經(jīng)過近三十年的建設,鋼鐵企業(yè)信息化逐步形成了五級架構模式,在工業(yè)4.0和智能制造新形勢下,多級架構信息流耗散嚴重問題日趨凸顯,如何借助大數(shù)據(jù)、CPS技術實現(xiàn)信息化架構的扁平化,并最終實現(xiàn)物質流、能量流、信息流三流協(xié)同是行業(yè)面臨的新命題。本論文從鋼鐵生產(chǎn)流程的數(shù)據(jù)入手,提出大數(shù)據(jù)-小應用扁平信息化架構、物質流能量流的信息表征模型和數(shù)據(jù)組織方法,分別用生產(chǎn)和能源兩個應用對表征模型進行了驗證。（1）分析了鋼鐵流程數(shù)據(jù)的特點,指出鋼鐵大數(shù)據(jù)呈啞鈴型結構;針對現(xiàn)行多級架構的弊端,提出大數(shù)據(jù)-小應用扁平信息化架構;設計了時序、業(yè)務、非結構三類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理平臺結構;開發(fā)了包含引擎和驅動兩部分的軟網(wǎng)關（DataX）;開發(fā)了具有異常過濾、多種存檔類型、高效讀寫引擎以及緩存優(yōu)化機制的時序數(shù)據(jù)庫軟件,通過軋鋼過程監(jiān)控、能源數(shù)據(jù)案例對比分析,緩存優(yōu)化后數(shù)據(jù)查詢響應速度提高了50⁶0倍。（2）提出了物質流、能量流的信息表征模型,分別對鋼鐵生產(chǎn)流程物質流網(wǎng)絡、能量流網(wǎng)絡進行了信息化解析,證明了模型的表征能力。給出了利用該模型進行數(shù)據(jù)組織和指標計算的方法,回答了啞鈴型大數(shù)據(jù)的邏輯組織問題。并... 

【文章來源】：鋼鐵研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 鋼鐵流程物質流、能量流網(wǎng)絡
        1.2.1 流程網(wǎng)絡定義與特點
        1.2.2 網(wǎng)絡問題的圖論研究方法
        1.2.3 物質流、能量流網(wǎng)絡模型研究
    1.3 從五級信息化架構到CPS
        1.3.1 信息化架構演變
        1.3.2 多級架構下紊亂的信息流
        1.3.3 信息物理系統(tǒng)CPS
    1.4 從關系數(shù)據(jù)庫到大數(shù)據(jù)
        1.4.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的演變
        1.4.2 鋼鐵生產(chǎn)流程大數(shù)據(jù)
        1.4.3 鋼鐵企業(yè)大數(shù)據(jù)集成與應用
    1.5 已有研究中的不足
    1.6 本論文主要研究內容和創(chuàng)新點
        1.6.1 研究內容
        1.6.2 創(chuàng)新點
2 鋼鐵流程數(shù)據(jù)集成平臺
    2.1 鋼鐵流程數(shù)據(jù)特點與數(shù)據(jù)規(guī)模
        2.1.1 時序數(shù)據(jù)
        2.1.2 業(yè)務數(shù)據(jù)
        2.1.3 非結構化數(shù)據(jù)
    2.2 大數(shù)據(jù)-小應用扁平信息化架構
    2.3 統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺
        2.3.1 數(shù)據(jù)集成網(wǎng)關
        2.3.2 時序數(shù)據(jù)總線
        2.3.3 時序數(shù)據(jù)庫
    2.4 本章小結
3 物質流、能量流的信息表征
    3.1 對象定義
        3.1.1 基本對象定義
        3.1.2 組合對象定義
    3.2 信息流網(wǎng)絡模型
    3.3 物質流的信息表征
        3.3.1 公司級物質流對象及屬性
        3.3.2 分廠級物質流對象及屬性
    3.4 能量流的信息表征
        3.4.1 能源物料類型及其屬性
        3.4.2 公司級能流
        3.4.3 主工序級能流
        3.4.4 能源轉換設施能流
        3.4.5 網(wǎng)絡連接
    3.5 通過表征模型組織數(shù)據(jù)
        3.5.1 屬性化的數(shù)據(jù)組織方式
        3.5.2 通過屬性計算豐富信息量
    3.6 物料空間信息描述方法
        3.6.1 時空匹配問題
        3.6.2 物料空間信息描述方法
        3.6.3 實例分析
    3.7 本章小結
4 基于物質流模型的生產(chǎn)管理
    4.1 流程解析與模型構建
        4.1.1 某工具鋼企業(yè)的生產(chǎn)流程
        4.1.2 傳統(tǒng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的建模方法
        4.1.3 信息表征模型的建模方法
    4.2 主要業(yè)務功能實現(xiàn)
        4.2.1 主要業(yè)務流程
        4.2.2 生產(chǎn)計劃制定
        4.2.3 生產(chǎn)實績與物流跟蹤
        4.2.4 全流程質量管理
    4.3 對比分析
    4.4 本章小結
5 基于能量流模型的能源優(yōu)化
    5.1 能源優(yōu)化的三個層面
        5.1.1 靜態(tài)網(wǎng)絡結構優(yōu)化
        5.1.2 網(wǎng)絡運行參數(shù)優(yōu)化
        5.1.3 網(wǎng)絡動態(tài)平衡優(yōu)化
    5.2 信息表征與能源精細化管理
        5.2.1 能量流網(wǎng)絡的信息表征
        5.2.2 屬性組合成內容
        5.2.3 能源精細化管理
    5.3 基于工況組合的能源預測模型
        5.3.1 鋼鐵企業(yè)的煤氣、蒸汽、電
        5.3.2 預測模型的建立
        5.3.3 預測模型的執(zhí)行過程
        5.3.4 預測模型的實例
        5.3.5 預測模型的軟件實現(xiàn)
        5.3.6 預測模型小結
    5.4 多介質多時段能源調度模型
        5.4.1 能源優(yōu)化調度模型的建立
        5.4.2 調度模型求解
        5.4.3 案例分析
        5.4.4 結果及應用
        5.4.5 調度模型小結
    5.5 本章小結
6 結論和展望
    6.1 本文結論
    6.2 展望
參考文獻
在學科研工作及發(fā)表論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3188884