一种钢铁生产调度规则引擎平台制造技术

一种钢铁生产调度规则引擎平台，属于钢铁生产调度技术领域。包括规则定义模块、实时读写模块、数据库读写模块、规则执行模块、事后确认模块、规则评估模块。规则定义模块、事后确认模块、规则评估模块以Web组件的方式集成在一台的支持RestFul访问接口的Web服务器上，为用户提供交互式的界面；规则执行模块单独部署为独立的可执行程序，通过实时读写模块访问工况数据；实时读写模块、数据库读写模块作为公共组件而存在，内置在Web服务器、规则执行程序内部。优点在于，解决了上述规则执行中逻辑混乱、执行程序定制化和灵活度不够，开发周期长，多个工序的规则执行缺乏联动机制而缺乏一致性，缺乏规则评价模块导致对调度系统执行结果的评估不足等问题。评估不足等问题。评估不足等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种钢铁生产调度规则引擎平台


[0001]本专利技术属于钢铁生产调度
，特别是提供了一种钢铁生产调度规则引擎平台。针对钢铁生产过程复杂的工况事件通过规则引擎进行调度的软件平台，综合使用复杂事件处理、工况调度周期、事后确认和调度评价指标，用于辅助生产调度软件模块进行智能判断和决策,也可以用于对生产过程的事后反演。

技术介绍

[0002]RestFul接口
[0003]RestFul是一种Web服务交互规范、相比其他的Web交互规范(如SOAP[Simple Object protocol,简单对象访问协议]、XML
‑
RPC[通过Http协议作为传输协议，数据为XML文本方式])等服务接口相比，更加轻量化、面向Http协议，客户端使用GET、POST、PUT、DELETE4个表示操作方式的动词对服务端资源进行操作：GET用来获取资源，POST用来新建资源(也可以用于更新资源)，PUT用来更新资源，DELETE用来删除资源；通过操作资源的表现形式来操作资源；资源的表现形式是XML或者HTML；客户端与服务端之间的交互在请求之间是无状态的，从客户端到服务端的每个请求都必须包含理解请求所必需的信息。
[0004]设备工况
[0005]设备工况是指设备在和其动作有直接关系的条件下的工作状态，在生产过程中的状况或者工艺条件称为设备的工况。设备的工况条件一般都与设备的相关状态有关，落实到控制系统就和一些控制信号变量相关,这些信号简称为设备工况信号；设备工况在改变的情况下一般都会触发一些事件通知到相关二级系统或者相关设备管理系统，相关二级系统通过对设备工况信号的监控和评估，结合当前生产线上的生产情况和相关的工艺制度和约束条件，可以执行一些生产调度的任务。
[0006]钢铁生产调度
[0007]钢铁生产企业属于混合型制造企业，钢铁生产有自身的物流特点和和生产方式：(1)生产过程具有鲜明的阶段性:冶炼阶段以化学变化为主，关键是要调整好产品的化学成分，保证物理性能；浇铸、轧制阶段以物理变化为主，需要掌握产品的相变和形状尺寸，需要考虑成组技术，考虑相邻生产计划的衔接；(2)生产具有集中性，企业生产能力体现在一些关键设备上比如轧机、炼钢炉等，需要重点考虑设备的生产能力和衔接能力；(3)部分生产具有连续性，从炼铁(钢)到浇铸、轧制等过程，整个阶段以一种流水线的生产方式进行，需要高温和高能耗，产品在生产过程有连续性特点，轻易不能中断，否则可能产品报废或者产品堆积和能耗浪费。
[0008]钢铁生产调度生产的关键是围绕关键设备、区分不同的生产阶段合理支配生产，确保生产安全、稳定、物流畅通、并最大限度地挖掘瓶颈设备的生产能力,提高设备利用率，实现企业满负荷、优质、高效地生产。
[0009]复杂事件处理(CEP)
[0010]事件处理是一种跟踪和分析(处理)有关发生的事件的信息的方法，复杂事件处理
(CEP)由1990年初期开发的一组概念和技术组成，用于处理实时事件并在事件流到达时从事件流中提取信息。复杂事件处理的目标是实时情况下识别有意义事件(例如机会和威胁)并实时相应。CEP通过声明式的语言(事件处理语言)或者其他抽象来帮助检查情景，从而使情景检测更容易，更快捷。CEP之所以被称为复杂事件处理，就是可以在事件流中，检测到特定的事件组合并进行处理，从而将一个个简单的事件通过一定的规则匹配组合起来，这个就是“复杂事件”。然后将这些满足规则的复杂事件进行转换和处理，得到想要的结果进行输出。总结起来，复杂事件处理(CEP)的流程一般可以分为三个步骤：
