D0I:10.13374/i.issn1001053x.2003.06.011 第25卷第6期 北京科技大学学报 Vol.25 No.6 2003年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2003 基于UML炼钢-连铸车间生产调度系统建模 刘伟》李铁克”周志 1)北京科技大学管理学院，北京1000832)鄂城钢铁集团公司销售部，郭城436002 摘要为了适应炼钢-连铸生产调度系统对实时性和动态性的要求，用Unified Modeling Lan- guage(UML)对该问题建立了需求模型、静态模型和动态模型，探讨了使用UML建模的特点及 关键技术.结果表明，UML能够将系统的结构与数据良好的结合起来，精确体现系统的需求. 关键词生产调度：UML:炼钢一连铸：系统建模 分类号T℉345 由于炼钢一连铸生产环境和工艺要求的特殊 公司级计划系统 性，对调度系统的实时性和动态性有着高度的要 生产订单 生产订单 求，炼钢~连铸生产调度问题的动态性和复杂性 完成情况 也使得系统中的功能结构与数据结构之间有着 炼铁厂 计划协调 质量管理子系统 计划与调度 密不可分的联系.传统的结构化分析设计方法在 设备管理子系统 对系统的功能结构描述（例如数据流图）与数据 生产指令下达 计划协调 工艺管理子系统 结构描述（例如实体关系图）之间存在着概念和 轧钢厂 库存管理子系统 数据采集与分析 方法上的脱节，在对系统动态性的描述上存在着 原理上的局限".本文以实际工程项目为背景，建 生产指令 生产信息 立基于UML的炼钢一连铸生产调度系统模型， 过程控制计算机 探讨UML建模过程中的关键环节和技术. 图1炼钢-连铸车间生产调度环境 1生产调度问题 Fig.1 Scheduling environment 1.1相关环境 单的完成情况.与外部系统（炼铁厂和轧钢厂）进 如图1所示，本文考虑的炼钢-连铸生产调度 行计划协调， 环境包括与公司级计划管理系统的接口、与过程 (3)工艺过程计算机负责接受生产指令，控 控制计算机的接口.其中： 制设备生产，向炼钢一连铸生产调度系统提供有 (1)公司级计划管理系统管理商业任务，制定 关生产实绩的信息. 质量标准，控制订单期限，生成并跟踪销售订单 1.2问题的特点 以及平衡物料等. 从生产工艺的角度来看，本文考虑的炼钢- (2)炼钢一连铸生产调度系统根据来自公司级 连铸生产流程包括炼钢-精炼-连铸三道工序，各 计划系统的生产订单，制定生产作业计划，将其 工序又存在着多台生产设备，由于连铸工艺的限 转化为面向过程控制计算机的生产指令.对生产 制，同一台连铸机必须在一定批次范围内连续浇 过程进行动态调整，包括计划与调度、生产指令 注（一台连铸机上连续浇注的多个炉次的顺序组 下达、数据采集与分析等功能，根据来自过程计 合，称为一个“浇次”).连铸对钢水成分和温度的 算机的生产实绩向公司级计划系统报告生产订 要求非常严格，钢水在工序间不允许等待（或只 允许等待较短时间).各连铸机上浇次之间需要 收稿日期200208-20 刘伟男，27岁，顾士 一定的间隔时间，以更换结晶器、调整设备.从生第 2 5 卷 第 6 期 2 0 03 年 12 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u nr a l o f U n vei sr yit o f S e i e n e e a o d Te e h n o of yg B e ij ni g V b】 . 2 5 N o . 6 D忱 . 2 0 0 3 基于 U M L 炼钢一连铸车间生产调度系统建模 刘 伟 ” 李铁克 ” 周 志 ” )l北京 科技 大学 管理 学 院 , 北 京 10 0 0 83 2) 鄂城 钢铁 集 团公 司 销售 部 , 鄂城 4 36 0 02 摘 要 为 了适 应 炼钢一 连铸 生 产调 度 系统 对 实时 性和动 态 性 的要求 , 用 U in ife d M o de l ing L an - gu ag e( U M )L 对该 问题 建立 了需求模 型 、 静态 模型 和动 态模 型 ,探 讨 了使用 U M L 建模 的特 点 及 关键 技术 . 