一种加热炉群有序度评价方法、系统及产品

1.本发明涉及加热炉技术领域，特别是涉及一种加热炉群有序度评价方法、系统及产品。


背景技术：

2.钢铁工业作为国民经济的基础产业，是衡量国家综合实力和工业化程度的重要标志。2011～2020十年间，国内制造业增加值与粗钢产量的年均增速分别为7.9％和5.1％。钢铁工业的快速发展对钢铁生产线提出了更高的节能降耗要求。其中，加热炉是整个热轧生产线中最消耗能源的设备，约占整个生产线能耗70～80％左右。故对加热炉节能降耗的研究是一直关注的重点。
3.评价有序度是评价制造信息系统有序程度的测度指标，可以评价受多序参量影响的耗散结构制造信息系统的健康状态，保证制造系统的正常有序生产。目前，钢坯热轧生产线每日的轧制计划并不是一次编出，而要根据生产情况分若干次编成，且每次编成下发的计划量，要综合考虑加热炉群的运行情况以及板坯库存结构等因素确定，而如今加热炉生产过程指标采取单炉单指标的方式不利于板坯的生产调度，也会对整个加热群的运行情况产生不良影响。所以亟需提出科学的、全面的加热炉群有序度评价指标。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种加热炉群有序度评价方法、系统及产品，用以为加热炉群有序度的评价提供量化指标，加热炉群有序度评价指标可定量评价不同生产运行状况，有利于生产计划的合理制定与组织。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种加热炉群有序度评价方法，包括：
7.对加热炉的生产指标进行分析，确定影响加热炉群有序度的生产指标；
8.基于所述影响加热炉群有序度的生产指标，构造生产指标隶属度函数；
9.基于所述加热炉群的作业率情况，计算加热炉群作业率权重；
10.基于所述生产指标隶属度函数和所述加热炉群作业率权重，计算所述影响加热炉群有序度的生产指标的期望值；
11.计算所述影响加热炉群有序度的生产指标的权重系数；
12.基于所述期望值以及所述权重系数计算加热炉群有序度。
13.可选地，所述生产指标隶属度函数y(xi)的计算公式如下：
[0014][0015]
其中，xi为影响加热炉群有序度的第i个生产指标的达标率，x0为指标临界值，(x
0，min
，x
0，max
)为指标临界值的取值范围，当xi为正指标时，f1(xi)、f2(xi)为单调递增函数；当xi为负指标时，f1(xi)、f2(xi)为单调递减函数；
[0016]
当xi为正指标时，f1(xi)、f2(xi)表达式为：
[0017][0018][0019]
当xi为负指标时，f1(xi)、f2(xi)表达式为：
[0020][0021][0022]
可选地，所述加热炉群作业率权重的计算公式如下：
[0023]
αk＝βk/(β1 β2
…
βn)
[0024][0025]
其中，αk为第k个加热炉作业率权重，βk为第k个加热炉作业率，n为加热炉群中加热炉总数。
[0026]
可选地，所述影响加热炉群有序度的生产指标的期望值的计算公式如下：
[0027][0028]
其中，为影响加热炉群有序度的第i个生产指标的期望值。
[0029]
可选地，计算所述影响加热炉群有序度的生产指标的权重系数，具体包括：
[0030]
批量采集影响加热炉群有序度的生产指标，并进行分组；
[0031]
计算各组生产指标方差值；
[0032]
计算所述生产指标方差值的平均值；
[0033]
将不同生产指标方差值的平均值联立计算各生产指标的权重系数。
[0034]
可选地，所述加热炉群有序度的计算公式如下：
[0035][0036]
其中，ε为加热炉群有序度，λi为影响加热炉群有序度的第i个生产指标的权重系数，为影响加热炉群有序度的第i个生产指标的期望值，m为影响加热炉群有序度的生产指标的个数。
[0037]
本发明还提供了一种加热炉群有序度评价系统，包括：
[0038]
影响加热炉群有序度的生产指标确定模块，用于对加热炉的生产指标进行分析，确定影响加热炉群有序度的生产指标；
[0039]
生产指标隶属度函数构造模块，用于基于所述影响加热炉群有序度的生产指标，构造生产指标隶属度函数；
[0040]
加热炉群作业率权重计算模块，用于基于所述加热炉群的作业率情况，计算加热炉群作业率权重；
[0041]
期望值计算模块，用于基于所述生产指标隶属度函数和所述加热炉群作业率权重，计算所述影响加热炉群有序度的生产指标的期望值；
[0042]
权重系数计算模块，用于计算所述影响加热炉群有序度的生产指标的权重系数；
[0043]
加热炉群有序度计算模块，用于基于所述期望值以及所述权重系数计算加热炉群有序度。
[0044]
本发明还提供了一种电子设备，存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述加热炉群有序度评价方法。
[0045]
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述加热炉群有序度评价方法。
[0046]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0047]
