一种基于订单和工序约束的带钢钢坯设计系统的制作方法

1.本发明属于钢铁技术领域，具体涉及一种基于订单和工序约束的带钢钢坯设计系统。


背景技术：

2.钢铁企业生产经营既要满足客户订单的多品种、多规格、小批量的个性化需求又要适应规模化生产，构建以订单为驱动的销产一体化的生产经营体系成为必然，销产一体化体系的核心是以订单为核心对象的计划排产业务，而计划排产的关键环节是中间品钢坯设计，钢坯设计的难点在于既要满足客户订单又要适应工艺设备能力条件，设计出钢坯的最佳参数(宽度、长度、单重、数量)，以确保订单余量最小和钢坯规格尺寸最大。
3.随着信息技术的发展，大部分钢铁企业虽然上线mes(manufacturing execution system)系统，但是基于订单和工序工艺约束下的钢坯设计仍为人工或者半自动设计，计划员工作强度大、工作效率低，产生的大量余材。
4.因此，需要一种基于订单和工序约束的带钢钢坯设计系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于订单和工序约束的带钢钢坯设计系统，实现带钢钢坯设计自动化，降低计划员的劳动强度，提升计划排产的工作效率，降低余材量。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于订单和工序约束的带钢钢坯设计系统，包括建立模块、开发模块，建立模块，用于建立基于oracle数据库带钢钢坯设计基准库；
7.开发模块设有开发基准维护单元、开发对象订单选定单元、开发钢坯设计逻辑单元和钢坯设计结果修正单元；
8.开发基准维护单元，用于将数据存储到基于oracle数据库带钢钢坯设计基准库中，并通过hmi进行相应标准的维护；
9.开发对象订单选定单元，用于确定钢坯设计的对象订单信息和适合生产情况的钢坯设计标准；
10.开发钢坯设计逻辑单元，通过hmi进行一键自动设计；
11.钢坯设计结果修正单元，用于研究分析钢坯的设计结果并修改设计错误。
12.具体的是，所述开发钢坯设计逻辑单元包括订单量转化为钢坯量项、考虑设备制约条件的1次钢坯设计项、考虑热轧冷轧可生产单重并完善钢坯1次设计单重项、钢坯最大分割数计算项、钢坯单重及总张数确定项和钢坯宽度、长度确定项。
13.具体的是，所述订单量转化为钢坯量项，用于从订单进程管理接收客户订单量、包装单重、交付允许公差信息，通过各工序成材率相乘计算得出适用成材率，根据客户交付允许公差及适用成材率，把订单量转化为钢坯量。
14.具体的是，所述考虑设备制约条件的1次钢坯设计项，从质量设计结果接收目标热
轧卷宽度信息，从基准库读取连铸设备制约基准中获取能够生产钢坯的厚度、宽度、长度；读取热轧设备制约基准获取能够生产钢坯的厚度、宽度、长度、切边范围；读取比重基准信息，综合考虑工序约束条件算出1次钢坯设计的宽度、长度、单重范围。
15.具体的是，所述考虑热轧冷轧可生产单重并完善钢坯1次设计单重项，考虑热轧可生产单重的最大值以及冷轧可生产的单重，完善考虑设备制约条件的1次钢坯设计项中的1次设计的钢坯单重。
16.具体的是，所述钢坯最大分割数计算项为钢坯最大分割数＝钢坯单重范围最大值/包装单重最大值。
17.具体的是，所述钢坯单重及总张数确定项包括计算钢坯分割数及单重范围层别、计算可生产钢坯总支数以及钢坯2次总设计量。
18.具体的是，所述钢坯宽度、长度确定项，计算如下：
19.宽度min＝max((钢坯单重/(厚度*长度max*比重))，1次宽度设计值min)；
20.宽度max＝min((钢坯单重/(厚度*长度min*比重))，1次宽度设计值max)；
21.长度min＝max((钢坯单重/(厚度*宽度max*比重))，1次长度设计值min)；
22.长度max＝min((钢坯单重/(厚度x宽度min x比重))，1次长度设计值max)；
23.连铸设备如有常用的钢坯宽度，再计算出的宽度min～max之间确定钢坯宽度。
24.具体的是，所述基准库包括连铸设备制约基准表、热轧设备制约基准表、热轧定款宽基准表、热轧可轧制重量基准表和工厂成材率基准表。
