计划调度系统

2024-06-20

计划调度系统（精选9篇）

计划调度系统篇1

1 前言

钢铁企业由为数众多的生产单元和设备构成,生产过程都是在高温下完成,每个工艺环节都有许多实际的而且是复杂的约束,需要一套生产信息管理系统来支撑生产管理活动。本文探讨钢铁企业生产管理的核心内容:计划与调度[1]。生产计划与调度要综合考虑产品要求、生产限制、顾客优先级的诸多因素,是一项典型的系统工程。

2 方案架构

一个钢铁企业的计划与调度系统的总体整合架构和各模块之间的相互关系如图1所示。需求模型和业务优化负责整个企业的长期规划。ATP(Availabilty-To-Promise)就是根据库存产品的信息对客户的需求做出交货期承诺,以求缩短交货期和库存水平;CTP(Capability-To-Promise),对于没有得到库存匹配的订单,根据企业的加工能力给出的交货期承诺[2]。

板型拼接功能优化钢板的切割设计,使损耗降到最低;材料计划功能负责为每个生产步骤分配合适的原料;生产计划功能根据各种要求与限制来制订中期计划:周生产计划,通常包含最终客户、钢种、产量、交货期等信息。

调度也称为排程,基于生产计划排定的时刻表排列,除了钢种产量等信息,还包括每个主要工艺段、设备的加工开始结束时间, 调度计划通常是以天或班组为单位排定的。调度时刻表比生产计划更详细,可以直接作为生产依据。液态金属调度、连铸机调度和轧钢调度负责各自工艺段的详细时刻表计划的制订。在线板坯分配为板坯选择最合理的生产路径;运输调度要安排各种鱼雷罐车、天车、轨道的使用,为各种产品分配运输工具、目的地和运输时间;调度仿真器进行离线生产过程模拟。

3 计划系统

3.1 生产计划

生产计划模块是一个生产的产能计划工具,它的目的是实现自动计划生成。它使用和产能相关的信息,如设备产能、生产约束和运营战略,并且为每个工作单生成开工、结束时间。

生产计划模块的处理流程和输出结果是根据计划的参数和规则来排定的。排产规则用来控制一些排产的因素,比如订单的优先级和产品分组。生产计划模块也能生成一些报表比如产能的消耗情况、机组的资源利用率、发生延迟的订单和库存水平等。该功能帮助我们实现生产提前期最短,库存最少。

3.2 生产计划的原则

生产计划模块将生产任务安排到设备的空闲周期,避免生产瓶颈,生成作业次序。

3.2.1 顺排计划和倒排计划

(1)倒排:工作单按照时间的加工过程的顺序,先排定靠后的生产过程的加工时间,逐步向前顺推出前边生产过程的加工时间。例如先排连铸,再排炼钢。

(2)顺排:工作单按照时间的加工过程的顺序,先排定靠前的生产过程的加工时间,逐步向后顺推出后边生产过程的加工时间。例如先排热轧,再排冷轧。

(3)在实践中生产计划模块可以执行多次的顺排和倒排以得到最终的生产计划。

3.2.2 有限产能计划和无限产能计划

(1)有限产能计划遵守工厂里的每个资源的产能限制。这是生成生产计划的正常条件。

(2)无限产能计划不考虑产能的限制,所以每个订单只根据定义好的加工时间来设定时间序列。

4 作业排程解决方案

4.1 液态金属作业排程模块

液态金属调度模块管理各种准备活动、生产活动、后处理活动时间消耗与顺序序列,同时监控各种计划的和故障性停产,在排定生产时序的过程中适当加入缓冲期,以使排出的计划能够抵御一定的扰动。给出的时刻表的序列通常由甘特图来显示,供生产管理和操作人员查看。本模块的核心是一些调度算法,用来选定生产路径与每个生产操作的开始结束时间。生产进行的过程中要实时监视生产的完成实绩,发现各种冲突与不足,及时进行动态调度以修正静态调度的不足。调度模块会给出在特定情况下的推荐操作以应对各种突发事件。

除车间内部的设备时刻表外,液态金属作业排程还要管理如下主要功能:天车调度、热金属交付调度、钢包调度、温度模型等。

4.2 连铸机作业排程

作业排程模块用来生成合理高效的连铸机作业序列。排程是系统在后台运行的任务,当排程完成时,系统返回排程结果供审查。系统的排程过程用视图显示每个中间包的工作单的作业顺序。主要考虑的因素有:中间包等设备的寿命限制、经济炉数等前提条件,不同的流数、宽度、厚度、速度设定。正是由于炼钢连铸生产具有如上的工艺约束,加之通常配置有并行设备,使得炼钢-连铸生产调度具有工件等待时间受限的混合流水车间调度问题的特征,但由于在连铸阶段,炉次受到必须按浇次分组连续加工的工艺限制,使得炼钢-连铸生产调度与一般混合流水车间调度问题相比有其特殊性[3]。

4.3 热轧作业排程模块

该模块用于传统的热轧轧机和冷轧轧机的排程,并能支持和连铸机的热送热装。主要考虑钢材种类选择、轧制属性设定、换辊、批次切换停机时间和启动条件等。

热轧作业排程和其他的一般的生产排程一样是NP-Hard的[4],通常用启发式规则库、约束满足等方法完成排程。排程结果是轧制单元的时间序列,用户可以决定拒绝还是下发该作业序列。排程过程中,系统会选择适合于热送热装的工作单。

5 运行效果

2008 年项目完成后,该钢铁联合企业发生了显著的变化,更能适应客户的苛刻要求。热轧产品的交货期降低了23%,仅需29天;冷轧产品的交货期降低了31%,仅需47天。按时交货率有大幅提升,出口产品的按时交货率由73%提高到86.5%。库存显著降低,进而降低了生产成本。以前每月有41万吨的库存,现在的库存降到了31万吨,库存周转率是12。材料的企业内运输显著减少,减少了产品在企业内部的周转时间,更加合理地使用了各种运输工具。

摘要：钢铁企业的计划与调度是企业高效组织,有序生产,保证产能、经济效益最大化的最核心的生产管理功能。计划部分需要考虑板型设计、物料计划、生产计划等,在详细的排产阶段需要设计热金属交付、连铸、轧制等时刻表甘特图。

关键词：钢铁生产,计划,调度

参考文献

[1]李铁克,孙林,杜景红,李兰英.炼钢车间MES中的生产调度系统[J].冶金自动化,2003(5):22-25.

[2]王宇,蔡洋,李铁克.钢铁企业订单排产中的ATP与CTP模型[J].科技和产业,2005,11(5):37-39.

[3]孙玲.炼钢-连铸-热轧计划与调度方法研究[D].北京:北京科技大学,2007:122.

[4]李铁克,郭冬芬.基于约束满足的热轧批量计划模型与算法[J].控制与决策,2007,22(4):389-393.

计划调度系统篇2

2012年调度工作计划

爆竹声声辞旧岁，烟花纷纷迎新年。胜利的2011年在公司正确的领导下，矿长的正确带领下，一举完成了。公司下达的各项指标。为了使2012年圆满完成公司下达的各项生产指标任务，结合我矿实际情况，我矿调度室必须有步骤有计划进行安排下一步工作。

一、调度每天的工作重点，每天按时召集召开安全生产办公会议，听取生产辅助单位汇报当日生产任务完成情况，次日的工作安排和存在的问题并进行统一平衡安排生产任务。

二、调度室每月的工作方法与重点。每月的调度工作，首先要抓好上旬生产，做到上旬完成任务，中旬超额完成任务，下旬在确保完成当月生产指标的基础上，为下月取得生产任务打好基础。开好生产办公会议，落实督促各项指标完成情况，理好思路，调度好各个生产环节，下达当班生产任务和措施，并实行班中三调度，三协调，随时解决生产出现的问题，组织完成当班计划任务。

三、积极组织调度人员参加学习培训，强化业务水平及协调能力。煤矿调度是煤矿企业管理中的一项专业工作，是一门管理科学，是煤矿企业安全生产的重要环节，加强调度工作，能够克服生产中的脱节现象，是个环节之间，各部门之间的工作保持相互协调、相互支持、相互辅助去完成生产作业计划。

四、我矿是技改矿井，又是新建矿井，有一些具体规章制度不完善，审批指标不到位。在矿长从实际上下功夫外，我们调度上要协助矿长做好实际工作，精炼工作岗位，立足为矿所想，为矿所急，为矿所需。保证完成调度上的一切任务，为矿完成2012年各项生产任务而努力奋斗。