[0011](1)定义一个匹配规则
[0012](2)将匹配规则应用到事件流上，检测满足规则的复杂条件。
[0013](3)对于检测到复杂事件进行处理，得到结果进行输出。
[0014]生产周期
[0015]钢铁生产一般有周期性属性，钢铁生产一般按照工序组织，每个工序的生产包括工装准备、接料、装料、加电、运行、停机等多个工步，在生产工艺上都有严格的时间约束，在计划排产的时候经常根据客户订单需求、生产周期时间去安排生产，所以在设备生产调度的时候需要考虑钢铁生产的周期属性。
[0016]规则引擎
[0017]规则引擎是生产调度的一个重要模块，是处理复杂逻辑的引擎，它由推理引擎发展而来，是一种嵌入在应用程序中的组件，实现了将业务决策从应用程序代码中分离出来，并使用预定义的语义模块编写业务决策。在本专利技术提到的生产调度系统中，规则引擎可以帮助实现基于生产工况的调度规则的定义、执行和结果评价，通过规则引擎，减少了生产调度系统中的硬编码逻辑，通过定义生产过程中的调度规则、统计指标规则、事件触发规则和评价规则，可以方便系统设计者快速高效地开发生产调度系统中的业务逻辑，提高系统的灵活性。
[0018]工艺路径
[0019]工艺路线，英文是Routing，是描述物料加工、零部件装配的操作顺序的技术文件，是多个工序的序列。工序是生产作业人员或机器设备为了完成指定的任务而做的一个动作或一连串动作，是加工物料、装配产品的最基本的加工作业方式，是与工作中心、外协供应商等位置信息直接关联的数据，是组成工艺路线的基本单位。例如，一条流水线就是一条工艺路线，这条流水线上包含了许多的工序。
[0020]余材充当
[0021]在生产的时候需要为生产工序筛选原材料，这个原材料可能是外购的，也可能是前面工序生产出来的半成品，通过选择已有的半成品物料作为原料进行加工，而且在生产完毕之后马上就可以送到下一个工序，减少了额外的库存，这个过程为余材充当。
[0022]甘特图
[0023]甘特图其实就是一种线条图，20世纪初由亨利
·
甘特开发，因此被命名为甘特图。一般的甘特图使用横轴表示时间，纵轴表示活动或项目，图中的线条用来表示在计划期间活动的安排以及完成情况。通过甘特图，可以描述产线上各个任务和活动的时间节奏和状态。
[0024]生产过程数据集
[0025]生产过程数据集是专门针对生产过程分析和可视化构建的自助数据模型，一般对应一种标准生产的过程信息的数据，包括生产过程中的各种信号、投入产出物料、工艺参数和规程信息。通过生产过程数据集合可以重演生产过程，发现生产过程调度的相关规律，指导生产过程优化。
[0026]在现有的钢铁生产调度系统中，存在着设备工况复杂，规则信息缺乏统一定义，生产要素信息繁多而且杂乱，相应的钢铁生产调度程序需要专门针对特定的生产场景开发处理程序，缺乏统一的规则处理引擎，导致相应的调度系统缺乏灵活性，导致在不同的现场针对类似的规则需要重复开发程序，增加软件的开发成本和周期；在进行规则调度的时候，各个工序都要针对本工序的调度规则和生产数据单独开发相应工序的调度程序，各个工序之间的生产调度缺乏联动机制，导致不同工序之间的调度操作缺乏一致性；在进行生产调度的时候，缺乏周期性计算指标，导致进行调度计算的时候生产节奏掌握不准确，调度算法陷入当前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢铁生产调度规则引擎平台，其特征在于，包括规则定义模块、实时读写模块、数据库读写模块、规则执行模块、事后确认模块、规则评估模块。