25.具体的是，所述对象订单信息包括是否为库存订单，订单产品宽度、长度和包装单重范围，设计等待量，作业期限日；钢坯设计标准包括板坯单重最大值和产品单重最大值。
26.本发明具有以下有益效果：本发明实现了带钢钢坯自动化设计，既满足客户订单，又能够适应工艺设备条件，设计钢坯的最佳宽度，长度，单重，数量，确保订单余量最小和钢坯规格尺寸最大，降低了计划员的劳动强度，提升工作效率。
附图说明
27.图1为系统架构的结构示意图。
28.图2为开发钢坯设计逻辑单元的流程图。
具体实施方式
29.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
30.如图1-2，一种钢铁企业询单效益测算系统，包括：建立模块、开发模块和环境部署模块。
31.1.建立模块
32.设计建立基于oracle数据库带钢钢坯设计基准库，包括下列基准表：连铸设备制约基准表、热轧设备制约基准表、热轧定款宽基准表、热轧可轧制重量基准表、工厂成材率基准表。
33.2.开发模块
34.(1)开发基准维护单元
35.开发钢坯设计标准(1中的基准表)维护功能，用于将数据存储到oracle数据库建
立基准库中，精通生产工艺人员能够通过hmi进行相应标准的维护。
36.(2)开发对象订单选定单元
37.开发对象订单选定单元，用以确定钢坯设计的对象订单信息，包括：检查设计对象的订单是否为库存订单，订单产品宽度、长度和包装单重范围，设计等待量，作业期限日等。用以确定适合生产情况的钢坯设计标准：板坯单重最大值，产品单重最大值等。
38.(3)开发钢坯设计逻辑单元
39.综合考虑连铸、轧钢设备规格参数(热轧切边量、生产能力等)和产品单重范围要求等事项，设计钢坯的宽度、长度、单重、数量。
40.首先考虑成材率把订单量(产品生产量)转换成钢坯总量，然后考虑钢坯分割之后算出单重范围，使单重范围符合最佳钢坯数量，再次算出宽度，长度范围，目标单重值。计划员通过hmi进行一键自动设计。
41.(4)钢坯设计结果修正单元
42.最后研究分析钢坯的设计结果并修改设计上的错误。
43.3.系统环境部署模块
44.开发的功能软件部署的服务器和存储环境见表3-1。
45.表3-1：系统部署环境说明
[0046][0047][0048]
4.举例说明开发钢坯设计逻辑单元
[0049]
如图1，以某钢企为例对本发明作进一步详细的说明钢坯设计功能的具体实现的逻辑方法，如下：
[0050]
(1)订单量转化为钢坯量
[0051]
从订单进程管理接收客户订单量、包装单重、交付允许公差等信息，通过各工序成材率相乘计算得出适用成材率，根据客户交付允许公差及适用成材率把订单量转化为钢坯量。
[0052]
举例：客户订单量245ton，包装单重8～12ton,，交付允许公差
±
5％。
[0053]
①
考虑交付允许公差
[0054]
钢坯1次总设计量＝245*(1-5％)～245*(1 5％)＝232.75～257.75ton，
[0055]
②
考虑综合成材率(假定为0.867)
[0056]
钢坯1次总设计量＝(232.75～257.75ton)/0.867＝268.45～296.71ton，
[0057]
包装单重设计量＝(8～12ton)/0.867＝9.23～13.84ton，
[0058]
(2)考虑设备制约条件的1次钢坯设计
[0059]
从质量设计结果接收目标热轧卷宽度信息；从基准库读取连铸设备制约基准：可生产厚度、宽度、长度；读取热轧设备制约基准：可生产厚度、宽度、长度/切边范围等。读取比重基准信息；综合考虑工序约束条件算出1次钢坯设计的宽度、长度、单重范围；计算规则如下：
[0060]
宽度min＝max(连铸可生产宽度min，热轧可生产宽度min，目标热轧卷宽度 切边范围的min值)；
[0061]
宽度max＝min(连铸可生产宽度max，热轧可生产宽度max，目标热轧卷宽度 切边范围的max值)；
[0062]
长度min＝热轧可生产长度min；
[0063]
长度max＝热轧可生产长度max；