计划调度系统篇3

烟草行业作为一种特殊行业,兼有国家宏观调控和市场经济的特征[1]。目前,烟草企业间的竞争加剧,难以依靠传统技术及改造提升其竞争力。而通过引入信息技术,全面实现企业信息化,提升企业综合竞争力,已成为烟草工业企业赢得市场与利润的有效手段。MES系统主要解决企业整体优化中生产计划与生产过程的脱节问题,这一问题长期以来不仅直接影响企业的生产效率,而且成为制约现代企业内部信息集成和企业之间供应链优化的瓶颈[2]。在MES系统中,计划与调度模块处于非常重要的位置,负责整个车间的计划管理以及资源调度等多项重要功能,在车间优化控制方面,计划与调度管理更是处在最重要的位置。

本文通过探讨制造执行系统的内涵,介绍了MES在延吉卷烟厂制丝、卷包生产线上的应用。依托延吉烟厂MES系统项目,研究并开发了生产计划与调度管理系统,充分考虑了月生产计划、原辅料库存状况、车间生产能力等因素,对制丝、卷包生产的调度方法做了一些研究工作。该系统已经投入实际应用,很好地完成了制丝、卷包生产的计划与调度管理,大大地提高了生产效率。

1 烟草行业实施MES的必要性

1.1 烟草企业生产经营特点的需要

烟草行业国家实行专控,其生产总量由国家计划下达,烟草工业企业只能在国家计划的基础上,进行进一步分解,优化产品结构,降低成本,以此来满足消费者的需求[3]。目前烟草工业企业生产计划受市场影响越来越大,大部分企业明显感到计划跟不上变化,面对销售部门对产品交货时间的严格要求,面对营销计划的不断调整和生产过程中品名的更换,造成了生产计划不断变更。在这种生产模式下,企业的销售部门需要对生产部门的情况非常了解,掌握生产线的实时数据,避免签订不合理合同,避免出现交货期根本无法保证等问题;而生产部门也需要及时掌握当前的各项订单情况、要能够及时掌握生产的历史情况和现时数据,快速准确地根据销售合同和调度计划制订科学合理的生产调度计划。要实现上述的功能要求,需要的不仅是先进的生产设备和能力,更重要的是保证从接单——编排生产计划——生产——控制——派送等一系列各个环节的信息畅通,在企业的计划层与生产控制层之间建立起“直通车”。

1.2 烟草行业发展需要

全国烟草行业总体上是一个产大于销的状况,生产能力远远大于市场需求。找出影响产品质量和导致成本增加的因素,提高计划的实时性和灵活性,同时又能改善生产线的运行效率已成为每个企业所关心的问题[4]。烟草企业要达到成本和质量的双赢,必须严格控制产品生产的全过程和影响生产的各种因素。有效的方法就是加强对原材料和人员工时的全面监控与调度,对生产线上的各个点进行有效地监控和信息管理,加强生产资源综合调度管理,使之发挥最大效益。

1.3 烟草企业信息化的需要

目前,烟草企业整个生产过程集成化程度很高,自动化技术应用十分广泛,在长期的信息化应用过程中,实现了过程的自动化。在管理信息化方面,随着企业信息化建设的不断深入,ERP等信息化管理软件,逐渐为众多的企业所接受,并开始广泛应用于企业管理中,企业也因此取得了一定的管理效益,但是应当看到,烟草企业底层生产控制系统虽已基本实现了基础自动化和过程自动化,并且在此基础上形成了相对独立的系统,但是每个系统都有各自的处理逻辑、数据库、数据模型和通信机制,从而形成一个个信息孤岛,导致信息资源缺乏共享和生产过程的统一管理[5]。充分利用现场数据,为管理层提供建设性的信息成为关键。

2 卷烟生产过程

卷烟生产过程一般分两段:前段是制丝过程,后段是卷包过程。过程系混合生产模式,兼有流程行业和离散行业的特点,其生产过程示意图如图1所示。第一阶段是生产成品烟丝,第二生产阶段是利用成品烟丝以及相应的辅料,通过卷接包装工序,最终生产成品烟。

制丝生产线负责完成烟丝制作任务,并将成品烟丝通过风力送丝传送到卷包车间,进行卷接操作,最终形成成品烟。延吉卷烟厂制丝生产线有6000KG叶丝线和3000KG叶丝线两条生产线,另外还有一条梗丝线、一条薄片丝线、一条梗颗粒线。除叶丝线外,另外的生产线为叶丝线提供烟丝中间产品,如梗丝、薄片丝、梗颗粒等。这些中间产品按一定比例掺配到叶丝中,经过加香加料后便成为成品烟丝。梗丝线分为洗梗处理段、润梗处理段、梗丝加料段、梗丝膨胀段四个工艺段。叶丝线分为叶片真空回潮段、叶片筛分加料段、叶片切丝段、叶丝干燥段、掺配加香段、贮丝房进料段、贮丝房出料段等工艺段。成品烟丝按不同的品牌分放在不同的贮丝柜当中,并通过风力送丝,由管道直接送给卷接包车间的卷接设备。

卷包车间生产设备类型比较单一,基本上是卷接设备和包装设备,工艺流程也比较简单,就是利用成品烟和相应的辅料,通过卷接设备制成烟支,再利用包装机制成条包烟,由于该过程所用的辅料种类非常多,每种辅料消耗量非常大,如何有效得减少消耗是企业所追求的目标,在这过程中,生产计划与调度的合理,会减少不必要的浪费,从而降低单耗,提高生产效率。

卷烟生产属于典型的混合式生产,制丝阶段是大批量少品种的生产,而卷接阶段属于多品种的组装式生产。整个生产线自动化程度较高,生产设备比较先进,大都能提供生产实时数据,为信息化提供数据源支持。为了能充分利用现场数据,把上层计划层与生产现场控制层紧密联系起来,生产计划与调度系统起到至关重要的作用。作为MES系统中的一个重要模块,它串联起整个生产,是MES系统中的核心模块之一。下文将就延吉烟厂MES系统中的计划与调度子系统进行相应的介绍。

3 系统功能描述

3.1 功能结构图

整个计划与调度系统的主要任务是接收公司下达的月生产计划,根据车间的产能以及仓库库存情况以及销售需要等进行排产操作,进而确定卷包周生产计划,再根据卷包周生产计划以及烟丝计划单耗可以得出制丝周生产计划。根据周生产计划进行相应的原料和辅料需求,通知到仓储部门进行备料操作。完成备料操作后,再制定日生产计划,并把指令下达到车间,经过车间调度人员确认后,将生产指令下达到生产设备,完成整个卷烟生产。其主要模块有计划接收、计划排产、物料需求、指令调度、生产追踪。

计划接收:接收公司的月生产计划,并根据各车间的具体情况进行一些修改。

计划排产:根据各车间、各主要设备状态、库存情况等,把接收到的月生产计划分解成周日生产计划,生成计划通知单下发到车间。

物料需求:根据制定的周生产计划,生成物料需求单,并下达到仓库进行备料操作。

指令调度:根据产品牌号获取工艺参数信息,并按照工艺段分别下达到相应的设备,为生产提供保障。

生产追踪:对计划的完成情况进行追踪,并对实时库存、设备状态等进行监控,为计划的制定提供参考。

3.2 工作流程

整个工作流程分成三部分,一部分是制丝、卷包周生产计划通知单生成,该部分根据月生产计划以及库存情况,进行排产操作,生成周生产计划,并生成物料需求单,具体流程如图4所示;第二部分车间接收生产处下达的日计划,然后根据设备状态和贮柜状态进行指令调度操作,具体流程如图5所示。最后一部分是调度指令下达,根据生产通知单获取相应的工艺参数,根据贮柜状态进行路径选择和贮柜选择操作,并将指令下达到生产控制系统中,具体流程如图6所示。

4 系统实现及效果

本系统基于.net平台,应用WPF技术进行开发,充分利用实时历史数据库和关系数据库,实现统一的数据平台,在实时历史库方面利用GE的i Historian实时历史数据库;在关系数据方面,该系统利用Oracle数据库和SQL Server数据库相结合,完成异构数据库的构造,实现生产现场数据与厂级管理数据的融合,保证了数据的安全性和系统的稳定性。

该系统从关系数据库Oracle数据库中读取公司计划信息、厂级计划信息、库存信息等,在SQL Server数据库中读取厂级计划信息并进行状态反馈,并将工艺信息、班组信息等上传到Oracle数据库中进行统计分析;将SQL Server数据库中的计划信息、工艺信息转换成调度指令,下达到生产设备上。

以往的生产通知单和调度指令全是用手工传送,传送过程中会产生大量时间浪费,并且可能会出现偏差,采用该系统后可以自动传递到生产控制系统中,为操作人员提供了方便。

5 结论

该系统接收公司的生产计划,根据库存和销售等信息安排厂级生产计划,然后根据车间的设备状态和库存状态,再按照一定的规则进行排产调度工作,生成生产通知单和调度指令,然后将生产通知单下发到相应的工艺段,将调度指令下载到指定设备上。通过计划将整个生产流程串联起来,实现生产过程的优化和追踪。整个系统采用.net平台开发,使用模块化的组织方式,整个系统具有良好的交互性、可用性和可扩展性,有利于系统的维护和升级。该系统已经进入实际应用,很好地完成了制丝、卷包计划与调度管理,极大地提高了产品质量和生产效率,保证了生产的稳定运行。

参考文献

[1]陈勋.APS高级计划排程--烟草行业MES的核心[C].第四届MES(制造执行系统)开发与应用专题研讨会论文集,上海,2005,67-70.

