钢铁企业轨梁生产线数字建模与仿真分析

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1、重庆大学硕士学位论文1绪论真建模与分析”分系统。在该系统中，将首先建立整个万能生产线的生产物流模型，然后以50公斤重轨、60公斤重轨和H型钢为研究对象，从生产线的瓶颈分析、生产线的生产能力分析、关键设备生产负荷分析、关键设备效率分析、新产品投产仿真分析五个方面对万能线的生产过程进行优化分析，从而提高生产线的整线生产管理水平和运行效率。1.2.2课题研究的目的意义钢铁生产的关键环节在于其工序多,生产工艺复杂,兼有离散和连续过程工业的特点，是典型的复杂的工程系统。钢铁生产物流的科学运作和管理是钢铁企业实现快捷、多批

2、量、低成本的市场竞争目标的重要手段。仿真是一种研究和分析[2]复杂系统的重要手段,而轨梁厂生产物流仿真的目的在于发现轨梁厂生产物流平衡和需求平衡的问题，诊断生产中的瓶颈和关键路径，优化企业生产运行和调度方案，最终实现提高设备利用率、提高产品质量、节能降耗、降低成本以及提高企业竞争力的目标。论文研究的意义在于：①对于即将投产的新产品，在试生产前可以通过仿真验证新产品的生产工艺，找到不合理的生产环节并反复加以优化，直到整个生产流程协调顺畅再进行现场调试，从而减少新产品反复在线调试时间，避免在原材料和设备成本上的大量

3、投入。②对于已经投产的定型产品，通过对当前生产过程的仿真进行生产线产能、效率、设备负荷率分析，大量的分析数据可以为生产计划与管理提供科学决策的依据。同时，通过仿真可以发现当前生产的瓶颈问题，并通过调整各种生产运行参数来模拟各种改进的生产方案，从而不断地平衡设备负荷、优化生产计划、提高生产线的产能。③通过模拟故障状态下的生产流程重建过程，可以对设备故障或设备检修情况下的生产线产能、负荷、瓶颈进行预测评估，找到合理的调整方案，从而为合理安排生产、缩短工艺调整时间提供决策依据，以达到减少因生产线停工带来的时间和经济损

4、失的目的。1.3相关领域的国内外研究现状随着新经济和现代信息技术的迅还发展，现代物流的内容仍在不断地丰富和发展着、信息技术的进步，使人们更加认识到物流体系的重要，现代物流的发展被提到重要日程上来。运用计算机建模与仿真技术对物流进行仿真和优化是现代物流管理发展的一个趋势。计算机建模与仿真技术是一门对复杂系统进行动态分析和方案评价的先2重庆大学硕士学位论文1绪论进技术，具有成本低、效率高、不受现实条件限制的优点，可以显著缩短系统的分析评价周期，节约开发成本，被广泛地应用在系统的规划、设计、运行、分析及改造的各个阶段

5、。近年来，随着计算机技术、信息技术、虚拟现实、虚拟制造、人工智能等先进技术的不断进步，计算机仿真技术获得了突飞猛进的发展。尤其是在现代制造领域，从生产预测、实时调度、计划管理、辅助决策到员工培训，[3][4][5]都离不开生产仿真系统的支持。根据仿真对象与目的的不同，在制造系统建模与仿真领域所采取的主流技术包括：①面向功能(Function-Oriented)的建模与仿真技术面向功能的建模与仿真采用功能分解法和递阶层次控制来建立制造系统各个不同视图中的模型。由于功能分解法采用统一的活动单元来描述整个系统各个递阶

6、层次中的功能模块，因而具有较好的通用性和一致性。然而由于面向功能的建模与仿真使用单一的活动单元模型，无法表达丰富的建模语义，因此难以满足制造系统对复杂模型描述和动态运行的要求。该类仿真的代表方法有CIMOSA和IDEF0等方法。②面向过程(Process-Oriented)的建模与仿真技术面向过程的建模与仿真以过程模型为核心，用控制视图与严密的数学关系来描述活动间的逻辑关系和约束规则，建立由多个活动交互形成的系统运行业务流，有效地集成控制流、物料流和信息流。然而当业务过程复杂时，面向过程的建模与仿真所涉及的任务

7、与活动数量会剧烈增加，活动之间的关系也由于复杂性而难以描述。该类仿真的代表方法有Aris方法、Petri网方法和工作流建模方法等。③面向对象(Object-Oriented)的建模与仿真技术面向对象的仿真根据系统的对象及相互作用来构造仿真模型，并把对象实体及其关系描述的系统静态结构和功能，同对象行为表达的系统动态过程有机地结[6]合起来。面向对象的仿真控制结构，通过专门的控制对象提供仿真运行或模型控制策略，实现仿真模型中不同控制功能的分离，形成更为灵活、可重用、与实际一致的控制结构。该类仿真的代表方法有统一建模

8、语言UML（UnifiedModelingLanguage）、Simple++等。④面向代理(Agent-Oriented)的建模与仿真技术面向代理的建模与仿真是近年来新兴的一种仿真技术，它将具有自主控制能力和功能独立的设备作为系统研究的智能体，这些智能体响应环境的变化或来自其他主体消息，同时也具有自主的决策能力。每个智能体在独立完成自身任务的同时又相互协作，共同完成制造任务。这类仿真