基于生产流程的炼钢一连铸一热轧仿真系统

　　0 前言

　　钢铁生产是一典型的混合流程，其中复杂的物理、化学过程交织在一起，各种突变和不确定性因素繁多，原料、半成品和成品之间温度、化学成分及物理形态在各工序都截然不同，钢铁制造流程的复杂性给研究者带来很多困难。目前，利用系统建模、仿真技术，模拟现实钢铁工业产品生产全过程是解决这一问题的有效办法，这样，可通过定量化的直观流程再现，供研究者对过程状况进行分析，以减少钢铁生产过程中的经验性，提高其科学性。

　　目前，国内外针对冶金物流的研究大多停留在生产计划层，对冶金生产各个生产工位的关联涉及不多;对冶金生产细节的研究大多集中在一些独立的工艺模型上，如钢水的温度成分计算等。

　　炼钢-连铸-热轧仿真系统是国家863课题《冶金工业MES架构和关键技术研究及示范应用》中的子课题。该系统利用建模、仿真技术，将对物流的仿真深入到各个生产工位的工艺模型层面，使工艺模型作为系统的一个有机部分运行。该仿真系统生成了一个集成的、综合的可模拟生产过程运行的软件系统环境，通过内建的模型和算法来模拟现实钢铁工业产品生产全过程。

　　1 系统框架

　　1. 1 硬件结构

　　系统硬件结构如图1 所示。

　　该系统是一个网络环境下的计算机集成环境。由Ethernet 局域网络连接的各个子系统之间的通信采用套接字方式。系统硬件为PC机，操作系统采用微软的Windows 2000 ，数据存储采用微软的SQL Server 2000 。

　　该系统采用分布式结构，即由若干台网络环境下的计算机，分别模拟生产过程的不同环节，通过信息交换整体协调，共同模拟整个钢厂的生产活动过程。从HLA ( High Level Architecture )[1] 的角度看，每个子系统都是联邦成员。

　　分布式结构的优点主要体现在以下几方面：

　　( l )通用性流程模拟所仿真的生产过程，可以由任意多个已知单体构成，比如3 台转炉和2 台连铸机或者2 台转炉和2 台连铸机构成的生产过程对仿真系统来讲是无差异的，因此系统可以模拟各种各样的生产情况;

　　( 2 )扩展性未知的新单体可以容易地加入到仿真系统中;

　　( 3 )可维护性任一子系统，其优化和改进完全被局部化;

　　( 4 )计算分布仿真计算分布在网络上，有效缓解了性能瓶颈。

　　虽然分布式结构的优点非常突出，但同时带来分布式仿真系统的协同问题(如时空一致性), 显著增加了系统的开发难度，就本系统而言基本上是参考田冉的规范加以解决。