[2]郑彬,蔡临宁.制造执行系统在制丝线上的应用[J].烟草科技.2005(5):19-20.

[3]江涛,邹平.烟草行业生产控制模型研究[J].信息控制.2009,38(4):490-495.

[4]吕希胜,史海波,潘福成.制丝线计划与调度系统研究与实现[J].制造业自动化.2009(1):83-86.

调度工作计划篇4

一、春、冬季防火

加强春季防火宣传教育，增强全体员工防火安全意识。逐级落实防火安全责任制，实施责任管理。全矿职工要提高护林防火意识，把矿区护林防火当做安全工作来抓，教育职工不要乱扔烟头，严禁户外抽烟，更不准点燃明火。机电队要检查各供电线路是否存在短路情况，防止短路引发火灾。矿区任何人若发现有火情，要立即汇报矿调度，若发生重大火灾，在组织救火的同时向上级汇报。若火灾直接威胁到矿井的重要设施时，领导组要果断决策，保证职工的人身安全。如发生火灾扑灭后，要继续做好余火的守候窗户里工作，清理现场要做到无明火、无冒烟、无火星，防止复燃，并做好火灾起因的调查和处理工作。全矿干部职工要积极行动起来，各司其职，明确责任，确实把护林防火的各项制度、措施落实到位，做到万无一失。

二、雨季防汛

1、地面防治水

1.1、每年雨季来临前对矿区内的季节性河流进行检查，发现河流附近有裂缝或堵塞现象，应及时填平裂缝，开挖河道各类记录和台账要及时填报。

1.2、要对矿区内的地表裂隙及采空塌陷区、废弃钻孔进行检查，发现可能导通井下的隐患及时堵塞赛、填平，并做好记录。在矿区各工业广场准备充足的防雨、防雷电、防暑物资。对矿区地面进行一全面调查，主要调查地面巴缝、河流是否渗漏、是否有导水裂隙，工业建筑物、住宅楼、山体是否有塌陷的隐患，地面排水渠道是否畅通等。

2、井下雨季“三防”工作安排

2.1、要对各储水仓进行检查保证各水仓有足够的储水能力达到煤矿安全规程要求。

2.2、对井下的临时积水点、涌水点进行一次调查，发现隐患及时整改，并写出整改报告。

2.3、合理编制探放水设计说明书，并按说明书要求作业。

2.4、矿井必需配足排水管路、排水设备、三方抢险救灾物资，矿长必需负责对该项工作的检查。要根据年度“雨季三防”工作计划保量购买三防抢险救援物资，并且妥善保管物资。

三、防雷电

1、对入井的轨道、排水管、空压管在井口附近必须进行两处以上的接地，入井轨道还必须安装三处绝缘道夹板;入井的电缆、通信线、监控线必须安装防雷装置;对整个防雷系统进行一次全面检修，以确保雨季期间防雷设施安全可靠。

2、建立雷电、暴雨撤人制度，明确启动的标准、撤人的决策指挥人以及撤人的程序等，发现雷电暴雨严重、可能引发雷电入井、山洪可能溃入井下时，必需立即撤出井下一切人员，只有在确认隐患已彻底消除后方可恢复生产。

四、冬季防寒、防冻

1，调度组长对冬季防寒、防冻工作全面负责;副组长协助组长做好冬季防寒、防冻的日常工作;安检科负责冬季防寒、防冻的日常工作的安排、平衡及冬季防寒、防冻工作的监督检查落实;机电科负责各设备的供电、检查、检修及冬季防寒、防冻的准备;办公室、供应科负责冬季防寒、防冻的所有设备、材料的采购;保卫科负责做好地面防火、安全保卫;各科室、各区队要根据矿冬季防寒、防冻工作的总体安排，确保冬季防寒、各项防冻措施落实到位，实现矿井安全越冬。

2、工作重点

2.1、机电科要提前安排，对变电所、供电线路、通讯线路进行全面检查，组建专职抢险队伍，准备抢险物资，因恶劣天气造成的供电、通讯中断事故要及时抢修，确保冬季安全供电、通讯线路畅通。

2.2办公室及安全科要加强对房屋周围的情况排查，防止应大风、或大雪造成人员伤亡及设备损坏，同事加强对职工冬季防寒、防冻安全知识的宣传教育，提高安全意识。

2.3密切注意天气变化，特别是寒流和风雪降温天气，提前做好准备工作及时排除恶劣天气造成的事故隐患。

五、冬季防寒、防冻工作安全措施

1、不得长时间停止绞车运转，保证设备正常运行。

计划调度系统篇5

信息化是钢铁企业提高生产组织和管理效率、合理利用资源的重要途径, 制造执行系统 ( MES) 建设是企业信息化发展的关键环节之一, 也是企业从工艺控制和制造过程控制向信息化和全面综合自动化发展的必经之路。某特钢厂年产钢120 万t, 冶炼品种300 多种。该厂包含冶炼、连铸和轧钢等生产线, 其中冶炼产品规格主要为: 板坯210 mm × 1 200 mm, 300 mm ×1 800 mm等十几种, 随着技术不断进步, 产品规格还会有所增加。为了实现产销结合, 更好地满足生产合同及现场生产与管理的需要, 进一步促进炼轧一体化进程, 作为大型特种钢厂, 该厂一直把管理信息化作为企业加强管理提高竞争力的重要措施。

该厂炼轧一体化计划基本业务流程为: 签订销售合同后, 轧钢厂根据合同要求进行原料设计, 并将结果通过ERP反馈给炼钢厂, 炼钢厂根据下发的冶炼计划生产出计划所需的板坯作为轧制生产的原料, 送往轧线进行轧制。原料尺寸设计是否合理, 会直接影响炼钢厂产钢量及轧机的生产率和钢的成材率［1］, 因此原料设计即坯料设计是该厂组织生产的重要环节之一。由于该特钢厂生产环节和生产设备较多, 产品规格繁多, 坯料设计过程较为复杂, 因此, 在2012 年冶金自动化研究设计院为该厂炼轧生产线研发和设计MES时, 将坯料设计作为MES中计划调度子系统的一个重要功能进行了调研及设计。目前, 该系统已成功上线运行, 应用于该厂炼轧生产线的生产和管理中, 生产实践证明该坯料设计方法符合该厂的生产流程, 减少了人工操作, 提高了坯料设计效率。

1坯料设计内容

MES接收ERP系统下发的订单合同信息后, 首先通过MES中的计划调度子系统进行合同管理。合同管理从生产合同的ERP下发开始, 轧钢厂接收并审核该生产合同, 经过成品抵交 ( 即用成品库中已经生产的但没有卖出的计划外产品充当本次合同的产品) 、坯料设计、原料利库 ( 即用各板坯库中计划外板坯对计划进行充当, 从而减小库存) 等流程后, 将合同管理结果反馈给ERP, 并编制成冶炼计划下发炼钢厂以指导生产, 最后MES中的炼钢子系统根据冶炼计划, 按照生产过程内部参数 ( 如生产工序、在线时间和收得率等) , 生成炉次计划［2］。合同管理中的坯料设计就是在合同审核及成品抵交完成后, 根据生产流程逆向计算需提供给轧钢厂的原料规格及数量的过程。

坯料设计［1，3，4］大体包括以下几个内容:

( 1) 考虑材料体积损耗。从原料到成品各工艺环节的材料体积损耗, 包括: 加热过程中的烧损, 轧制和切割过程中造成的切边损失, 原料头尾不规则造成的切头切尾损失, 合同厚度与实际厚度偏差造成的体积变化等。根据该厂多年的生产经验及技术资料, 我们在系统研发过程中建立了储存这些技术信息的数据库, 其中相关的技术信息有: 倍尺长度、轧制板长上限、长度厚度附加值、切边量、烧损系数等, 厂内各工位技术员可根据实际生产情况和经验在数据库中进行选择及调用, 用于坯料设计计算。因此, 这些技术信息对于坯料设计不可或缺, 在特钢厂日常生产中起着至关重要的作用。