其中，规则定义模块、事后确认模块、规则评估模块以Web组件的方式集成在一台的支持RestFul访问接口的Web服务器上，为用户提供交互式的界面，进行规则定义、事后确认、结果评估等功能，彼此之间通过RestFul网络访问接口调用；规则执行模块单独部署为独立的可执行程序，简称为规则执行程序,负责各个工序的规则执行功能，通过数据库读写模块读取规则配置，通过实时读写模块访问工况数据，对工况的计算结果也通过该接口写入实时数据库；实时读写模块、数据库读写模块作为公共组件而存在，内置在Web服务器、规则执行程序内部，为规则执行提供实时数据库访问接口和数据库访问接口；规则定义模块：首先为用户提供交互式的画面，定义多个工序的工况信息、复杂事件规则定义和周期性指标规则定义,规则定义的信息并存储到数据库中，在以后使用的时候通过数据库访问接口提供给供规则引擎模块加载；实时读写模块:为基础组件，提供给规则执行模块使用，从实时数据库中读取当前工序和关联工序设备的生产信号、工况信息,送入规则引擎进行计算，计算得到的工况调度结果，再送入到实时数据库之中；数据库读写模块:为基础组件，提供各种规则的配置信息；设备工况信息配置，包括设备工况的点名、状态、计算公式和触发事件信息；生产数据库的读写接口，生产数据包括某个钢铁生产产线的模型，还有操作工、订单、物料、计划、库存产线的生产数据信息；规则执行模块：该模块会通过实时读写模块，读取最新工序的设备工况信息，然后又通过数据库模块，访问生产调度中的物料、计划、工序定义、操作工信息、产品规格和质量等信息，调用复杂规则执行引擎，实时地处理工况事件，生成调度记录发给生产调度系统，同时将对应的调度事件记录归档到数据库之中；事后确认模块，系统根据调度事件记录，根据事后确认请求，弹出确认窗口，在Web窗口上显示工况信息、计划信息、物料信息以及生成的调度信息，让用户确认调度结果的结果是否正确和相应的误差信息，该模块是对实时调度结果的信息的补充；规则评估模块，该模块会通过实时数据读写模块读写事件记录，通过数据库读写接口获得复杂事件规则、根据复杂事件规则处理的历史记录，对规则的执行时间、准确度、及时性参数进行评价。规则定义模块的功能是：用户提供交互式的规则定义界面，负责规则的定义，规则定义接口后台提供RestFul服务，规则定义客户端和用户端远程通过RestFul服务接口编辑和保存规则定义、执行对规则定义的访问；配置好的规则满足复杂事件处理的规范，存储在专门的规则配置数据库中，在使用前从数据库中加载即可；规则定义模块部署在单独的Web服务器上，通过Http Restful协议和远程的Web用户交互。2.根据权利要求1所述的钢铁生产调度规则引擎平台，其特征在于，所述的规则定义模块中所配置的规则信息包括：工况信号计算规则，用于计算设备的工况状态，一般配置为一个条件表达式树，每个节点为一个二叉树节点，二叉树的根节点为条件连接谓词AND、OR、NOT，NOT为取反操作，二叉树上右节点为空，只保留左节点；然后这样可以构造出一个复杂的表达式树；
钢种的生产工艺路径规则，每个钢种有自己独特的工艺路径，该工艺路径可以分解为不同的区段，然后每个区段由不同的设备组成，对于每种钢种的产品，每个设备上都有相关的工艺要求，包括生产时间、温度、成分、尺寸、配套设备等约束条件，整个生命周期的生产工艺路径可以用图节点来描述；排产配料规则，一般都给提供相应的钢种，然后综合成品规格钢种信息、订单产量信息，余材量、生产时间、成分信息、尺寸信息、加工设备信息；设备产能约束规则，包括单台设备的最大产能和负荷、能源消耗量约束、设备功率约束，确定单位时间的设备的吞吐率；设备检修和轮换规则；通过设备检修盖规则，能确定在排产期间，有哪些设备可用，哪些设备停机，选择合适的设备满足生产需求；设备组炉组浇规则，目的是提高设备利用率。在批量化生产的情况下,相邻钢种的原料可以批量化放在一起生产，在炼钢工序一炉铁水可能对应多个钢种，在浇铸工序一个浇次可能对应多个用户，但钢种需要相似，我们对复杂事件的处理做了扩展，对于复杂事件处理，孟读取增加钢铁生产的过程数据集，然后对于过程数据集，增加数据集和工况信号的之间的约束条件；周期性规则：包括各个设备的标准生产时间和周期，比如炼钢的换炉时间，连轧工序的换辊时间，加热和退火序的周期。通过设备周期性规则，为复杂事件处理增加周期循环处理的语义，可以按照周期时间定期生成对应设备事件信息，添加到复杂事件...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，王丽娜，张云贵，
申请(专利权)人：冶金自动化研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：