钢铁工业泛在信息匹配推送服务体系及其实现方法研究

发布时间：2016-06-28 17:49

第 1 章 绪论

网络经济的迅速发展，工业经济正从以“标准化基础上的规模经济”为特点的工业生产时代向以“个性化服务基础上的规模经济”为特点的后工业生产时代演进。制造产品过剩使得客户需求结构不断提高，如：1）对产品的规格、需求数量呈多样化、个性化的要求，而其要求随时间变化而迅速变化，稳定性较差；2）不同用户因购买目的、经济能力等因素差异对产品的功能、质量和可靠性的满意程度标准不同，满意度标准具有较大不确定性；3）用户提高交货期要求，迫使生产者对客户需求和市场变化更敏感，且生产组织更灵活；4）产品价格透明化和客户对性价比要求提升，要求制造企业要有更强的价格变化承受能力。制造市场环境向客户化转变，使得制造企业必须以赢得客户信任和满意为出发点对生产经营模式实施重大调整。2014 年作为中国“全面深化改革元年”，市场在资源配置中的决定性作用逐步显现。制造企业开始从“集中化、通用化、标准化、大型化”为特征的传统大批量制造生产模式向着“分散化、个性化、专业化、小型化”的新型制造模式转换。钢铁工业作为制造业的基础产业，在上述制造环境和市场供求关系变化的影响下，为了维持盈利水平，多数钢铁企业也开始认清市场形势，以客户为主导，摈弃传统行政手段，逐步开始实施市场化取向的内部体制变革[1]。

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第 2 章 钢铁工业泛在信息空间模型

2.1 钢铁工业工艺流程分析

（1）连续段：这一阶段主要指经烧结、球团后，将铁矿石、焦炭和辅料等送入高炉进行冶炼，形成生铁，并转至炼钢的一整套工序。该阶段，生产工艺固定、产品单一、批量大，追求高产、稳产和低成本，属于典型的连续型生产类型。（2）混合段：这一阶段主要指炼钢-浇铸-热轧-冷轧，炼钢、铸造、热轧或冷轧等每道工序本身都可以看作是一个连续的生产过程，但各工序的衔接是靠离散的钢水罐、铸坯、铸锭、钢卷等实现[64]，因此，该阶段兼具连续型生产和混合型生产的特性。（3）离散段：这一阶段主要是一系列再处理工序，如冷轧、退火、酸洗及精整等工序以及钢管、钢绳生产等深加工过程，钢铁产品的表面质量和外观特性是在这一阶段形成的，故称为离散型生产阶段。

2.2 钢铁工业信息流

来料信息主要指工艺生产所涉及的物料信息、配料信息和燃料信息。物料信息指铁矿石的属性信息（如成分等）和重量信息，以及其月计划、周计划中的进厂计划和使用计划等；配料信息主要指涉及烧结、炼焦、喷煤、高炉等各工序的配料类型、比例、用量等；燃料信息主要指实现煤焦等原燃料信息的进厂、供应、回收等[67]。设备信息主要指设备的基本属性信息和设备的状态信息。设备状态信息是对设备的在线监测和负荷分析，通过对设备工作状态进行实时监测、分析和诊断，做到设备的故障预测、寿命预测，以便做好预防性维护，及时排除设备故障，保障生产活动的正常运行，避免重大事故的发生。工艺信息主要指连续生产过程中的生产工艺设计信息、生产工艺特征信息和产品质量信息，主要涉及生产工艺的设计参数及实际状态，通过采集产品质量信息，实现及时监控和管理，对生产过程产生的产品缺陷及时纠正，以保证产品质量。生产任务信息主要指生产执行系统发出的指令信息，例如生产任务涉及的人员信息、生产计划信息、生产调度信息和在制品信息。

