLcl的任務(wù)序列；若為延遲消息類型99，則會繼續(xù)查詢TransporterLcl的狀態(tài)，若為空閑狀態(tài)，則發(fā)送即時消息類型1，否則發(fā)送延遲 消息類型99。步驟5 執(zhí)行步驟4中創(chuàng)建的鐵水線鐵水罐車TransporterLcl的任務(wù)序列。步驟6 任務(wù)序列執(zhí)行完畢，TransporterLcl已經(jīng)運(yùn)行至吊車Cranel的吊包位， 為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)NNLcbl，此時NNLcbl的進(jìn)入事件觸發(fā)，在對其進(jìn)入事件編程中，會查詢吊車 Cranel和脫硫站鐵水罐車TransporterKrl的狀態(tài)，若二者均為空閑狀態(tài)，則發(fā)送類型編號 為1的即時消息，否則發(fā)送類型編號為99的延遲消息，延遲時間可調(diào)，消息的接收方均為網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)NNLcbl本身。步驟7 在NNLcbl的消息事件中，會根據(jù)消息類型進(jìn)行不同的處理，若為即時消息 類型1，則會創(chuàng)建吊車Cranel和脫硫站鐵水罐車TransporterKrl的協(xié)同任務(wù)序列；若為延 遲消息類型99，則會繼續(xù)查詢Cranel和TransporterKrl的狀態(tài)，若均為空閑狀態(tài)，則發(fā)送 即時消息類型1，否則發(fā)送延遲消息類型99。步驟8 執(zhí)行步驟7中創(chuàng)建的吊車Cranel和脫硫站鐵水罐車TransporterKrl的 協(xié)同任務(wù)序列。步驟9 協(xié)同任務(wù)序列執(zhí)行完畢，鐵水罐已經(jīng)吊至脫硫站鐵水罐車 TransporterKrl上面，此時TransporterKrl的裝載事件觸發(fā)，在對其裝載事件編程中，查 詢脫硫站的狀態(tài)，若為空閑狀態(tài)，則發(fā)送類型編號為1的即時消息，否則發(fā)送類型編號為99 的延遲消息，延遲時間可調(diào)，消息的接收方均為脫硫站鐵水罐車TransporterKrl本身。步驟10 在TransporterKrl的消息事件中，會根據(jù)消息類型進(jìn)行不同的處理，若 為即時消息類型1，則會創(chuàng)建脫硫站鐵水罐車TransporterKrl的任務(wù)序列；若為延遲消息 類型99，則會繼續(xù)查詢脫硫站的狀態(tài)，若為空閑狀態(tài)，則發(fā)送即時消息類型1，否則發(fā)送延 遲消息類型99。步驟11 執(zhí)行步驟10中創(chuàng)建的脫硫站鐵水罐車TransporterKrl的任務(wù)序列。步驟12 任務(wù)序列執(zhí)行完畢，完成將鐵水罐送至脫硫站的全過程。步驟13 消息通訊機(jī)制應(yīng)用實例流程結(jié)束。本發(fā)明是以煉鋼連鑄車間內(nèi)的物流為研究對象，在對煉鋼連鑄生產(chǎn)過程進(jìn)行分析 的基礎(chǔ)上，提供了上述的煉鋼連鑄車間的物流仿真方法。該方法不僅能在給定的工藝布局 下對煉鋼廠的生產(chǎn)組織模式、物流瓶頸和系統(tǒng)關(guān)鍵路徑，以及生產(chǎn)調(diào)度策略等進(jìn)行仿真，而 且能結(jié)合用戶的多樣化需求，通過仿真為其在煉鋼工藝流程設(shè)計環(huán)節(jié)提供決策支持，輔助 確定合理、優(yōu)化的工藝流程布置和主要設(shè)備配置，實現(xiàn)各工序單元的整體匹配和協(xié)調(diào)，達(dá)到 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和功能優(yōu)化目的。附表
