实现选矿生产指标优化的MES系统的研究与开发_博士学位论文

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1、东北大学博士学位论文实现选矿生产指标优化的MES系统的研究与开发姓名：黄肖玲申请学位级别：博士专业：控制理论与控制工程指导教师：柴天佑20050601东北大学博士学位论文摘要实现选矿生产指标优化的MES系统的研究与开发摘要制造执行系统(ManufacturingExecutionSystem，MES)是位于上层的计划调度管理系统与底层的工业控制之间的面向车间生产的管理系统。它能够为车间管理人员提供生产计划与调度的执行、跟踪以及相关资源的当前状态等信息。制造执行系统在企业计划管理层与车间底层控制之间架

2、起的一座桥梁，填补了企业计划管理层和底层控制之间的“鸿沟”，是综合自动化系统实现集成的关键。它对于实现生产全过程的总体调度和控制，缩短生产周期，降低生产成本，提高企业管理的柔性化，快速响应市场变化，具有重要意义。本文综述了流程工业综合自动化系统研究与应用状况及国内外选矿自动化的发展状况，以“酒钢钢铁集团公司选矿厂综合自动化系统”项目研发为背景，并结合863研究项目“流程工业制造执行系统集成平台及其应用研究”，对制造执行系统进行了以下几方面的研究：1)针对选矿工艺流程和生产管理特点，对选矿企业生产过程

3、制造执行系统进行深入探讨，研究了选矿综合自动化系统两层结构，提出了实现选矿生产指标优化的制造执行系统体系结构和系统功能，设计并实施了以计划调度和成本控制系统为核心的实现选矿生产指标优化的选矿制造执行系统。2)研究了基于MES／PCS(ProcessControlSystem)的面向生产指标优化体系结构及相应的控制模式，通过将综合生产指标与工序生产指标和操作过程的有机结合，建立指标间对应关系，使综合生产指标转化为生产现场可控制的工艺参数，从而实现优化指标控制的可操作性。3)提出了将计划系统给出的综合生

4、产指标分解为工序指标的方法，该方法以保证选矿成本和精矿废品惩罚为最小的优化目标，来确定原矿工序的各种原矿处理量和磁选工序的精矿品位。运用智能优化PSO(ParticleSwarmOptimization)算法求解，从而实现工序指标的优化。4)在实现工序指标优化的基础上，将优化的工序指标分解为工艺指标，提出了在保证精矿品位合格的条件下，实现最小库存和设备利用率最大的目标，确定原矿工序的原矿处理量和磁选工序精矿品位的工艺指标的优化方·II·东北太学博士学位论主法。运用多目标规划求解方法，实现工艺指标的优

5、化。5)运用以上几点，结合选矿厂生产实际，针对选矿生产过程控制与管理的复杂性，采用将生产指标逐层分解，逐层优化控制的思想．将人工智能的PSO和多日标规划数学优化相结合的方法，将PSO算法用于全流程优化(综合生产指标优化)，利用全流程优化的结果，运用多目标规划的方法指导局部指标的优化(工序生产指标优化)，利用局部优化的结果指导点的优化(工艺指标优化)，实现生产指标优化的选矿MES系统。该系统已成功地运用于中国最大的红铁矿选矿厂。通过系统运行，降低了生产成本、提高设备的运行效率，优化生产运行管理，提高管

6、理效率．加快信息传递及处理速度。实现了选矿生产过程的优化控制、优化运行和优化管理，真正实现了管理和控制一体化。表明本文提出的优化方法是有效的．该生产指标优化MES系统还可以应用其它的选矿行业。面对生产柔性化、高效化的要求，生产的计划与调度及其优化成为生产控制的关键。本文结合选矿厂生产实际，针对选矿生产过程控制与管理的复杂性，分析了计划层、执行层和控制层间的信息交互关系，采用将生产指标逐层分解，运层优化控制的思想，研究了生产计划与调度的优化集成问题，真正实现生产过程优化控制、优化运行和优化管理，真正实

7、现了管理和控制一体化，关键诃制造执行系统，综合自动化系统，流程工业，选矿生产过程，综合生产指标，工序生产指标，工艺生产指标·lII·东北大学博士学位论文ABsl限ACTResearchandDevelopmentoftheMESforRealizingOptimizationofProductionIndexesofMineralProcessingAbstractManufacturingExecutionSystemisamanagementsystemfacedtoplantproductio

8、nbetweenplanmanagementsysteminhi曲erlayerandcontrolsysteminlowerlayer,whichcanprovidesuchinformationastheStateoftherelatedrecoursesandtheexecutionandtrackingofproductionplanandschedulingformanagementengineer．ManufacturingExecutionSystemi