( 2) 计算坯料质量。根据不同的原料类型, 考虑不同的材料体积损耗, 设计不同的坯料质量计算公式。在进行坯料质量计算时, 系统自动选择相应的公式进行计算。

( 3) 分析制约条件。在实际生产中很少有理想的原料尺寸, 因此为了设计的灵活方便, 在进行原料尺寸设计时, 必须考虑原料的可轧厚度范围及原料可展宽度范围两个制约条件, 这是保证产品质量和提高成材率的前提。

( 4) 确定原料尺寸。经过以上各步骤后, 基于优先考虑成材率、其次再考虑节能和轧机作业率等原则, 最终设计出合适的原料尺寸。

2坯料设计流程

该系统采用逆向计算方式进行坯料设计, 即坯料设计过程逆向对应各生产环节, 逆向计算各阶段板坯参数, 最终得出炼钢厂需提供给轧钢厂板坯的数量及规格。图1 为该厂MES中的坯料设计流程。

系统从ERP接收合同订单后, 首先在成品库将符合合同要求的钢材进行成品抵交操作; 再根据合同要求的成品厚度及长度和宽度下限, 进行母板初步设计, 得到初步设计下待生产的母板数量、规格及质量; 然后根据初步设计的母板质量, 同时考虑不同切割方式下的损耗情况, 进行母板切割设计, 获得不同切割情况下的母板规格; 最后根据前面计算出的母板参数, 同时考虑轧机和加热炉型号的限制以及轧制过程中的损耗等约束, 通过板坯设计得出入轧机前的板坯的厚度、宽度、长度和质量, 以便于进行利库及为炼钢厂安排生产提供依据。

2 . 1母板初步设计

母板初步设计是合同经过成品抵交后, 轧钢厂对其进行的第1 步处理。由于板坯经过轧制后需要进行精整切割, 改变钢板的长度或宽度成为合同要求规格的子板后才可交付, 因此选择合同要求的成品厚度作为子板厚度, 并考虑厂内生产利益最大化, 使用合同中的成品长度及宽度下限进行切割前的母板初步设计, 包括初步确定母板的数量和规格 ( 厚度、宽度、长度) 。由于该厂炼钢主要产品类型为板坯, 因此后面的坯料设计都针对板坯进行。

首先, 计算单块子板质量ms:

式中, He, Lr, Wr分别为成品厚度、长度下限和宽度下限, 来自合同信息; ρ 为板材密度。

之后, 计算若要完成待生产钢材量需要计划的子板数量 ( 即待生产成品数量) Ns:

式中, mp为成品抵交后的待生产钢材质量。

最后, 利用倍尺长度, 计算得出轧钢厂应该轧制的母板块数Nm:

式中, d为倍尺数, 业务人员根据经验选择。

确定了母板数量后, 再初步确定母板规格 ( 厚度Hm、宽度Wm、长度Lm) :

上述式中, H1为厚度附加值 ( 考虑轧制后板坯表面氧化层及清理表面缺陷预留的厚度) ; W1, L1分别为切边余量及切头尾量。

初步设计完成后, 将母板长度Lm与轧机轧制板长上限进行比较, 如果超过上限值, 则减小倍尺数d, 从而减小母板长度以符合生产设备需求。

最终计算出母板质量mm:

2 . 2母板切割设计

母板初步设计完成后, 根据mm并考虑不同切割情况下的损耗, 进行母板切割设计, 即考虑完成轧制后, 母板应如何切割才能获取符合合同要求的钢板; 或者如何搭配相同或仅某些要求相同 ( 如钢种、成品长度、成品厚度等) 合同的板坯, 以得到符合生产要求的母板。

切割设计主要分为倍尺切割、自开坯切割、剖分坯切割及套裁切割4 种类型, 套裁切割又分为横向套裁和竖向套裁, 如图2 所示。其中, 倍尺切割占4 种切割方式的70% 左右; 自开坯切割比例大于剖分坯切割。

( 1) 倍尺切割。是指轧制完成后, 按照给定倍尺长度将钢板切割成等长的钢材。其母板厚度、宽度、长度及数量就是母板初步设计中计算得出的Hm, Wm, Lm和Nm。

( 2) 自开坯切割。是指按加热炉或轧机辊道长度或间隙的要求, 将钢种、成品宽度与厚度相同但长度不同的2 块钢材先在宽度方向上合并成1 块较大板坯生产, 开坯时再按照合同要求横向切割成长度不等的2 块板坯。例如, 加热炉要求板坯规格下限为800 mm × 1 200 mm, 但合同要求板坯规格为400 mm × 1 200 mm及600 mm ×1 200 mm, 则可以将2 块板坯拼接为1 块规格为1 000 mm × 1 200 mm的板坯进行生产。由于母板切割成子板时会存在切割损耗, 所以需要引入切割损耗系数 ( 如0. 99) , 并根据开坯厚度Hk、开坯宽度Wk和开坯长度附加量L2, 重新计算母板长度Lm:

( 3) 剖分坯切割。是指将同一合同或不同合同但技术要求完全相同 ( 钢种、厚度、长度、宽度等都相同) 的2 块钢材先在长度方向上合并成1 块较大母板进行生产, 剖分时再按照合同要求纵向切割成2 块完全相同的子板。同样考虑切割损耗的情况下, 根据剖分厚度Hc、剖分长度Lc和切缝值W2, 重新计算母板宽度Wm:

( 4) 套裁切割。分为横向套裁、竖向套裁。是将2 块已经设计好的母板再次进行拼凑, 以满足现场的生产需要, 多数情况下, 该切割方式会出现余材。钢板的横向套裁和竖向套裁分别与自开坯切割和剖分坯切割对应。由于存在切割损耗, 因此需要根据2 块母板的长度Lm1和Lm2, 2块母板的宽度Wm1和Wm2, 以及切头切尾量L3和切边量W3, 计算新母板规格 ( 长度Lm和宽度Wm) :

横向套裁: Lm= Lm1+ Lm2- L3

竖向套裁: Wm= Wm1+ Wm2- W3

因为套裁的2 块母板均考虑了切头切尾量L3及切边量W3, 故在上面重新计算新母板参数时需要减掉其中的一个。

除倍尺切割外, 其他3 种切割方式可视为倍尺数为1, 所以成品抵交后待生产成品块数Ns即为应轧制母板数量Nm。当完成切割设计后, 母板参数即轧钢厂轧制后的母板规格及数量均已确定。此时, 轧钢厂根据母板参数对轧钢下线库进行利库, 若下线库中计划外板坯不能满足计划需求, 则进行下一步设计。

2 . 3板坯设计

板坯设计就是考虑轧制过程中产生的烧损及成坯率等因素, 将母板还原到入轧机之前的板坯状态, 以便进行轧钢原料库和炼钢板坯库利库及炼钢生产计划编排。考虑轧机及加热炉对板坯宽度与厚度的限制, 系统根据前面计算的母板厚度Hm及宽度Wm自动判断出轧制前的板坯厚度Hp及板坯宽度Wp, 然后计算板坯长度Lp:

式中, R为轧制钢坯成坯率; b为轧制烧损, 根据Hp和Wp查数据库确定。

板坯设计计算出入轧机前所需要原料板坯的规格后, 先由轧钢原料库进行利库, 选出符合规格的板坯提供给轧制部门, 若原料量不够, 则再申请炼钢板坯库利库。若依然无法满足合同要求, 则轧钢厂将坯料设计结果反馈给ERP编制冶炼计划, 下发炼钢厂进行冶炼生产。

3结束语

作为大型特种钢铁厂, 该特钢厂由于产品种类繁多、生产工艺要求严格, 因此MES作为该企业信息化建设的重要组成部分, 在生产过程中发挥了重要作用。该厂MES坯料设计流程及模块的设计, 均以该厂的生产经验与技术资料为依托, 通过将多部门协作的坯料设计过程整合到统一平台进行, 用计算机辅助计算替代较为落后的人工设计过程, 有效解决了多品种算料问题, 较大程度提高了该特钢厂的坯料设计效率, 促进了产销结合, 降低了人工坯料计算成本。

参考文献

[1]魏胜天.中厚板原料尺寸设计方法探讨[J].鞍钢技术, 1995 (8) :11-15.

[2]刘晓强, 顾佳晨, 孙彦广, 等.钢铁企业MES中的计划调度系统[J].冶金自动化, 2004, 28 (1) :23-24.

[3]陈永平.中板生产坯料设计的研究[J].轧钢, 2007, 24 (6) :62-66.