8PLdc2t2cTLdplCrane4NULLNNLdpalNNLdpblNULLNULL9PLflt2tTLdplCrane5TLfllNNLdpalNNLdpclNNLfallNNLfbll10PLf2t2tTLdplCrane5TLf 21NNLdpalNNLdpclNNLfa21NNLfb2111PRhlt2tTLdplCrane5TRhllNNLdpalNNLdpclNNRhallNNRhbll12PRh2////////13PRh3t2tTLdplCrane5TRh31NNLdpalNNLdpclNNRha31NNRhb3114PCcl////////15PCc2////////16PCc3////////17PCc4////////
表2煉鋼連鑄車間內(nèi)吊車的任務(wù)劃分
吊車一吊車二吊車三吊車四加 料 跨Cranel,負(fù)責(zé)鐵水罐從鐵水線 送至脫硫站Crane2,負(fù)責(zé)鐵水罐從脫硫站運(yùn)送至脫磷轉(zhuǎn) 爐，以及返回鐵水空罐Cranel2 送負(fù)責(zé)加廢鋼料槽的運(yùn)/加 料 跨Crane3,負(fù)責(zé)鐵水罐從鐵水線 送至脫硫站Crane4,負(fù)責(zé)鐵水罐從脫硫站運(yùn)送至脫碳轉(zhuǎn) 爐，吊半鋼罐至脫磷轉(zhuǎn)爐的鋼包車上，以及返 回鐵水空罐和半鋼罐Crane13 送負(fù)責(zé)加廢鋼料槽的運(yùn)/出 鋼 跨Crane5,負(fù)責(zé)運(yùn)送鋼水罐至 LF/RH精煉爐Crane9,負(fù)責(zé)吊熱修后的鋼水空罐至鋼包車上CranelO,負(fù)責(zé)吊熱修后的鋼水 空罐至鋼包車上/鋼 水 接 收 跨Crane6,負(fù)責(zé)鋼水罐由IttLF 送至1#/2#冊，以及由IttRH送 至連鑄機(jī)回轉(zhuǎn)臺Crane7,負(fù)責(zé)鋼水罐由IttLF送至ltt/2#RH或連 鑄機(jī)回轉(zhuǎn)臺，以及由2ttRH送至連鑄機(jī)回轉(zhuǎn)臺Crane8,負(fù)責(zé)鋼水罐由2ttLF送至 連鑄機(jī)回轉(zhuǎn)臺，以及由3ttRH送至 連鑄機(jī)回轉(zhuǎn)臺Cranell,負(fù)責(zé)鋼 水空罐由連鑄機(jī) 送至熱修位
表3 Cranel和Crane2執(zhí)行的任務(wù)序列的優(yōu)先級和先占值的設(shè)定
吊車優(yōu)先級先占值任務(wù)序列描述Cranel/0A從鐵水線運(yùn)送鐵水罐至脫硫站的任務(wù)序列Cranel/0B從鐵水線暫存位吊空罐至鐵水罐車上的任務(wù)序列Crane2低0A從脫硫站運(yùn)送鐵水罐至脫磷轉(zhuǎn)爐的任務(wù)序列Crane2中1B在Crane2的消息事件中插入的兌鐵任務(wù)序列Crane2高,并且高于Cranel的任務(wù)序列A1C在Crane2的消息事件中插入的返空罐任務(wù)序列
1權(quán)利要求
一種煉鋼連鑄車間的物流仿真方法，其特征在于該方法包含以下步驟(1)主體工藝設(shè)備、運(yùn)輸工具和空罐暫存區(qū)域的對象模型和對象庫的創(chuàng)建在創(chuàng)建過程中，先根據(jù)煉鋼連鑄工程的工藝特點(diǎn)構(gòu)建基類，在繼承自基類的基礎(chǔ)上，導(dǎo)入主體工藝設(shè)備、運(yùn)輸工具和空罐暫存區(qū)域的三維模型，并對多種接口進(jìn)行編程，實現(xiàn)定制對象模型的復(fù)雜處理邏輯，然后在定制對象模型的基礎(chǔ)上創(chuàng)建對象庫；(2)平面布置圖的建立根據(jù)工程對象的實際尺寸，按照設(shè)定的比例繪制平面布置圖，繪制過程中，重點(diǎn)參考下列信息各臺吊車的位置和尺寸，與進(jìn)廠鐵水線和各個主體工藝設(shè)備對應(yīng)的鐵水罐車、鋼水罐車的運(yùn)行線路，各主體工藝設(shè)備的位置；(3)運(yùn)輸工具行進(jìn)路徑的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)表示用網(wǎng)絡(luò)路徑限定包括鐵水罐車和鋼水罐車在內(nèi)的運(yùn)輸工具的行進(jìn)路線，而鐵水罐車、鋼水罐車的啟車點(diǎn)和停車點(diǎn)，以及吊車的吊包位和落包位則用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)指定；(4)流定義所述流定義為鐵水、鋼水、鐵水罐和鋼水罐在煉鋼連鑄車間內(nèi)加工和轉(zhuǎn)運(yùn)的工藝路線，具體