钢厂生产调度作为钢厂计算机集成制造体系结构中连接计划与生产控制层的中间环节,对合理利用资源、降低生产成本和提高生产效率起着关键作用。钢厂车间的天车调度是钢厂生产调度的重要组成部分,是钢厂工序间物料匹配、衔接、调控的“枢纽”。合理、有效地进行天车调度,有助于提高钢厂单元工序的生产效率,为上层生产调度的实施奠定基础,并对提高钢厂系统整体效益起着至关重要的作用。仿真方法可以避开对调度这一NP难问题进行理论分析的难点,同时也是揭示天车调度规律的有效手段。目前对钢厂生产调度的研究一般都忽略天车运行对生产调度的影响,或认为天车运行在调度过程中是非限制性环节,并不具体考虑天车调度的问题。本文旨在探索解决钢厂车间天车调度难题的新途径,寻求一种既能描述钢厂车间天车调度系统特征,又能对天车调度进行优化的具有广泛适应性的仿真方法,这在理论和实践方面均具有十分重要的意义。元胞自动机方法是根据微观个体的简单局域自组织相互作用机制来描述宏观系统整体复杂行为及其时间演化的“自下而上”的计算机模拟方法。本文在分析钢厂车间天车调度特点的基础上,建立基于元胞自动机的钢厂车间天车调度仿真模型。提出用工位、天车、物料和天车调度规则来描述天车调度系统,将工位表示成模型的固定节点,天车是一类特殊的运动节点,物料作为可移动的元胞,天车调度规则为一系列的模型状态演化规则。采用等时间步长的并行自组织演化机制,由运动节点(天车)在演化规则作用下实现元胞(物料)在固定节点(工位)之间的迁移来改变系统中各对象的属性值,从而体现天车运行过程。在模型演化过程中,利用遗传算法,以最小化所有物料的通过时间为目标,通过确定优化的择车择路策略来实现天车调度的优化。以攀钢提钒炼钢厂炼钢车间炼钢原料跨的天车调度系统为应用背景,通过仿真结果和实测数据的对比验证了基于元胞自动机的钢厂车间天车调度仿真模型的正确性。并在相同仿真条件下对结合遗传算法的模型下的仿真结果与基于确定规则的模型下的仿真结果进行比较,验证了遗传算法对天车调度优化的有效性。在以上结论的基础上,利用仿真模型分析不同的主物料入跨条件和设备状况对天车调度和生产的影响。仿真实验结果表明:相对于实测的1罐半钢/14min的正常主物料入跨条件,在实测数据的统计分析说明1罐半钢/14min是正常的主物料入跨条件的前提下,过于紧凑(1罐半钢/10min)的主物料入跨使天车调度受到较大影响且生产出现异常,因此应尽量避免出现这种入跨条件;主物料入跨速度为1罐半钢/18min时,其对天车调度基本不造成负面影响。实验结果还表明:在有7台天车和3座转炉等设备的炼钢原料跨中,当其中1台重型天车发生故障时,故障对生产运行无明显影响,且各天车的利用率不超过保证正常生产的天车利用率上限值(70%);但当有1台转炉发生故障时,天车调度受到较大影响且生产出现异常,因此应尽量保持3台转炉的生产状况良好。对基于元胞自动机的钢厂车间天车调度仿真模型的探索性研究表明:下一步工作的重点是进一步完善模型并将其嵌入到上层生产调度仿真模型中。