计划调度系统篇6

1 智能公交调度的技术问题

(1)采集和处理数据。智能公交调度系统的实施需要大量的静态与动态交通数据,将这些数据有效融合还要依靠科学先进的数据融合技术,因数据源涉及很多,该技术也是全球上众所周知的智能运输系统所研究的难点。

(2)智能公交调度系统理论与技术。因GPS技术的日趋成熟,可以保证公交车辆和分调度中心双向通信的可靠性,需要解决的重点在于如何实时调度快车、区间车、跨线车与紧急情况车辆。该问题实际上为一个模式上的识别问题。一定的交通状态(由车辆运行状况、客流量、交通流量等部分组成)与一种特定的调度方案有所对应。

(3)智能公交优化理论和方法。主要在地理信息系统操作窗口中,利用城市交通调查数据与公交出行数据,进行预测各种公交方式民众出行需求。在原有的基础上对公交线网、票价、发车间隔、站点布置、公交配置方式等优化设计,从规划方面使公交服务水准得到有效提高;对于公共交通优化问题可采取蚁群算法、遗传算法进行求解。

(4)实现智能公交信息服务的方法。如何动态地提供出行前或在途公交路径信息给出行者,在智能公交信息服务子系统当中是最难解决的问题。实际上涉及到的问题主要是研究智能公交系统与ATIS (出行者信息系统)的信息共享和相关接口。在此过程中需创建快速的查询系统与巨型网络数据库,并且设计以人工智能方式的路径选择算法,从而有效保证短时间能查询准确的结果。如泰安公交公司对乘客免费提供的公交手机查询软件,使广大乘客通过手机可以实时掌握公交车辆的运行情况,避免忙等车现象,减少了乘客等车时间,满足了乘客乘车需求。公交智能调度系统和公交手机查询软件相结合,即提高了车辆运营效率及服务质量,也提升了广大乘客乘坐公交车的积极性。

2 公交线路静态调度优化的分析

(1)乘客利益:对于乘客而言,公交出行重点关注的都是同个人利益密切相关,所以,车辆在运营过程中要想做到合理化,让乘客的需求得以满足,减少乘客等候的时间及车内的拥挤就一定要尽量安排多一些车辆,同时线路的发车频率要高,间隔时间要短,但从各种不同的道路容量、环境限制与企业运作的经济效益出发,公交调度要满足乘客的利益需求,只能考虑在一定程度上的实现。

(2)企业利益:现阶段公交均是企业承包制方式,所以企业需要对公交的维修与保养费用加以承担,且购新车、使用能源与管理费也占到企业收入的几成,但是公交企业的收入都是经由收取票款来获取的,还要赖于政府方面的补助。公交当作大众的一种交通方式,其票价根据最低标准而制定,若想使企业的经济效益得以提高,除收取票款之外还需减少人员与车辆的投入。

(3)静态调度优化问题:经上述分析显示,企业利益与乘客利益是互相抵触的,牺牲企业的利益才能使乘客的利益得到满足,但在某种程度上而言,两者的利益也有相同之处,公交企业若是能让公交服务提高到一定的程度,乘客出行感觉舒适方便,这样不但可以吸引更多的客流,而且促使企业的经济利益得到增长。

3 公交线路动态调度优化的研究

3.1 公交运营中出现的异常事件

(1)客流出现异常:在公交运营过程中的客流集中于某一天或某一站点,应考虑各种因素进去。

(2)车场资源出现异常指线路运营的车辆数量有所欠缺,站台容量小或备用车辆不足等,此外还包括车辆故障、交通事故等。

(3)路况出现异常主要是路面施工或路面上举行大型活动,致使公交道路的正常使用遇到困难。

(4)车况发生异常指车辆在行驶过程中出现车辆故障、意外事故及乘客产生纠纷等。

3.2 公交车辆调度方法

(1)简单移动方法。包括不移动、双向移动、向前移动与向后移动四个移动策略。

(2)预测调度法。该方法按现时正执行的操作来估算全部执行操作所完成的时间,从而对未执行详细操作的开始时间适当地移动,如此便可按照路况与部分突发事件对车辆的行车顺序、行车间隔及行驶区域进行随时调整。

节能发电调度旋转备用计划优化篇7

节能发电调度以节能、环保为目标,以全电力系统内发、输、供电设备为调度对象,优先调度可再生和清洁发电资源,按能耗和污染物排放水平,由低到高依次调用化石类发电资源,最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放[1]。节能发电调度改变了国内以往的计划电量调度方式,也不同于国际上普遍实行的以发电报价排序形成交易计划的市场机制。这种单纯以降低系统运行能耗为目标的发电调度方式,使得电力系统的旋转备用集中由少数小容量、高能耗机组承担,由此可能引发系统备用安全问题。因此,为促进节能发电调度顺利实施,需要研究节能发电调度科学、合理的旋转备用计划。

节能发电调度方式下的旋转备用计划优化问题涉及2个重要方面:一是旋转备用模型的建立;二是旋转备用计划与发电出力计划如何配合。针对旋转备用建模,文献[2]运用保险理论研究了电力市场环境下备用容量的集中和分散优化的决策模型和算法;文献[3]建立了在电力市场环境下一种计及发电机组可用率水平的备用需求分配模型。文献[4]考虑系统运行的可靠性,建立了多目标分层决策模型,采用遗传算法求解。

针对旋转备用计划与发电出力计划配合问题,文献[5,6]分别提出了日前和实时节能发电调度发电计划的模型和算法;文献[7]针对不同发电调度模式,统一对旋转备用计划和发电出力计划建模;文献[8]提出了融合旋转备用的机组组合算法,即根据系统旋转备用容量效益最大为目标,确定最佳的机组组合方案,然后在此基础上,以机组的燃料费用最小为目标,将旋转备用作为发电出力计划的约束条件进行电能量和备用容量的联合优化。

上述研究成果基本上是针对电力市场,目前尚未见到针对节能发电调度方式下旋转备用计划优化问题的学术研究文献。本文将具体针对节能发电调度模式,在上述文献研究基础上,研究2种旋转备用优化决策模型;然后,分别选用旋转备用计划和发电出力计划独立建模分步优化、统一建模联合优化2种思路,构建不同的节能发电调度模型,再基于启发式动态规划方法求解。

1 旋转备用优化决策模型

1.1等备用原则

等备用原则描述为:在满足电力系统运行总旋转备用需求和机组备用调节速率基础上,参与节能发电调度的在线运行机组按照相等比例,预留发电容量作为系统旋转备用。

下面建立相应的数学模型。

1)旋转备用的初始等备用分配

$\begin{array}{l} α = \frac{R_{D}}{\sum_{i = 1}^{Ι} Ρ_{i, \max}} (1) \\ R_{i^{'}} = α Ρ_{i, \max} (2) \end{array}$

式中:α为系统等旋转备用比例,根据系统总旋转备用需求RD和机组总容量 $\sum_{i = 1}^{Ι} Ρ_{i, \max}$ 确定;Ri′为机组i的旋转备用初始分配。

2)初始等备用分配的调整

按式(1)确定的初始等备用分配可能不满足机组备用调节速率约束,如果不满足约束,将低调节速度机组承担的旋转备用依次转移给高调节速度机组,直至满足系统备用调节速度的要求。为此,本文提出基于最小二乘的等备用优化决策调整模型:

$\min ∥ R_{i} - R_{i^{'}} ∥_{2}^{2} (3)$

满足2类约束条件:

1)系统总旋转备用需求:

$\sum_{i = 1}^{Ι} R_{i} \geq R_{t o t a l} (4)$

2)机组旋转备用限值:

$R_{i, \min} \leq R_{i} \leq R_{i, \max} (5)$

式中:Rtotal为系统旋转备用容量需求;Ri,min和Ri,max分别为机组i的旋转备用容量限值。

等备用原则使得备用责任分散,这对于保障电力系统安全稳定运行是必要的。等备用原则的缺点是不能实现系统运行能耗最小目标。

1.2能耗最小原则

等备用原则并不能实现能耗最小的目标,因此考虑按能耗最小原则建立旋转备用优化决策模型。数学模型如下:

$\min \sum_{i = 1}^{Ι} f_{i} (Ρ_{i}) (6)$

式中:Pi为机组i的有功出力,fi(Pi)为机组i的耗量特性函数。

在式(4)和式(5)基础上增加约束条件:

1)系统有功功率平衡:

$\sum_{i = 1}^{Ι} Ρ_{i} = Ρ_{D} (7)$

2)机组有功功率限值:

$Ρ_{i, \min} \leq Ρ_{i} \leq Ρ_{i, \max} (8)$

3)旋转备用和有功功率约束:

$Ρ_{i} + R_{i} \leq Ρ_{i, \max} (9)$

2 优化旋转备用计划的节能发电调度模型

2.1 旋转备用和发电出力计划建模的思想

旋转备用和发电出力计划的优化建模可以是独立建模或统一建模。独立建模可以实现不同量纲目标函数的分步优化。统一建模存在2种方式:一是将发电出力计划和旋转备用计划二者目标函数统一量纲;二是将旋转备用计划作为发电出力计划的约束条件。在节能发电调度模式下,由于上述建立的2种旋转备用优化决策模型和单纯以降低系统能耗为目标的发电出力计划,二者量纲不尽相同,因而旋转备用计划和发电出力计划可以独立建模,或者建立以旋转备用计划作为发电出力计划的约束条件、而以降低系统能耗为目标函数的统一的节能发电调度模型。

