第一篇:基于稳态模型的CA6GV发动机参数标定优化
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基于稳态模型的CA6GV发动机参数标定优化(摘要链接).....................1 行人保护小腿冲击器有限元模型开发(摘要链接)...........................2 钢板弹簧三连杆模型参数辨识研究(摘要链接).............................3 车用柴油机冷EGR+降低PM技术排放试验研究(摘要链接)...................4 柴油轿车模态排放特性研究(摘要链接)...................................5 4D20轿车柴油机曲轴系统动力学分析(摘要链接)..........................6 轮胎动态摩擦特性对汽车ABS控制系统的影响(摘要链接)...................7 某轻型载货汽车制动性能分析与改进设计(摘要链接).......................8 电动轿车独立转向轮悬架设计(摘要链接).................................9 动力总成引起的轿车车内异常噪声试验研究(摘要链接)....................10 基于SAE J1939协议的客车ECU参数测试系统(摘要链接)..................11 基于旋压工艺加工汽车三元催化器壳体(摘要链接)........................12 异径管冲压工艺试验研究(摘要链接)....................................13
《汽车技术》杂志2010年第12期摘要
基于稳态模型的CA6GV发动机参数标定优化
赵弘志1,2 李 骏2 于秀敏1 闫朝亮2
(1.吉林大学;2.中国第一汽车集团公司技术中心)
【摘要】概述了基于稳态模型的发动机标定优化方法。针对采用可变进排气凸轮相位技术的CA6GV发动机,系统地介绍了如何通过调查试验、试验设计、数据采集、统计建模和标定优化等阶段来完成该机性能模型建立和优化过程。结果表明,采用该技术可在很短的时间内优化系统控制参数,使发动机性能达到较高的水平。
主题词:发动机 稳态模型 参数标定
Steady-State Engine Parameter Calibration Optimization of
CA6GV Zhao Hongzhi1,2, Li Jun2, YuXiumin1, Yan Chaoliang2
(1.Jilin University;2.China FAW Group Corporation R&D Center)
【Abstract】Steady-state engine calibration optimization method is introduced in the paper.It is introduced in the paper systematically the process of engine performance model establishment and optimization in the stages of survey & test, test design, data acquisition, statistic modeling and calibration optimization, etc., for CA6GV engine with variable intake/exhaust camshaft timing.The results show that the system control parameter optimization can be completed in a very short time with this technique, which helps to improve engine performance to a fairly high level.Key words:Engine, Steady-state model, Parameter calibration
《汽车技术》杂志2010年第12期摘要
行人保护小腿冲击器有限元模型开发
胡远志 方 锐 谢书港 曾必强 朱玉刚
(中国汽车技术研究中心)
【摘要】针对TRL公司开发的行人保护小腿冲击器,建立了有限元模型。通过EEVC WG17规定的静态、动态标定试验及台架试验,进一步证实了该模型在高速碰撞下的精度,可用于行人保护的开发设计。
主题词:行人保护 小腿冲击器 有限元模型
Development of Lower Legform Impactor FE Model Hu Yuanzhi, Fang Rui, Xie Shugang, Zeng Biqiang, Zhu Yugang(China Automobile Technology and Research Center)【Abstract】A FE model was developed based on the TRL lower legform impactor.With static and dynamic calibration test and rig test specified in EEVC WG17 criteria, accuracy of this model in high-speed collision is validated, this FE model can be used in the development of pedestrian safety technologies.Key words:Pedestrian protection, Lower legform impactor, Finite element model
《汽车技术》杂志2010年第12期摘要
钢板弹簧三连杆模型参数辨识研究
景立新 郭孔辉 卢 荡
(吉林大学 汽车动态模拟国家重点实验室)
【摘要】钢板弹簧三连杆模型结构能够准确描述悬架垂直刚度特性,适用于计算路面载荷及平顺性分析。应用有限元软件计算钢板弹簧悬架刚度特性及导向特性,以此为基础通过集成优化方法及逆向求解方法辨识三连杆模型参数,并通过纵向力工况验证了模型的正确性。主题词:钢板弹簧 有限元 动力学模型 三连杆模型
Study on Parameters Identification of 3-link Leaf Spring
Model
Jing Lixin, Guo Konghui, Lu Dang(State Key Laboratory of Automotive Dynamic Simulation, Jilin University)
【Abstract】3-link leaf spring model can be used to describe accurately suspension vertical stiffness characteristics, suitable for calculating road load and ride comfort analysis.FE software is applied to calculate leaf spring suspension stiffness characteristic and guiding properties, and based on this integrated optimization method and reverse solution method are used to recognize 3-link leaf spring model parameters, this model is verified with longitudinal force mode.Key words:Leaf spring,FE,Dynamics model,3-link leaf spring model
《汽车技术》杂志2010年第12期摘要
车用柴油机冷EGR+降低PM技术
排放试验研究
黄德军 朱红国 蒋习军
(中国汽车工程研究院)
【摘要】以一台柴油机为样机,研究了裸机、冷EGR及冷EGR+DOC+POC 3种配置状态的排放特性和POC入口处的排气温度变化情况。结果表明,与裸机相比,冷EGR状态下ESC、ETC循环NOx排放量分别降低了25%和26%,HC及CO增加了50%左右,PM分别增加了24%与16%;与冷EGR状态相比,冷EGR+DOC+POC状态下NOx排放量没有明显变化,PM、CO及HC,在ESC循环分别降低了56%、80%及91%,在ETC循环分别降低了50%、70%及86%。
主题词:柴油机 EGR 排放 试验
Experimental Study on EGR and Reduction of PM Emission Technique for Automotive Diesel Engine
Huang Dejun, Zhu Hongguo, Jiang Xijun(China Automotive Engineering Research Institute)