包含鐵水/鋼水對象流、鐵水罐對象流、半鋼罐對象流和鋼罐對象流；(5)任務(wù)序列化和任務(wù)序列的協(xié)同所述任務(wù)序列化是指將鐵水、鋼水、鐵水罐或鋼水罐在各個主體工藝設(shè)備之間的加工和轉(zhuǎn)運(yùn)過程分解為時間上前后相繼的子任務(wù)，多個連續(xù)執(zhí)行的子任務(wù)即構(gòu)成任務(wù)序列；而任務(wù)序列的協(xié)同則是指需要兩個或多個對象為完成任務(wù)序列進(jìn)行的復(fù)雜協(xié)同操作；(6)消息通訊機(jī)制的設(shè)計消息方式是對象實體間通訊的基本方式，任一對象實體都具有消息接口，都作為消息的發(fā)送方和接收方；發(fā)往同一目的對象的消息通過消息類型編號區(qū)分，消息中帶多個不同數(shù)據(jù)類型的參數(shù)；消息方式也是觸發(fā)同一對象內(nèi)和不同對象間邏輯關(guān)聯(lián)事件的有效方式；(7)多吊車的沖突處理為避免或消除位于煉鋼連鑄車間內(nèi)同一跨中的多臺吊車之間的沖突，而設(shè)計包括以下的避撞方法吊車的任務(wù)或作業(yè)區(qū)域的劃分方法，沖突處理函數(shù)，以及吊車任務(wù)序列的優(yōu)先級和先占值的設(shè)定方法；(8)對象的合成與分解其方法是用父對象表示鐵水/鋼水，而用子對象表示鐵水罐/鋼水罐；鐵水罐的兌鐵和鋼水罐的澆注，以及轉(zhuǎn)爐的出鋼過程均用對象的分解和合成來表示；(9)多種動畫效果以及返空罐和上空罐的實現(xiàn)其方法是均應(yīng)用任務(wù)序列的編程實現(xiàn)；所述多種動畫效果包括兌鐵、加廢鋼和倒鑄余渣在內(nèi)的動畫效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物流仿真方法，其特征在于所述的步驟(3)中，用網(wǎng)絡(luò)路徑、 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)表示運(yùn)輸工具的行進(jìn)路徑，這種表示方式體現(xiàn)為路徑全局表；所述物流仿真方法 中的每一個主體工藝設(shè)備均有與其對應(yīng)的一張路徑全局表。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物流仿真方法，其特征在于步驟(4)中所述的幾種對象流具 體是(1)鐵水/鋼水對象流鐵水/鋼水是煉鋼連鑄車間精煉處理的主要對象，鐵水/鋼水流經(jīng)由進(jìn)廠鐵水線鐵水 罐車送入，依次經(jīng)過脫硫站、脫磷轉(zhuǎn)爐、脫碳轉(zhuǎn)爐、LF爐和RH爐精煉，以及各鐵水罐車、吊車 和鋼水罐車的轉(zhuǎn)運(yùn)，最后由連鑄機(jī)澆注成坯，完成了在整個車間的處理、流轉(zhuǎn)過程。(2)鐵水罐對象流設(shè)定鐵水罐對象流的起點(diǎn)是將鐵水灌裝好并在鐵水線上開始運(yùn)行的時刻，從起點(diǎn)開 始，經(jīng)過脫硫站的處理，由吊車吊至轉(zhuǎn)爐兌鐵，然后送回至鐵水線或暫存區(qū)，至此結(jié)束鐵水 罐流的一個運(yùn)行周期。(3)半鋼罐對象流半鋼罐對象流僅僅出現(xiàn)在需要轉(zhuǎn)爐進(jìn)行“雙聯(lián)”處理的場合，脫磷爐處理完畢的鐵水用 半鋼罐儲存，并由吊車吊至脫碳轉(zhuǎn)爐兌鐵，然后半鋼罐被送回暫存區(qū)。(4)鋼水罐對象流在仿真開始運(yùn)行的0時刻，鋼水罐在其熱修位等待，這是鋼水罐對象流的初始狀態(tài)。轉(zhuǎn) 爐處理完畢，鋼水罐用于儲存鋼水，然后依次經(jīng)過LF和RH二次精煉爐；當(dāng)連鑄機(jī)澆注完成， 鋼水罐被送回其熱修位。