2.2 节能发电调度独立建模

节能发电调度独立建模,优化模型中无需考虑旋转备用的目标函数和约束条件,建立日前节能发电调度数学模型如下:

$\begin{array}{l} \min F (U_{i, t}, Ρ_{i, t}) = \sum_{t = 1}^{Τ} \sum_{i = 1}^{Ι} [U_{i, t} f_{i} (Ρ_{i, t}) + \\ U_{i, t} (1 - U_{i, t - 1}) S_{i}] (10) \end{array}$

式中:i为机组编号,i=1,2,…,I,I为机组总数;t为时段编号,t=1,2,…,T,T为时段数;Ui,t=1表示机组i为运行状态,Ui,t=0表示为停机状态;Pi,t为机组i在t时段的有功出力;fi(Pi,t)为机组i的耗量特性函数;Si为机组i的启动耗量。

约束条件在式(7)～式(9)基础上,增加时段间的耦合约束:

1)爬坡约束:

${\begin{cases} Ρ_{i, t} - Ρ_{i, t - 1} \leq Ρ_{i}^{u p} \\ Ρ_{i, t - 1} - Ρ_{i, t} \leq Ρ_{i}^{d o w n} \end{cases} (11)$

2)机组启停时间约束:

${\begin{cases} (u_{i, t - 1} - u_{i, t}) (Τ_{i, t - 1} - Τ_{i}^{o n}) \geq 0 \\ (u_{i, t} - u_{i, t - 1}) (- Τ_{i, t - 1} - Τ_{i}^{o f f}) \geq 0 \end{cases} (12)$

式中:Pupi和Pdowni分别为机组爬坡速率限值;Ti,t-1为机组i在t-1时段已连续运行(正值)或连续停机(负值)的时间;Toni和Toffi分别为机组的最小开机和停机时间。

2.3 节能发电调度统一建模

在该方式下,节能发电调度模型需要增加旋转备用优化变量及其约束条件,数学模型如下:

$\begin{array}{l} \min F (U_{i, t}, Ρ_{i, t}) = \sum_{t = 1}^{Τ} \sum_{i = 1}^{Ι} [U_{i, t} f_{i} (R_{t}) + \\ U_{i, t} (1 - U_{i, t - 1}) S_{i}] (13) \end{array}$

式中:Rt=(R1,t,R2,t,…,RI,t)为机组旋转备用向量,表示共同影响机组i的耗量函数fi。

模型(13)的约束条件是在模型(10)的约束条件基础上再增加旋转备用约束条件(式(4)、式(5)、式(9))。

32种节能发电调度模型的求解方法

3.1 发电出力计划的启发式动态规划算法

本文基于启发式动态规划算法[9],实现旋转备用计划和发电出力计划独立建模分步优化、统一建模联合优化2种节能发电调度模型的求解。统一建模的节能发电调度模型,首先通过启发式方法形成日前每个时段的可行状态集合,针对每种可行的机组组合状态均进行旋转备用优化,然后修正该状态下机组的有功功率限值,在此基础上,再进行每个阶段的路径寻优;独立建模的节能发电调度模型,则在确定的机组组合方式下,同时进行发电出力计划和旋转备用计划的优化求解。

3.2 旋转备用的优化算法

对于上述2类模型涉及的旋转备用优化算法,等备用原则采用约束线性的最小二乘算法,能耗最小原则采用线性规划算法求解。

3.32类节能发电调度模型的实现方式

独立建模分布式优化和统一建模联合优化的实现方式分别如图1、图2所示。

4 算例分析

本文通过一个简单的算例,采用国内某地区实际电网中10台火电机组的数据,进行节能发电调度日前24时段发电出力计划和旋转备用计划优化的模拟分析,以上述建立的旋转备用优化模型及其2种实现方式求解。以每台机组最大功率段对应的平均煤耗近似作为该机组的能耗参数,见表1。约束条件暂不考虑电网安全约束。日前24时段负荷预测见图3,每个时段系统总旋转备用取为该时段负荷的10%。整个优化过程在MATLAB 6.5上编程实现。

4.12种实现方式的优化结果分析

可以看出,2种节能发电调度旋转备用计划的优化结果从总煤耗和求解时间上都不同。统一建模联合优化方式得到的系统总煤耗比独立建模分步优化方式更佳,但需要增加优化的求解时间。这是因为统一建模需要对每种机组组合状态都进行迭代求解,而独立建模仅需要在最终确定的机组组合上进行旋转备用计划决策,故统一建模目标函数值要优于独立建模,但独立建模计算时间相对较短。因此,2种实现方式各有利弊,其机组组合结果见附录A。

4.22种旋转备用计划优化结果分析

以统一建模联合优化的结果为例,选取1号600 MW、4号300 MW、8号125 MW机组的旋转备用计划进行分析比较,如图4所示。

如图4(a)所示,1号机组的平均煤耗最低,故按能耗最小原则,24时段内均无旋转备用计划;而按等备用原则,由于等比例承担了系统的旋转备用,故在全时段内均有备用计划安排。

如图4(b)所示,4号机组按平均煤耗排序为第5位,由于在低谷时段没有进入机组组合,故2种决策方式下均无旋转备用计划;而在系统腰荷时段,相比高峰时段(例如时段11-12),按能耗最小原则4号机组承担了更多的旋转备用,原因是在高峰时段,小容量机组启机,系统大部分的旋转备用集中到小容量机组上。

从图4(c)看出,8号机组在2种旋转备用决策方式下仅在系统高峰时段承担旋转备用,原因是8号机组的平均煤耗最高,仅在系统高峰时段进入机组组合,并且按能耗最小原则所承担的旋转备用要远大于按等备用原则。

综上所述,按等备用原则优化机组的旋转备用计划,机组等比例承担系统运行的旋转备用,此时不能获得能耗最低目标;而按能耗最小原则进行优化,系统旋转备用计划大部分集中到中小容量机组上,不过,此时由于大容量机组发电出力接近容量极限,这可能是系统运行潜在的安全隐患。

5 结语

本文研究了日前节能发电调度的旋转备用计划,按等备用和能耗最小2种原则建立了旋转备用计划优化决策模型,提出了旋转备用计划和发电出力计划的独立建模分步优化、统一建模联合优化的2种实现方式。算例分析表明,2种优化的实现方式各有利弊,统一建模方式计算结果优于独立建模,但独立建模计算时间相对较短;按等备用和能耗最小原则优化旋转备用计划能够体现不同的决策意愿,这与机组的耗量特性、系统旋转备用需求等密切相关。

本文建立的旋转备用优化决策模型和实现方式可以为节能发电调度模式制定相应的备用计划提供参考。不过,这些也仅仅是初步的构想,如何精细化制定节能发电调度的旋转备用计划有待进一步深入研究。

附录见本刊网络版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。

参考文献

[1]国办发[2007]53号文件:国务院办公厅关于转发发展改革委等部门节能发电调度办法(试行)的通知[EB/OL].[2007-08-02].http://www.gov.cn/gongbao/content/2007/content-744115.ht m.

[2]陈志姚,刘有飞,倪以信,等.电力市场环境下备用容量的集中和分散优化决策.电力系统自动化,2004,28(22):5-12.CHAN C Y,LI U Youfei,NI Yixin,et al.Centralized and decentralized opti mal decision-making on reserve capacity procurement in electricity markets.Automation of Electric Power Systems,2004,28(22):5-12.

[3]任震,潘锡芒,黄雯莹,等.电力市场中计及发电机组可用率的备用分配计算.电力系统自动化,2002,26(17):16-18.REN Zhen,PAN Xi mang,HUANG Wenying,et al.A method for allocating reserve with consideration on availability of generating units in electricity market.Automation of Electric Power Systems,2002,26(17):16-18.

[4]丁明,齐先军,安玲.旋转备用市场中考虑可靠性的多目标分层决策.电力系统自动化,2007,31(13):17-22.DI NG Ming,QI Xianjun,AN Ling.Multi-objective andlayered decision-making in the spinning reserve market considering reliability.Automation of Electric Power Systems,2007,31(13):17-22.

[5]施建华,谭素梅.节能发电调度发电计划编制算法.电力系统自动化,2008,32(24):48-51.SHI Jianhua,TAN Sumei.Algorithm of energy saving generation dispatch scheduling.Automation of Electric Power Systems,2008,32(24):48-51.

[6]王超,张晓明,唐茂林,等.四川电网节能减排发电实时调度优化模型.电力系统自动化,2008,32(4):89-92.WANG Chao,ZHANG Xiaoming,TANG Maolin,et al.Real-ti me dispatching opti mization model for energy-saving and emission-reduction generation in Sichuan Grid.Automation of Electric Power Systems,2008,32(4):89-92.

