基于复杂网络理论的钢铁企业生产物流系统分析.pdf

第37卷第5期
冶金自动化
Vol 37 No5
2013年9月
Metallurgical Industry Automation
Sep.2013
控制理论应用
doi:10.3969/j.issn.1000-7059.2013.05,.007
基于复杂网络理论的钢铁企业生产物流系统分析
赵业清',梁旗军,毕贵红2
(1.安阳师范学院计算机与信息工程学院,河南安阳4500;2.昆明理工大学)
摘要:将复杂网络理论应用于钢铁企业生产过程物流系统建模中,给出生产过程物流系统的设备关系网络化描
述,并运用复杂网络分析统计方法,实现对所建钢铁企业生产过程物流系统网络模型有关特征参数的计算和统
计分析,从而验证了钢铁企业生产物流系统网络既是无标度网络也是小世界网络,并针对各统计分析结果指出
生产过程中存在的问题及改进方法,为进一步探寻新的物流路径优化方法和改进、优化钢铁生产过程物流系统
提供理论和技术指导奠定坚实基础。
关键词:物流系统;复杂网络;钢铁生产;度分布;最短路径
文献标志码:A文章编号:1000-7059(2013)050031-06
Analysis of production logistics systems of steel enterprise
based on complex networks theory
ZHAO Ye-qing LIANG Yan-jun, BI Gui-hong
(1. School of Computer and Information Science, Anyang Normal University, Anyang 455000, China;
2. Kunming University of Science and Technology)
Abstract: Applying complex network to product logistics structure modeling, network model of parts
relationship in manufacturing process of steel enterprise is presented. By analyzing the statistical prop
erties of complex networks model of logistics systems in the steel production process, we conclude the
logistics systems network is a small world network, and also a scale-free network. These results provide
a solid base for exploring new optimization methods for logistics systems and finding the breakthrough
of theoretical and technical guidance in the steel production process
Key words: logistics systems; complex networks; steel production; degree distribution; shortest path
0引言
(1)物流节点多。原材料及其辅助材料在物
钢铁是我国国民经济建设的重要原材料,在流系统流动过程中,涉及诸多物理设备关键点
当前节能减排和环境保护日益严格的要求下,钢(如:高炉炼铁、转炉炼钢等),变换多种表现形式
铁生产如何高效有序运行成为研究的重点。诸多完成多种物理和化学的变化过程。
学者为实现钢铁企业生产过程的有序、高效和顺
(2)物流流程长。钢铁生产从原材料到产品
利进行,针对钢铁生产物流系统特点开展研究并的转换,要经历多道工序,涉及多种运输形式,实
建立了相关仿真建模,其理论研究成果对实践具现在时间和空间下物理及化学属性的不断变化,
有一定指导作用4。由于钢铁企业的独特生产特别是原材料的采集和运输,一般时空跨度相当
过程要求,导致钢铁生产物流系统具有白身固有大。
特点
(3)物流时效性强。在钢铁生产过程中,为更
收稿日期:2013-01-21
基金项目:河南省教育厅科学技术研究重点项目(13B520890)
作者简介;赵业清(1975-),男,河南安阳人,讲帅,博士,主要研究方向为复杂网络、复杂系统优化与建模
冶金自动化
第37卷
好地实现能源节约和环境保护,工序之间的转换模型,并对其网络结构特征量进行统计分析,帮助
时间一般都有严格要求,这就决定了工序之间物我们更好地认识网络行为、改善网络性能和有效
流的流勁时效性及协调性必须满足紧迫高效的要管理网络,为进行理论探索打下基础;同时,通过
求
努力挖掘生产过程物流系统优化与生产过程网络
4)物流环节多。钢铁生产过程中,主要涉及静态结构特征及其动态演化过程之问的内在关
采矿、运输、选矿、球团、焦化、炼铁、炼钢连铸、连系,为企业生产过程物流优化开拓新思路,提供新
轧精整等诸多环节。
方法、新途径,为进一步实现钢铁企业节能减排目
5)物流主体形式多样化。在整个生产过程标寻找新的突破口。
中,物流主体要经历固态到液态再到固态的分阶1物流系统网络模型建立
段连续和离散的高温物理或化学变化过程。
钢铁企业生产工艺经历了一个比较漫长的演
以上诸多特点表明钢铁生产物流系统不是一化过程。特别是随着科学技术与市场化的发展,
个简单的线性系统,就其结构而言,则主要表现为各段工序内部设备不断演变与更新,各工序之间
个异常复杂的多环节、非线性的网络系统。也联系越来越紧密和复杂化、紧凑化,这样必然导致
就是说,钢铁生产物流系统网络本质上是一个复整个钢铁生产过程物流系统表现为一个大的复杂
杂网络,其复杂网络特性主要体现在以下几个方适应系统,其结构必然呈现为一个巨大复杂网络,
面
且该网络仍然随着冶金企业发展和完善而不断演
(1)网络结构异常繁杂。物流系统网络由多化。
道工序刚络组成,而每道工序网络内部结构非常
本文以昆明钢铁控股有限公司(简称昆钢)为
复杂,工序内部物流系统网络也呈现为一个复杂例进行研究,所研究的昆钢生产物流系统主要包
网络子网络,且各工序的功能、内部结构及网络结括铁前工序、高炉炼铁、转炉炼钢、连铸、连轧和精
构各不相同,所以整个物流系统网络结构异常繁整等过程物流,没有包括前期采矿、选矿等工序物
杂
流。在昆钢炼铁厂,拥有5座总容量为3760m
(2)网络结构不断演化。随着科学技术特别的高炉,其中6“高炉(由于在之前有1座高炉报
是冶金技术的发展和治金设备的更新换代,钢铁废,所以按顺序称之为6“高炉。)为2000m2,其他
生产工艺也在逐渐演化中,落后的低效高能耗工4座为小容量高炉。昆钢炼钢厂分为两个作业区
序陆续被淘汰,先进的高效低能耗工序被加入,特第1作业区有25t转炉3座,混铁炉1座以及与其
別是市场需求的变化和新产品的出现,导致新工配套的方坯连铸机;第2作业区有30t转炉3座,
艺相继出现、新设备不断加入,因而钢铁生产物流混铁炉1座,IF精炼炉2座以及配套的方坯和板
系统网络也在不断增加、完善且更为复杂化
坯连铸机。棒线厂有棒材生产线3条,线材生产
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