上述鐵水罐對象流、半鋼罐對象流和鋼水罐對象流均是周轉(zhuǎn)和循環(huán)運(yùn)行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物流仿真方法，其特征在于該仿真方法設(shè)計了一種松散耦合 的協(xié)同任務(wù)序列，以避免因運(yùn)輸工具無謂等待而引起的煉鋼連鑄車間調(diào)度的擁塞狀況，其 實現(xiàn)過程需要借助于消息驅(qū)動以及對象實體和路徑網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的事件編程實現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的物流仿真方法，其特征在于所述的松散耦合的協(xié)同任務(wù)序 列，其中，將1#鐵水線上的鐵水罐運(yùn)送至1#脫硫站的任務(wù)序列的流程包含下列步驟步驟1 協(xié)同任務(wù)序列開始；步驟2 查詢鐵水線鐵水罐車TransporterLcl的狀態(tài)，若為空閑，則創(chuàng)建TransporterLcl的任務(wù)序列；否則鐵水罐在緩沖區(qū)等待，并持續(xù)查 詢鐵水線鐵水罐車TransporterLcl的狀態(tài)；步驟3 執(zhí)行步驟2中創(chuàng)建的TransporterLcl的任務(wù)序列，該任務(wù)序列執(zhí)行完畢，鐵水 罐車TransporterLcl已經(jīng)載著鐵水罐運(yùn)行至吊車Cranel的吊包位并開始等待； 步驟4 查詢吊車Cranel和脫硫站鐵水罐車TransporterKrl的狀態(tài)， 若均為空閑，則創(chuàng)建二者的協(xié)同任務(wù)序列；否則鐵水線鐵水罐車TransporterLcl繼續(xù) 等待，同時持續(xù)查詢吊車Cranel和脫硫站鐵水罐車TransporterKrl的狀態(tài)；步驟5 執(zhí)行步驟4中創(chuàng)建的協(xié)同任務(wù)序列，該協(xié)同任務(wù)序列執(zhí)行完畢，鐵水罐已經(jīng)吊 至脫硫站鐵水罐車TransporterKrl上面； 步驟6:查詢脫硫站的狀態(tài)，若為空閑，則創(chuàng)建脫硫站鐵水罐車TransporterKrl的任務(wù)序列；否則持續(xù)查詢脫硫站 的狀態(tài)；步驟7 執(zhí)行步驟6中創(chuàng)建的TransporterKrl的任務(wù)序列，將鐵水罐送至脫硫站； 步驟8:協(xié)同任務(wù)序列結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物流仿真方法，其特征在于步驟(7)所述的沖突處理函數(shù)， 其基本方法是兩臺可能發(fā)生沖突的吊車都不斷地判斷是否需要搶占當(dāng)前激活的任務(wù)序 列，沖突發(fā)生時，其中必定有一臺吊車激活的任務(wù)被先占，即吊車停止執(zhí)行當(dāng)前激活的任務(wù)序列，轉(zhuǎn)而執(zhí)行任務(wù)序列隊列中新插入的一個先占任務(wù)序列，讓吊車向與其沖突的吊車的 反方向避讓，移開一定的安全距離并隨后等待一段給定的時間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煉鋼連鑄車間的物流仿真方法，該方法包含以下步驟主體工藝設(shè)備、運(yùn)輸工具和空罐暫存區(qū)域的對象模型和對象庫的創(chuàng)建；平面布置圖的建立；運(yùn)輸工具行進(jìn)路徑的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)表示；流定義；任務(wù)序列化和任務(wù)序列的協(xié)同；消息通訊機(jī)制的設(shè)計；多吊車的沖突處理；對象的合成與分解；兌鐵、加廢鋼和倒鑄余渣等多種動畫效果，以及返空罐和上空罐的實現(xiàn)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅能在給定的工藝布局下對煉鋼廠的物流瓶頸和生產(chǎn)調(diào)度策略等進(jìn)行仿真，而且能為用戶在煉鋼工藝流程設(shè)計環(huán)節(jié)提供決策支持。
文檔編號G06F17/50GK101923600SQ20101029640
公開日2010年12月22日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者葉理德, 曾亮, 杜斌, 沈靜娟, 邵遠(yuǎn)敬, 陳建輝 申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司