[7]陈之栩,谢开,张晶,等.电网安全节能发电日前调度优化模型及算法.电力系统自动化,2009,33(1):10-13.CHEN Zhixu,XIE Kai,ZHANG Jing,et al.Opti mal model and algorithm for day-ahead generation scheduling of transmission grid security constrained convention dispatch.Automation of Electric Power Systems,2009,33(1):10-13.

[8]张国全,王秀丽,王锡凡.电力市场中旋转备用的效益和成本分析.电力系统自动化,2000,11(21):14-18.ZHANG Guoquan,WANG Xiuli,WANG Xifan.Study on benefits and costs of spinning reserve capacityin power market.Automation of Electric Power Systems,2000,11(21):14-18.

在线智能调度决策系统篇8

关键词：智能调度,故障分析,辅助决策,操作校核

0 引言

国民经济和电网互联的发展,对电力系统运行的可靠性和经济性提出了更高的要求,使调度人员面临巨大挑战:一方面,电网规模不断扩大,结构越来越复杂,运行方式灵活多变,多重故障、连锁故障造成的后果日益严重,在这种复杂的环境下,确保系统安全运行变得越来越困难;另一方面,随着电力市场化改革的推进,以及对节能降耗、环境保护的重视,电网调度部门在承担传统的调度任务以外,还增加许多与电力交易、节能环保相关的工作,其在运行中承担的角色和任务变得更加复杂和繁重。

泰安电网智能调度系统集电网智能监视、故障分析、辅助决策、电网操作校核、电网分析、高性能计算和可视化展示功能于一体,主要目的在于帮助调度员监视电网运行状态,对当前运行的电网进行分析,对调度员的操作进行验证,对电网发生的故障进行分析和判断并提供一定的负荷转供策略,最终减轻调度员的工作压力,提高电网调度的安全性和经济性。

1 电网状态智能化分析及其结果的可视化展示

泰安在线智能调度决策系统提供诸多类数据的监视与统计,包括变压器力率、母线电压、线路负载率、线路有功、变压器负载率,以及电网N-1分析监视、电压稳定分析监视、电气量越限监视、短路容量扫描,并应用可视化展示平台提供监视数据直观展示和醒目的提示信息,帮助调度员及时有效地了解当前电网各项数据状态,以实现对电网调度的安全监控。

系统的三维可视化展示平台,采用Qt进行界面编程,使用Qt提供的OpenGL封装类进行OpenGL设计和开发。使用OpenGL技术使本系统的可视化功能可以运行在任何硬件和操作系统平台之上。

1.1 变压器负载率和力率监视

在三维可视化界面中增加变压器力率或负载率监视主题,用220kV电网潮流图为背景,以三维圆柱的方式展示。界面根据设定限值变化颜色,在接近限值或是越限时颜色变化,以醒目提示。

系统提供对变压器力率和负载率的底色渲染。图形底色会根据变压器力率或负载率越限区域而变化,使调度员对整体的变压器力率和负载率情况有更直观的认识。

1.2 母线电压监视

在可视化界面上增加母线电压监视主题,用220kV电网潮流图为背景,以双向标尺的形式展示。界面根据设定限值变化颜色。系统提供对母线电压的底色渲染。

1.3 线路负载率和线路有功监视

在可视化界面上增加线路监视主题,与线路有功监视共同构成线路监视主题,用220kV电网潮流图为背景,以圆饼的方式展示。界面根据设定限值变化颜色,提供对线路负载率的底色渲染。

在可视化界面上增加线路监视主题,与线路负载率监视共同构成线路监视主题,用220kV电网潮流图为背景,以流水线的方式展示。根据设定限值变化颜色,在接近限值或越限时流水线三角形箭头大小和颜色变化以醒目提示。流水线可以启动或停止动画,以控制流水线是否流动。流水线流动的方向标识潮流的方向。通过流水线和三角形箭头大小,调度员能够一目了然地获知潮流的流动方向和负载轻重。

1.4 越限事项监视

系统提供越限事项展示对话框,展示当前电网越限的遥测事项,包括线路负载率、变压器负载率、变压器力率、母线电压的越限信息。点击事项可以察看具体的越限信息,并包括当前值。

系统提供母线电压异常告警功能,针对母线电压分析三相电压,判断母线是否接地,给出可靠的母线接地信息提示,提出告警事项,并提供对历史告警信息的查询。凭借规则化的电网监视扫描系统,结合负荷水平、温度、季节等信息动态调整监视限值,确保电网的安全经济运行。

1.5 电网N-1分析监视

在线智能调度决策系统周期性地对电网进行安全分析计算,不仅可以计算设备故障对电压、潮流的影响,而且可以得到设备故障对重要用户的影响,另外考虑到同塔架设的两条线路同时发生故障的可能性大,可以对同塔双回线路进行N-2扫描,扫描周期可以人工设定。在可视化界面上增加N-1分析监视主题,用地理电网潮流图为背景,以三维圆柱的方式展示。N-1扫描结果分值越高,说明设备故障的后果越严重,三维圆柱的高度越高。

N-1的展示界面分概览场景和详细场景。概览场景描述了所扫描的设备,以圆柱表示,并且可以根据关注度的不同,在220kV概览场景、110kV概览场景和全概览场景之间进行切换。双击圆柱可进行该圆柱所表示设备的详细场景。详细场景描述该设备所引起的故障信息,以圆锥表示,圆锥的个数表示故障设备影响的设备或者厂站的个数。

1.6 电压稳定分析监视

定时对电网所有母线进行基于循环潮流法的电压稳定分析计算,扫描周期可以人工设定。在可视化界面上增加电压分析监视主题,用地理电网潮流图为背景,以地理区域划分,分别展示泰安市区、宁阳、东平、新泰、肥城5个区域变电站中具有最小负荷裕度的母线负荷裕度信息,以三维圆柱的方式展示母线的负荷裕度。

电压稳定分析主题的界面支持右键菜单,提供对电压稳定分析结果的详细数据查询。

1.7 系统短路容量扫描

以当前电网运行方式作为断面,周期进行电网的三相和单相短路电流扫描计算,计算母线设备故障的短路容量,与开关的遮断容量和最大方式短路容量进行比较,如果接近或者超过短路母线连接开关的遮断容量,进行报警。扫描结果可以在可视化平台上进行展示,把开关遮断容量、最大方式短路容量和当前方式短路容量的大小关系用不同颜色嵌套的圆柱表示出来。

1.8 无功分布展示

电力无功潮流分布是否合理,不仅关系到电力系统向电力用户提供电能质量的优劣,而且还影响到自身运行的安全性和经济性。若无功电源容量不足,系统运行电压将难以保证。电网容量增加,对电网无功要求也与日增加,网络的功率因数和电压的降低会使电器设备得不到充分利用,降低网络传输能力,并引起损耗增加。

针对潮流计算的结果进行系统无功分布的分析统计,得到各厂站的无功产生、消耗和厂站间无功传输的数据,分析当前电网的无功传输与无功补偿的状态,确定电网的无功分布。采用可视化的展示手段,通过三维可视化展示平台提供的三维圆柱与飘带功能,使调度员和运行人员全面直观地了解当前电网无功状态和分布的统计结果。

2 故障识别与分析

不断分析EMS产生的开关变位事项、保护动作事项以及实时的电网运行方式,根据EMS中保护配置信息和设备的对应关系以及相邻元件保护的配合关系,利用petri网故障诊断模型,实现故障设备的自动定位,并在三维可视化展示平台中提供故障信息展示窗口以展示当前故障对应的保护信息和量测信息,并作为事故分析辅助决策功能的输入。

系统可以根据故障定位的结果,分析引起故障的可能原因,根据故障前后电网设备带电状态的变化分析故障引起的失电范围。故障定位完成之后,与调度运行辅助决策模块进行通信,得到该事故下的事故处理方案,并且在故障信息展示窗口中进行事故处理方案的展示。

系统具备了故障识别与分析功能,能够使调度员迅速定位故障发生的原因,缩短事故处理的时间。

3 调度运行辅助决策

电网辅助决策功能是在电网出现一些特殊情况时进行辅助决策分析。电网的特殊状况包括监视量达到或超过预警限值和电网故障。辅助决策分析针对处理的情况提供合理的解决方案,支持人工输入预案和自动分析推出方案。当电网出现越限时,此模块能够使电网从紧急状态回复到正常状态,当电网发生故障时,能够提供快速的事故处理方案,缩短事故停电时间。

3.1 基于专家库的人工预案

人工方式将事先指定的预案输入专家库系统,在电网出现变压器过载、母线电压告警等越限报警事项时,自动匹配寻找合适预案,并根据当前电网方式进行校核,把满足条件的方案提示给调度员,如果方案有多种,则按照方案执行效果排序后提供给调度员。

