人机交互调整金属冶炼连铸调度计划

张晓宇，李 莹

（兰州城市学院，甘肃 兰州 730000）

1 金属冶炼连铸的生产调度系统

金属冶炼连铸生产的流程，首先将金属冶炼成液态，再进行如图1的一系列操作。

图1 金属冶炼连铸操作流程图

而生产调度系统是协调整个系统的，接收上一级的生产计划指令，计算得出执行区域的生产作业计划，并下发到下一级形成实施指令[1]。传统的生产调度归结为按炉次为单位进行划分，通过人工调度的方式来进行，从效果上来讲，生产效率偏低，而且要花费大量的人力资源，在生产中出现特殊情况时不能及时研究出应对方案，产生出大量残次品，既浪费资源也增加了危险系数。解决这类问题也研究出用编制自动化的方式进行生产调度，但因为生产环境的多变导致该技术没有最大程度的发挥它的作用。

1.1 生产调度的图形化展示

人机交互是研究人、计算机以及它们相互影响的技术。从人为调度模式转变成计算机界面控制的形式，人机交互技术实现了利用计算机实现人类思想的功能在生产过程中，计算机解决了人类精力有限、速度慢等身体因素限制的问题。将计算机中金属冶炼调度计划转换成图形来展示，炼钢连铸生产计划可以利用GANTT图的形式加以展现。GANTT图以时间为横轴，以各个处理设备为纵轴，直观地反映出计划在各工序的处理设备间的执行情况。需要特殊注意的控制点包括：连铸机拉坯速度控制、结晶器振动频率控制、定长切割控制。先将生产调度的过程在街面上图形化展现如图2所示。

图2 GANTT界面流程图

采用GANTT图的形式直观的展现金属冶炼连铸的整个生产计划，比起传统的只能采用数据表格的形式更加便捷。将设备的内部工作放在Web界面上可以观察到整个生产调度的流程，但当流程出问题时只能及时发现不能解决，所以对人机交互实施模式进行有效调整。

1.2 调整人机交互模式

炼钢连铸计划调整成为人机交互的模式是将图形话的模式进行动态调整，即让计划人员通过对人机界面图形元素的操作来控制，达到修改计划的目的。由图2中可以看出，调度计划大概分为时间调度和空间调度。

时间调度是指生产过程中某一步骤出现问题或由特殊情况发生的时候，可以通过人机交互控制生产的开始和结束时间。空间调度，就是某些金属的冶炼过程与设备原本的操作过程不符，这时就可通过人机交互的方式进行控制，将设备位置进行交换或利用活塞控制液态金属的走向。根据具体工艺流程提出了几点具体的有效调整措施：

在工序中对处理设备的变动计划，在GANTT图上垂直移动炼钢设备单元的位置，或启动活塞运用，而在金属冶炼连铸工序上的起始时间不变；在工序中对整个生产流程的变动计划，在GANTT图上水平移动整个计划，将整个生产计划延迟进行；在工序中对某个生产步骤处理时间的变动计划，在GANTT图上只对要调整的设备延长或缩短工作时间，其后的流程水平衔接即可；在工序中对某两个生产设备传递时间的变动计划，在GANTT图上对要调整的两个设备之间的传递时间延长或缩短，其后的工作流程进行水平平移。

2 金属冶炼连铸计划实现与实验验证

根据提出的有效模式，用C++开发图形控制动态编辑系统，提供给工作人员一个具有交互性的调整生产调度计划的工具，调度人员可以通过鼠标移动相关元素，精确的对计划进行动态调整和控制。除了可以调整调度计划以外，最好还具有保存计划、删除计划等一系列实用功能。

为保证本文提出的人机交互调整金属冶炼连铸调度计划的有效性，进行实验论证，实验论证采用相同处理设备，相同原料进行论证实验。为保证实验的严谨性，采用传统调度方法，即人工调度的方式，和自动化方式，即为设备设定固定的参数值的方式，作为实验论证对比，对生产效率进行统计分析。其实验论证结果曲线如图3所示。

图3 实验论证结果曲线

由图3曲线可以明显看出，人工交互方法调整后的调度计划在生产效率生远远高于传统方法和机械自动化的方法，而且较为稳定。实验证明该方法具有可行性和高效性，即节省了人力物力的开销，同时安全的保证了生产的质量和速度，产生显著地经济效益。

3 结语

作为金属冶炼制造执行系统的重要组成部分，炼钢连铸生产调度计划系统一直是工业工程领域研究的热门课题。人机交互调整的生产调度计划方法人与计算机的优点有效地结合起来，可以充分提高生产计划的效率，当因复杂环境产生突发情况时能够做到快速响应，保证生产稳定安全的进行。