原料场综合控制专家系统

日本钢管公司福山钢铁厂是一个年产1000万t粗钢的大型临海钢铁厂，设有面积为260万m2的原料场，内有200多个矿槽，45台大型移动机械，长达50km的500多条胶带运输机，其操作复杂(见图1)。为了使作业计划优化，需要考虑的因素很多，计划的设计和修正困难，难以求出最优解，为此，需要靠熟练的操作人员的经验来操作，他们的主要原则是：大型船入港，安排可能大的场地卸货，把用量多的品种卸在传送效率高的场地，根据经验用一天时间作出下一个月的计划，再根据每天的作业情况，花半天的时间进行计划修正。为使时间加快和集中最优秀操作工的操作诀窍于1990年应用了专家系统(简称ES)。

图2示出了ES的构成，各部分叙述如下：

图1  福山厂原料场操作

图2  福山钢铁厂原料场专家系统构成图

(1)知识库。包括：1)不形成小堆和堆数尽可能少的知识；2)使用量多的品种放置在传送效率高的地点的知识；3)易滑下的和作业量少的品种置于场端的知识；4)按卸货码头和品种规定搬运路线和场地的知识；5)以品种数和在库量评价原料场运用效率的知识等等。

(2)知识表现。使用产生式规则和框架，并以IF…THEN…的产生式规则为主，其规则数为：矿石系统、煤系统为120条，一般煤类为80条。使用Lisp语言。

(3)推理方法。料场计划要按矿石系统、原料煤系统、一般煤系统来分别编制。要从配船计划、混匀计划及原料场实况、使用知识库知识等，按不同规格、卸货规范和位置，送出原料规格和地点等进行推论而决定原料堆放位置。它可按下式计算：

式中：f(Cik)—把规格i的原料卸在料场k位置时的评价值；

           n—规则数；

           aij—规格i和规则j的评价值；

           bij—规则j和料场位置k的评价值。

(4)放置场所优先权的功能。

(5)和运输机以及移动机械连接的功能。由ES作成的停泊计划、堆存计划和煤等供料计划等要和胶带运输机、移动机械等连接以便实现计划。此外，还为了提高计划精度和搬运效率而须把实况反馈并设有自学习功能。

(6)协调系统。它考虑停泊计划和原料场计划的协调，即避免卸货定点的竞争；原料场计划和堆存计划以及煤供料计划等协调，即避免出料场竞争；堆料和顺序作业范围的竞争等。图3示出了协调的举例。

图3  协调举例

有关本专家系统的使用效果见表1。

表1  福山钢铁厂原料场专家系统的使用效果