3.2 针对过载预警的辅助决策

电网出现变压器过载及线路过载时,辅助决策系统接收系统预警的该类事项,根据电网的实时运行方式和数据,结合全网灵敏度扫描结果,最终给出以线路投退为基本操作手段的负荷转移或切负荷的方案,以消除越限和预警事项。

切负荷时提供重要用户、高危用户及拉路序列的判断,优先切除负荷等级低的负荷,并且提示哪些站需要拉掉多少负荷。

4 序列化操作和操作安全校核

智能调度系统将设备的程序化操作和智能操作有机的结合在一起,通过对操作对象的点选智能生成设备的操作序列,并根据对象间的防误操作顺序,程序化进行批次遥控操作。其间的每个步骤都严格按照五防要求进行校验,在程序化操作系统中各个步骤之间相互关联,上步操作没完成时下步操作不能进行。

在能量管理系统中增加专用的校核功能,在部件操作菜单中添加操作安全校核触发功能;提供针对开关和刀闸的合转分、分转合及多步校核功能;在实时环境下可以实现调度防误、潮流计算等基本功能。

4.1 五防校核

通过开关、刀闸等设备的拓扑连接关系,进行拓扑分析,提供针对基本五防的操作验证,给出校验结果,供调度员参考。实现的五防校核主要针对五防中的“防止误分、合断路器”、“防止带负荷分、合隔离开关”、“防止带电挂(合)接地线(接地开关)”、“防止带地线送电”等4种防误验证。

4.2 拓扑校核

通过开关、刀闸等设备的拓扑连接关系对调度员的操作进行拓扑校验,主要校验解环、合环、解列、并列、倒闸的操作顺序、失电提示等方面,对操作产生的风险提示给调度员进行参考。

4.3 潮流校核

在对操作进行五防和拓扑校核后,提供对操作后潮流断面的校核。主要针对操作后的潮流断面进行越限信息的判断和筛选,并对重要的、越限率较大的设备给出提示,供调度员参考。

4.4 N-1分析

针对基于Rocks的高性能计算集群环境,开发支持并行计算的N-1分析程序,对操作后的数据断面进行准实时的N-1分析校核,提供N-1分析的结果,得到操作后的系统运行危险点,供调度员参考。使用高性能计算平台能够使耗时分钟级的N-1扫描,能够在秒级的时间内完成,达到准实时N-1计算的效果。

4.5 多步校核

支持对多步操作的校核,即操作序列校核。在多步校核过程中提供每一步的五防、拓扑校验结果及潮流校验结果供调度员参考。在所有的操作执行完成后同时进行准实时的N-1分析计算,并提供N-1分析的结果,供调度员参考。

5 结语

智能分析与辅助决策是对现有的能量管理系统功能的扩展,该应用利用电网运行信息帮助调度相关人员进行分析和决策,使电网调度由目前的“人工分析型”上升为“自动智能型”。系统可有效提高调度运行人员驾驭电网的能力,保障系统安全,缩短事故处理时间,提高供电可靠性。

参考文献

[1]陈珩.电力系统稳态分析(第二版)[M].北京:水利电力出版社,1995

[2]于尔铿.能量管理系统[M].北京:科学出版社,1997

[3]王毅.智能电网故障辨识系统设计研究[J].华东电力,2009

[4]吴琼.智能型电网调度决策支持系统的开发与实现[J].电力系统自动化,2006

[5]姚建国.中国特色智能调度的实践与展望[J].电力系统自动化,2009,33(17):16-20

[6]任慧.基于编码Petri网的电网故障诊断[J].电网技术,2004

[7]李倩.电网可视化技术及其在N-1静态安全分析中的应用[J].电网技术,2009

计划调度系统篇9

关键词：航天,调度,车间,生产计划

随着我国社会经济的飞速发展,我国的科技实力也呈现出日新月异的变化趋势,其中航天科技的发展尤为明显。神舟系列航天飞船、嫦娥号系列探测器、天宫一号目标飞行器的出现,不仅展现出我国航天科技领域科技水平的不断提升,还显示出我国作为负责任的发展大国为世界航天领域所作的贡献。航天事业不仅要提高自身的科技含量和降低生产升本,还要形成具有完整的科学合理的航天生产计划管理以及车间作业计划的调度体系。

1 航天生产计划管理

由于航天生产自身的特殊性,决定了航天生产计划管理与其他一般生产企业不同。对于航天生产来说,其制造生产的零件属于高科技的零件,对于精密度的要求更加严格,而且比较其他生产行业来说,航天生产的数量相对较少,且对于零件的保密性要求较高。尽管所有的制造企业发展到今天,对于生产计划的管理流程都出现了太多过于相似的环节。

大致的流程都是客户提出订单,并制订详细的计划和要求。信息部门对于客户提出的要求进行分析处理,确定订单制作的可能性。如果企业满足要求,则会进入经营管理处进行专业的信息分析。信息进行专业的处理之后,交由制度部门根据本公司实际的生产计划进行统筹安排,然后确定具体进行生产的车垫和单位。车间单位根据实际的生产加工情况对信息进行反馈处理。

在生产落实阶段,首先是由计划制订部门将生产计划下派到车间以及技术部门进行生产统筹,之后通过车间调度室的调度进行各个零件的生产加工。在这些生产制造过程中,我们可以看出生产车间与技术部门之间的关系非常紧密,不仅技术部门对于生产车间有着指导作用,且生产车间在生产准备计划完毕之后还要将生产信息反馈到技术部门。

2 车间作业计划调度管理问题

就我国目前航天产业发展现状来看,我国的航天生产车间的作业计划依然存在很多问题。而这些问题出现的根源主要在于计划调度管理方案与航天生产的实际发展不相匹配。在航天事业发展到今天为止,其生产指导的企业大多数为老工业时期建立起来的,且各国之间由于竞争问题,导致航天生产经验相对保密,于是,很多过于陈旧和落后的生产技术与制造技巧依然沿用,有些车间作业计划调度的制订更是没有科学理论依据的个人经验。调度计划的制订存在很多主观性误区,导致调度不科学。

有的航天企业各部门之间的合作不及时也会导致车间作业计划调度出现管理问题。例如,技术部门没有及时对车间部门反馈的信息进行分析研究,导致没有及时对实际车间生产情况进行技术支持。计划部门为了计划而制订计划,往往忽视了实际车间作业的情况,对于各个车间的不同情况不能灵活地调整作业计划,而且统一实行相同的计划,这样就会引起各个车间的内部矛盾激化,导致整体的计划调度受到影响。为此,在实际的车间生产作业计划调度中,一定要根据实际的情况进行恰当的调度,客观公正地对问题进行及时处理。

3 车间作业计划调度问题的研究

3.1 基本问题

关于航天制造行业的车间作业计划调度问题的研究,我们一定要坚持从实际出发,将调度问题按复杂程度进行分类,或根据加工的特点进行分类。在调度的过程中要时刻保持动态调度和静态调度相结合,并根据具体情况进行具体分析。

3.2 研究分析

在对航天生产计划制造行业的车间作业计划调度问题进行研究分析时,可结合单行机与对行机之间的调度调整问题进行研究。首先,单行机调度最关键的部位在于取值问题的确定,在实际的运用中,通过将设备的取值问题进行调度,保证在运行时间能够最短的情况下对于调度进行必要的调整。尽管对于单行机的调度调整十分简单,但也要重视可能发生的突发情况。例如,在进行并行调度时,如果M和N两个值进行适当的调整,在两个值相等的情况下,可将这两个值认为是等值标准。如果一个值较大时,这种情况下进行调度的分配就比较简单,通俗来讲,就是当工作环境中的员工大于工作任务量的时候分配是比较简单的。如果这个值变小,那么就需要在车间生产的过程中进行必要的调度。当然,在实际生产生活中的调度问题不会这样有规律,所以对于调度问题的实际情况进行分析时,一定要学会选择不同的调度系统。

4 结语

随着我国社会经济的飞速发展,我国的科技实力也迅速提升,其中航天科技的发展尤为明显。神舟系列航天飞船、嫦娥号系列探测器、天宫一号目标飞行器的出现不仅展现出我国航天科技领域科技水平的不断提升,还显示出我国作为负责任的发展大国为世界航天领域所作出的应有贡献。航天生产计划管理与其他产业的管理有着本质区别,本文对于航天生产计划管理以及车间作业计划调度的问题进行了深入的探讨,探索航天生产企业如何形成科学合理的调度计划,进而不断提高航天生产企业的竞争力。

参考文献

【计划调度系统】推荐阅读：

计划调度模型07-11

行车调度系统07-22

配电调度系统06-17

应急调度系统06-23