结 果表 明 , L) M L 能够 将系 统 的结 构与 数据 良好 的结合 起来 ,精确 体现系统 的需 求 . 关键 词 生产 调度 ; U M L : 炼钢 一连 铸 ; 系统 建模 分类 号 T F 345 由于 炼钢 一连铸 生产环 境 和 工 艺要 求 的特 殊 性 , 对调 度 系统 的 实时 性和 动 态性 有着 高度 的要 求 . 炼 钢一连铸 生 产调 度 问题 的动 态 性 和复 杂 性 也使 得 系 统 中的 功 能 结 构 与 数据 结构 之 间有 着 密不 可分 的联 系 . 传 统 的结 构化分 析 设计 方法 在 对系 统 的 功能 结 构 描述 ( 例 如数 据 流 图 ) 与数 据 结构 描述 ( 例 如 实 体 关系 图 ) 之 间存 在 着概 念 和 方法 上 的脱节 , 在对 系 统动 态 性 的描述上 存在 着 原理 上 的局 限lt . 本 文 以实 际工 程项 目为背 景 , 建 立 基 于 U M L 的炼钢 一 连 铸 生 产调 度 系 统模型 , 探 讨 U M L 建模 过程 中 的关键环 节 和 技术 , } 质量管理子系统 { }计划 与调度 } 设备管理 } 子 系统 } 统 }生产 指令下达 { } 工艺管理子系统 { }数据采集与度分析 … } 库存管理子系统 } 设备管理子 系统 生产 指令下达 工艺管理子系统 数据采集与分析 库存管理子系统 过程控制计算机 1 生 产调 度 问 题 L l 相 关环 境 如 图 1 所示 , 本 文考 虑 的炼钢一连铸 生产 调度 环 境包 括 与 公 司级计 划 管理 系统 的接 口 、 与过 程 控 制 计 算机 的接 口 . 其 中 : ( l) 公 司级计 划 管理 系统 管 理商 业任 务 , 制 定 质 量 标准 , 控制 订单 期 限 , 生 成并 跟 踪 销售 订 单 以 及 平衡 物 料 等 . (2 )炼 钢一连 铸 生产 调度 系统 根据 来 自公 司级 计 划 系统 的生 产 订单 , 制 定 生产 作 业计 划 , 将 其 转 化 为面 向过 程 控制 计 算机 的生产 指 令 . 对 生 产 过 程进 行 动 态 调整 , 包 括 计划 与 调度 、 生产 指 令 下 达 、 数 据采 集 与 分析 等 功 能 . 根 据 来 自过 程 计 算 机 的生 产 实 绩 向 公 司级 计 划 系 统 报 告 生 产 订 收稿 日期 2 0 02 刁8刁 0 刘 伟 男 , 2 7 岁 , 硕 士 图 1 炼钢一 连 铸 车间生 产 调度环 境 F i g . 1 S c h e d u 血 9 e o vi 加n m e . t 单 的完成 情 况 . 与 外 部系 统 ( 炼 铁厂 和 轧钢 厂 ) 进 行 计 划 协 调 . (3 ) 工 艺过 程 计算 机 负 责接 受 生 产指 令 , 控 制 设备 生 产 , 向炼 钢一连铸 生 产调 度 系 统提 供 有 关 生产 实 绩 的信 息 . L Z 问题 的特 点 从生 产 工 艺 的角 度来 看 , 本文 考 虑 的炼 钢一 连 铸 生产 流程 包括 炼 钢一精炼一连铸 三道 工序 , 各 工 序 又存 在着 多 台 生产 设备 . 由于连 铸 工艺 的 限 制 , 同一 台连铸 机必 须在 一 定批 次 范 围 内连 续浇 注 ( 一 台连铸 机 上连 续浇 注 的 多个 炉次 的顺 序组 合 , 称 为一个 “ 浇 次 ’,) . 连 铸 对钢 水 成分 和温 度 的 要 求 非 常严 格 , 钢水 在 工 序 间不 允 许 等待 ( 或 只 允 许 等 待较 短 时 间 ) . 各 连铸 机上 浇次之 间 需要 一 定 的 间隔时 间 , 以更换 结 晶器 、 调 整设 备 . 从 生 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2003. 06. 011