本发明提供的一种加热炉群有序度评价方法，包括：对加热炉的生产指标进行分析，确定影响加热炉群有序度的生产指标；基于所述影响加热炉群有序度的生产指标，构造生产指标隶属度函数；基于所述加热炉群的作业率情况，计算加热炉群作业率权重；基于所述生产指标隶属度函数和所述加热炉群作业率权重，计算所述影响加热炉群有序度的生产指标的期望值；计算所述影响加热炉群有序度的生产指标的权重系数；基于所述期望值以及所述权重系数计算加热炉群有序度。本发明通过提出加热炉有序度计算方法，为加热炉群有序度的评价提供了量化指标，加热炉群有序度评价指标可定量评价不同生产运行状况，有利于生产计划的合理制定与组织。
附图说明
[0048]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0049]
图1为本发明提供的加热炉群有序度评价方法的流程图；
[0050]
图2为本发明提供的生产指标隶属度函数曲线图；其中图2(a)为正指标的隶属度
函数曲线图，图2(b)为负指标的隶属度函数曲线图。
具体实施方式
[0051]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052]
本发明的目的是提供一种加热炉群有序度评价方法、系统及产品，用以为加热炉群有序度的评价提供量化指标，加热炉群有序度评价指标可定量评价不同生产运行状况，有利于生产计划的合理制定与组织。
[0053]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0054]
实施例一
[0055]
如图1所示，本发明提供的加热炉群有序度评价方法，包括：
[0056]
s1：对加热炉的生产指标进行分析，确定影响加热炉群有序度的生产指标。
[0057]
加热炉群有序度的意义在于钢坯在满足热轧要求的情况下，量化加热炉群有序运行状况。有鉴于此，加热炉群有序度评价指标是从钢坯的热装率、温度达标率以及氧化烧损率等指标来进行综合考量的。
[0058]
s2：基于所述影响加热炉群有序度的生产指标，构造生产指标隶属度函数。
[0059]
生产指标对加热炉群有序度影响是正向的，称为正指标，即生产指标越大，加热炉群有序度越高。例如，钢坯热装率和温度达标率等。生产指标对加热炉群有序度影响是负向的，称为负指标，即生产指标越大，加热炉群有序度越低。例如，氧化烧损率。根据加热炉群有序度此特性，构造生产指标隶属度函数y(xi)，图2为生产指标隶属函数曲线图。
[0060][0061]
其中，xi为生产指标达标率；当xi为正指标时，f1(xi)、f2(xi)为单调递增函数；当xi为负指标时，f1(xi)、f2(xi)为单调递减函数；x0是指标临界值，而这个指标临界值也有个取值范围：(x
0，min
，x
0，max
)。
[0062]
当xi为正指标时，f1(xi)、f2(xi)表达式为：
[0063][0064][0065]
当xi为负指标时，f1(xi)、f2(xi)表达式为：
[0066][0067][0068]
指标隶属度函数的构造要符合生产指标对有序度的影响关系，当指标数值过于小时，指标对有序度的影响可以忽略不计，即xi∈(0，x
0，min
)时，y＝0；随着生产指标数值的增长，生产指标对加热炉群有序度的影响也会发生变化。有鉴于此，当xi∈(x
0，min
，x0)时，生产指标的隶属度函数符合f1(xi)分布；而当xi∈(x0，x
0，max
)时，生产指标的隶属度函数符合f2(xi)分布；当xi增大到一定数值时，生产指标对加热炉群有序度的影响不再发生变化，即生产指标的隶属度恒等于1。
[0069]
s3：基于所述加热炉群的作业率情况，计算加热炉群作业率权重。
[0070]
对象加热炉作业率权重对加热炉群有序度有较大影响。对象加热炉作业率权重越低，说明对象加热炉承担的生产负荷越小，对象加热炉生产中断时常发生，加热炉群有序度必然下降；对象加热炉作业率权重高，说明对象加热炉承担的生产负荷高，连续性强，加热炉群有序度必然上升。对象加热炉作业率权重计算方法如下：
[0071]
αk＝βk/(β1 β2
…
βn)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0072][0073]
其中，αk：第k个加热炉作业率权重；βk：第k个加热炉作业率；n：加热炉群包含的加热炉总数。
[0074]
以某钢厂加热炉群(包含#1号、#2号、#3号以及#4号加热炉)生产指标(钢坯热装率、温度达标率、产品单耗以及氧化烧损率)为例，对象加热炉作业率权重如表1所示。
[0075]
表1对象加热炉作业率权重
[0076][0077]
s4：基于所述生产指标隶属度函数和所述加热炉群作业率权重，计算所述影响加热炉群有序度的生产指标的期望值。
[0078]
以定性的角度分析来看，各生产指标期望值代表了单个指标对加热炉群有序度的表征；以定量的角度分析来看，各指标的期望值大小代表了加热炉群有序度在具体评价指标体系中的呈现。例如，钢坯热装率期望值反应了加热炉群整体钢坯热装占有率，其值越大，加热炉群能源消耗越低，有序度程度越高。生产指标期望值计算方法如下：
[0079][0080]
以某钢厂加热炉群(包含#1号、#2号、#3号以及#4号加热炉)生产指标(钢坯热装率、温度达标率、产品单耗以及氧化烧损率)为例，加热炉群各生产指标期望值计算方法如下：