第 3 章 钢铁工业泛在信息匹配推送服务体系结构.......27

3.1 钢铁工业泛在信息匹配推送服务内涵.......... 27
3.2 钢铁工业泛在信息匹配推送服务体系结构........ 30
3.3 钢铁工业泛在信息匹配推送服务的关键技术............ 37
3.4 本章小结 .............. 42
第 4 章 钢铁工业泛在信息关联关系发现方法........43
4.1 钢铁工业泛在信息关联问题描述........... 43
4.2 钢铁工业泛在信息关联规则挖掘方法................. 46
4.3 WGF-AP 算法性能测试 .......... 52
4.4 本章小结 ........ 53
第 5 章 钢铁工业泛在信息匹配推送服务方法..................54
5.1 钢铁工业泛在信息匹配推荐方法............ 54
5.2 钢铁工业泛在信息传送路径规划方法........... 61

第 6 章 钢铁工业泛在信息关联关系发现及匹配推送服务案例分析

6.1 冷轧带钢表面缺陷信息空间及其匹配推送服务体系

随着轧钢生产工艺技术不断发展，带钢表面在线检测技术已经在带钢轧制过程质量检测中得到广泛应用，在缺陷检测、识别、分类研究及应用方面贡献突出，实现了废品的报警，但是忽视了对冷轧带钢表面缺陷关联原因的实时分析，无法将实时缺陷信息分析结果主动反馈给相关管理者。如冷轧带钢表面质量缺陷对应的责任人或责任部门、缺陷产生的原因及隶属度、缺陷预防及控制的措施，都是冷轧带钢生产管理者关注的信息。实现冷轧带钢表面缺陷信息实时匹配推送服务，对于指导生产管理者及时采取缺陷处理措施，提高成材率、降低生产成本、提高企业核心竞争力具有重要作用。论文以冷轧带钢表面缺陷信息匹配推送服务为案例，建立冷轧带钢表面缺陷信息空间模型及冷轧带钢表面缺陷信息匹配推送服务体系，并在此基础上制定冷轧带钢表面缺陷信息关系发现及匹配推送服务方案，对前文介绍的方法进行实验研究。

6.2 冷轧带钢表面缺陷信息关系发现及匹配推送服务

图 6.1 中，X 表示冷轧带钢生产工艺流程，Y 表示冷轧带钢生产主数据关联信息，Z 表示冷轧带钢生产信息在“车间-厂矿-企业”三级信息网络中的匹配及信息传送。在图6.1 冷轧带钢表面缺陷信息空间中，以面向“车间-厂房-企业”三级信息服务为功能目标，对服务信息、服务资源的进行服务组织，，以实现信息服务过程，由该五部分构成的冷轧带钢表面缺陷信息匹配推送服务体系，如图 6.2 所示。

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第 7 章 总结与展望

本文以钢铁工业信息流程为基础和对象，在分析国内外相关研究现状的基础上，凝练出钢铁工业泛在信息匹配推送服务所存在的问题；根据钢铁工业流程泛在信息的特点和规律，构建了钢铁工业泛在信息空间模型；提出了于信息匹配推送服务的基本概念以及一种钢铁工业泛在信息匹配推送服务的体系结构，探讨了钢铁工业泛在信息匹配推送服务的关键技术体系；分别就关键技术之钢铁工业泛在信息关联关系发现方法、钢铁工业泛在信息匹配推送服务方法进行了研究，并应用于冷轧带钢表面缺陷原因关联关系挖掘、信息需求匹配推荐、信息传送路径规划中，仿真验证了钢铁工业泛在信息匹配推送服务方法的可行性和有效性。本文的主要研究成果如下：（1）建立了钢铁工业泛在信息空间模型。根据钢铁工业生产工艺流程特点，将其划分为连续、混合和离散三个阶段，阐述了生产工艺过程各阶段信息流的来源和运行方式。根据马克斯 布瓦斯提出的包含编码、抽象、扩散三个维度的信息空间理论，结合工业 4.0 信息集成所呈现的横向集成、纵向集成和端到端集成特性，建立了钢铁工业泛在信息空间三维概念模型，包括 X-“横向”钢铁工业流程信息流维、Y-“纵向”关联信息发现维、Z-“端到端”信息匹配与传送维。并进一步构建了基于泛在信息空间的钢铁工业生产工艺过程管控模型，描述了钢铁工业工艺时序过程中通过泛在信息网络实现工艺信息间关联关系发现、工艺信息匹配和传送的模式。

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参考文献（略）

本文编号：62836