[0064]
单重＝厚度*宽度*长度*比重；
[0065]
举例说明：连铸可生产宽度900～2000mm，热轧可生产宽度700～1650mm，热轧切边范围20～130mm，目标热轧卷宽度1228mm，热轧可生产长度5500～11880mm，连铸生产厚度250mm，钢比重为7.82ton/m。
[0066]
①
钢坯宽度计算
[0067]
钢坯宽度min＝max(900,700,(1228 20))＝1248mm；
[0068]
钢坯宽度max＝min(2000,1650,(1228 130))＝1358mm；
[0069]
②
钢坯长度计算
[0070]
钢坯长度＝5500～11880mm，
[0071]
③
钢坯单重范围计算
[0072]
钢坯单重min＝250/10*1248/10*5500/10*7.82＝13.42ton，
[0073]
钢坯单重max＝250/10*1358/10*11880/10*7.82＝31.54ton。
[0074]
(3)考虑热轧冷轧可生产单重完善钢坯1次设计单重
[0075]
考虑热轧可生产单重max值以及冷轧可生产单重，完善(2)步中的1次设计的钢坯单重(必要时，追加热轧/冷轧可生产单重标定值)，热轧可生产单重max值和标定值以及冷轧可生产单重值和标定值，由基准信息定义。
[0076]
举例说明：热轧可生产钢坯单重max值30.9ton，热轧可生产钢坯单重标定值-0.05ton，冷轧可生产热轧卷单重值9.5～35ton，冷轧可生产热轧卷单重标定值-0.05ton，(2)步中1次钢坯设计单重值13.42～31.54ton，
[0077]
①
以热轧可生产单重值进行完善
[0078]
钢坯单重max＝30.9-0.05＝30.85ton，
[0079]
②
以冷轧可生产单重值进行完善
[0080]
冷轧可生产单重max值＝35-0.05＝34.05ton，
[0081]
其设计的单重值13.42～30.85ton是包含在冷轧可生产单重值9.5～34.05ton中，因此综合热轧冷轧可生产单重约束后，完善1次钢坯设计单重范围确定为13.42～30.85ton。
[0082]
(4)钢坯最大分割数计算
[0083]
考虑客户所要求的包装单重计算设计单个钢坯的分割数。
[0084]
钢坯最大分割数＝钢坯单重范围max值/包装单重max值，
[0085]
计算钢坯最大分割数算出的小数点，做进位处理。
[0086]
举例说明：(3)步中的钢坯单重设计结果13.42～30.85ton，(1)步中包装单重范围9.23～13.84ton，
[0087]
①
钢坯分割数计算
[0088]
钢坯最大分割数＝30.85/13.84＝2.23，
[0089]
②
小数点以下进位处理
[0090]
最终钢坯最大分割数＝2.23
→3[0091]
(5)钢坯单重及总张数确定
[0092]
依据(1)步中计算的钢坯1次总设计量，包装单重范围，(3)中设计计算的钢坯单重,(4)步中计算的钢坯最大分割数，以确定最终钢坯单重，分割数，总钢坯生产支数。
[0093]
1)计算钢坯分割数及单重范围层别
[0094]
以小于钢坯最大分割数进行分割，算出可能的钢坯单重范围。根据(1)步中的包装单重范围及(3)中完善后的1次设计钢坯单重计算。
[0095]
举例说明：(3)步中的钢坯单重设计结果13.42～30.85ton，(1)步中的包装单重范围9.23～13.84ton，(4)步中的钢坯最大分割数为3。
[0096]
①
如分割成3块时，钢坯单重:27.69～30.85ton(包装最小单重*3～钢坯最大单重)
[0097]
②
如分割成2块时，钢坯单重:18.46～27.68ton(包装最小单重*2～包装最大单重*2)
[0098]
③
如不分割时，钢坯单重:13.42～13.84ton(钢坯设计最小单重～包装最大单重)
[0099]
2)计算可生产钢坯总支数
[0100]
依据分割数及可生产钢坯单重范围层别，计算可生产钢坯总总支数，计算规则如下：
[0101]