[0081][0082][0083][0084][0085]
其中，温度达标率期望值；产品单耗期望值值；钢坯热装率期望值；氧化烧损率期望值。
[0086]
s5：计算所述影响加热炉群有序度的生产指标的权重系数。
[0087]
不同生产指标(温度达标率、产品单耗、钢坯热装率、氧化烧损率)对加热炉群生产的有序程度影响是不同的。生产指标的波动越大，加热炉群生产越混乱，反之亦然。因此，可以采用数值方差的方法来表示不同生产指标的波动情况，然后依据各生产指标方差值所占整体生产指标方差值的比率确定各生产指标的权重系数λi。具体计算步骤如下所示：
[0088]
①
批量采集相关生产指标数据并对数据进行分组(共有m个数据组)，且每个数据分组中的数据量不少于30天的记录数据量；
[0089]
②
计算每个数据分组中的生产指标方差值
[0090][0091]
式中，在第j个数据分组中，第i个生产指标的方差值；x
ij，h
：每一个相关生产指标的数据值，h代表了数据的总量；相关生产指标数据的平均值。生产指标方差值分布如表2所示。
[0092]
表2数据分组中的生产指标方差值分布
[0093]
[0094][0095]
③
进一步地，对各生产指标方差值的平均值进行求解；
[0096][0097]
④
最终将不同生产指标方差值的平均值联立起来求解各生产指标的权重系数λi。求解方法如下：
[0098][0099]
式中，m：生产指标的总数。通过上式可以计算出各生产指标的权重系数λi(∑λi＝1)。
[0100]
通过以上计算步骤，可以确定加热炉主要生产指标(温度达标率、钢坯热装率、氧化烧损率、产品单耗)的权重系数λi。
[0101]
以某钢厂加热炉群(包含#1号、#2号、#3号以及#4号加热炉)生产指标(钢坯热装率、温度达标率、产品单耗以及氧化烧损率)为例，各生产指标对加热炉群的权重系数如表3所示。
[0102]
表3各生产指标权重系数
[0103]
生产指标温度达标率产品单耗钢坯热装率氧化烧损率总计数值λ1λ2λ3λ
41[0104]
s6：基于所述期望值以及所述权重系数计算加热炉群有序度。
[0105]
加热炉群有序度的计算主要从评价指标本身以及评价指标数值大小出发进行评估加热炉群的有序度ε：
[0106][0107]
加热炉群有序度评价指标对于加热炉群不同生产方式或生产结构引起的不同生产运行状况进行定量评价，具体步骤如下：
[0108]
①
分别采集加热炉群不同生产方式(生产结构)相关的生产指标数据，并对同一种生产方式(生产结构)相关的生产指标数据进行汇总；
[0109]
②
将加热炉群每种生产方式(生产结构)的生产指标数据代入加热炉群有序度评价方法计算公式当中，计算得出加热炉群不同生产方式(生产结构)情况下的有序度值；
[0110]
③
再对加热炉群不同生产方式(生产结构)情况下的有序度值进行比较，有序度值越大，加热炉群运行情况越为稳定。
[0111]
通过对加热炉群不同生产方式(生产结构)情况下有序度值的计算，可以相互比较得出使加热炉群运行情况最为稳定的生产方式(生产结构)，为后期生产计划的合理制定提供了依据。
[0112]
本发明提出科学的、全面的加热炉群有序度指标，有助于对加热炉群生产状况的了解，对加热炉群生产计划的制定提供了科学的、合理的衡量指标。
[0113]
本发明通过整合现有的加热炉生产指标提出了一种生产指标隶属函数，与现有加热炉生产指标相比，对于加热炉群整体生产状况的了解、能源消耗管理和评价机制更具有推广意义。
[0114]
实施例二
[0115]
为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面了提供了一种加热炉群有序度评价系统，包括：
[0116]
影响加热炉群有序度的生产指标确定模块，用于对加热炉的生产指标进行分析，确定影响加热炉群有序度的生产指标；
[0117]
生产指标隶属度函数构造模块，用于基于所述影响加热炉群有序度的生产指标，构造生产指标隶属度函数；
[0118]
加热炉群作业率权重计算模块，用于基于所述加热炉群的作业率情况，计算加热炉群作业率权重；
[0119]
期望值计算模块，用于基于所述生产指标隶属度函数和所述加热炉群作业率权重，计算所述影响加热炉群有序度的生产指标的期望值；
[0120]
权重系数计算模块，用于计算所述影响加热炉群有序度的生产指标的权重系数；
[0121]
加热炉群有序度计算模块，用于基于所述期望值以及所述权重系数计算加热炉群有序度。
[0122]
实施例三
[0123]
本发明实施例三提供了一种存储器及处理器，该存储器用于存储计算机程序，该处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一的加热炉群有序度评价方法。
[0124]
上述电子设备可以是服务器。
[0125]
实施例四
[0126]
本发明实施例四提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例一的加热炉群有序度评价方法。
[0127]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0128]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。