计算可生产钢坯总张数＝(钢坯1次总设计最小量/分割数层别可能钢坯单重最大量)～(钢坯1次总设计最大量/分割数层别可能钢坯单重最小量)。
[0102]
举例说明：(1)步中的钢坯1次总设计量268.45～296.71ton，(3)步中的钢坯单重设计结果13.42～30.85ton，(1)步中的包装单重范围9.23～13.84ton。可生产钢坯总支数计算如表4-1，
[0103]
表4-1：可生产钢坯总支数计算表
[0104][0105]
3)钢坯2次总设计量计算
[0106]
根据1)步中计算分割数层别及2)步中可生产钢坯总支数层别，进行2次计算总钢坯设计量，计算规则如下：
[0107]
钢坯2次总设计量＝可生产钢坯单重*钢坯总张数(要在1次总设计量范围之内)，
[0108]
考虑钢坯总设计量、钢卷单重、支数、钢坯单重、钢卷数，确定最终钢坯单重和总支数。
[0109]
举例说明：钢坯1次总设计量268.45～296.71ton，钢坯单重设计结果13.42～30.85ton，包装单重范围9.23～13.84ton，可生产钢坯2次计算如表4-2，
[0110]
表4-2：可生产钢坯2次设计
[0111][0112]
考虑钢坯总设计量、钢卷单重、支数、钢坯单重、钢卷数，确定最终钢坯单重和总支数。确定最终钢坯单重和总支数如表4-2中钢坯总块数为11的一行，钢坯2次设计钢坯单重
为26.97ton、钢坯总设计量为296.71ton、钢坯总设计支数为11支。
[0113]
(6)钢坯宽度、长度确定
[0114]
以确定的钢坯单重值、钢坯宽度,长度的1次设计值，由此确定钢坯的宽度、长度。计算规则如下：
[0115]
宽度min＝max((钢坯单重/(厚度*长度max*比重))，1次宽度设计值min)；
[0116]
宽度max＝min((钢坯单重/(厚度*长度min*比重))，1次宽度设计值max)；
[0117]
长度min＝max((钢坯单重/(厚度*宽度max*比重))，1次长度设计值min)；
[0118]
长度max＝min((钢坯单重/(厚度x宽度min x比重))，1次长度设计值max)；
[0119]
连铸设备如有常用的钢坯宽度，再计算出的宽度min～max之间确定钢坯宽度。
[0120]
举例说明：由(5)中确定的钢坯单重26.97ton，由(2)中宽度1次设计值1248～1358mm，长度1次设计值5500～11880mm，
[0121]
①
宽度计算
[0122]
宽度min＝max((26.97/(250/10*11880/10*7.82))*1000,1248)＝1248mm，
[0123]
宽度max＝min((26.97/(250/10*5500/10*7.82))*1000,1358)＝1358mm，
[0124]
②
长度计算
[0125]
长度min＝max((26.97/(250/10*1358/10*7.82))*1000,5500mm)＝10159mm，
[0126]
长度max＝min((26.97/(250/10*1248/10*7.82)*1000),11880mm)＝11054mm，
[0127]
③
确定宽度长度
[0128]
如果常用的钢坯宽度是1000,1250,1400,1600,1750,1950mm，
[0129]
最终钢坯宽度(1248～1358mm范围内决定)1250mm，
[0130]
最终钢坯长度(26.97/(25010*125010*7.82))*1000
→
11036mm。
[0131]
一种基于订单和工序约束的带钢钢坯设计系统，综合考虑客户订单、钢轧工序成材率及钢轧工序设备能力约束条件等因素，确定最佳钢坯设计，包括钢坯厚度、钢坯宽度、钢坯长度、钢坯单重，实现钢坯规格尺寸最大化和订单余量最小。
[0132]
附图2中的slab表示钢坯。
[0133]
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
[0134]
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。