【Abstract】In this paper, emission performance and change of emission temperature at POC inlet are studied res-pectively for a diesel engine with the following three configurations, with cold EGR, with EGR, DOC and POC as well as without the above configurations.The results show that compared with the engine without the above configuration, NOx emission of the engine with cold EGR is reduced by 25% and 26% respectively, HC and CO emission up by approx.50%, PM emission up by 24% and 16% respectively at ESC and ETC cycle;compared with engine with cold EGR, NOx emission for the engine with EGR, DOC and POC has no obvious change, emission of PM, CO and HC is reduced by 56%, 80% and 91% respectively in ESC cycle, whereas they are reduced by 50%, 70% and 86% respectively in ETC cycle.Key words:Diesel engine, EGR, Emission, Test
《汽车技术》杂志2010年第12期摘要
柴油轿车模态排放特性研究
李文书 胡志远 谭丕强 楼狄明
(同济大学)
【摘要】对装载柴油机的轿车模态排放特性进行了试验研究,分析了柴油轿车NEDC循环HC、CO、NOx和CO2的模态排放特性。结果表明,在NEDC循环中,ECE城区行驶循环第1个循环的HC和CO排放量较高,分别占NEDC循环HC和CO总排放量的60%和89%;EUDC循环排放的NOx和CO2排放量较高,分别占NEDC循环NOx和CO2总排放量的52%和47.7%。
主题词:轿车 柴油机 模态试验 排放
Research on Modal Emission Property of Diesel Car Li Wenshu, Hu Zhiyuan, Tan Piqiang, Lou Diming
(Tongji University)
【Abstract】A research on modal emission property of a diesel car was made, and the modal emission property of HC, CO, NOx and CO2 from the diesel car in NEDC cycle was analyzed.The results show that HC emissions mass and CO mass in the first ECE urban drive cycle are a little higher than the other cycles, which account for 60% and 89% respectively in the total emission mass in NEDC cycle.The percentage of NOx mass and CO2 mass of EUDC cycle are higher than other cycles, which account for 52% and 47.7% in the total emission mass of NEDC cycle respectively.Key words:Car, Diesel engine, Modal test, Emission
《汽车技术》杂志2010年第12期摘要
4D20轿车柴油机曲轴系统
动力学分析
李晓峰1 袁兆成1 赵福全2 吴成明2
(1.吉林大学 汽车动吉林大学态模拟国家重点实验室;2.吉利汽车研究院)【摘要】建立了某2.0L高速直喷轿车柴油机曲轴系统动力学模型,并利用该模型进行了曲轴系统扭转振动分析、弯曲振动分析和疲劳强度分析。结果表明,该曲轴轴系的扭转振动、弯曲振动都达到了设计要求并且无扭转共振发生,其额定转速下前端单一阶次的最大扭转振动角小于0.2°,最小高频疲劳安全系数为1.324,柴油机动力学性能良好,满足工作要求。
主题词:柴油机 曲轴 动力学分析
Dynamic Analysis of 4D20 Passenger Car Diesel Engine
Crankshaft System Li Xiaofeng1, Yuan Zhaocheng1, Zhao Fuquan2, Wu Chengming2
(1.State Key Laboratory of Automobile Dynamic Simulation, Jilin University;
2.GEELY Automobile Research Institute)
【Abstract】A crankshaft system dynamic model for a 2.0L high speed direct injection car diesel engine was established, which was used for crankshaft torsional vibration analysis, bending vibration analysis and fatigue strength analysis.The results indicated that torsional vibration and bending vibration of this crankshaft assembly complied with design requirement and no torsional resonance occurred, the maximum torsional vibration angle is lower than 0.2°, and the minimum high-frequency fatigue safety coefficient is 1.324 at the front-end single order at rated speed, this diesel engine has good dynamic property and complied with operating requirement.Key words:Diesel Engine, Crankshaft, Dynamic analysis
《汽车技术》杂志2010年第12期摘要
轮胎动态摩擦特性对汽车ABS
控制系统的影响
张向文1 王飞跃2(1.桂林电子科技大学;2.中国科学院复杂系统与智能科学重点实验室)【摘要】基于轮胎的魔术公式模型,研究了轮胎在路面的最佳滑移率和最大摩擦系数随汽车速度的动态变化过程。利用李亚普诺夫稳定性理论,设计了汽车ABS控制系统滑模控制器,基于轮胎的Burckhardt模型,分别在考虑轮胎动态摩擦特性和不考虑轮胎动态摩擦特性时,对汽车ABS控制系统进行了仿真和比较研究。研究结果表明,轮胎动态摩擦特性对汽车ABS的最佳滑移率和轮胎摩擦系数具有一定影响,但是对汽车ABS的制动性能影响很小,因此进行汽车ABS控制系统设计时,可以不考虑轮胎动态摩擦特性的影响。
主题词:轮胎模型 动态摩擦特性 ABS 滑模控制器
Influence of the Tire Dynamic Friction Property on the
Vehicle ABS Control System
Zhang Xiangwen1, Wang Feiyue2(1.Guilin University of Electronic Technology;2.Key Laboratory of Complex Systems and Intelligence Science, Chinese Academy of Sciences)
【Abstract】Based on the tire magic formula model, the dynamic variation process of the tire optimal slip ratio and the maximum friction coefficient on the road with the vehicle velocity is researched.According to Lyapunov stability theory, the sliding mode controller of the vehicle ABS is designed;based on the tire Burckhardt model, in considering the tire dynamic friction property and not considering the tire dynamic friction property, the vehicle ABS model is simulated, and the results indicate that the tire dynamic friction property has some influence on the optimal slip ratio and the tire friction coefficient, but it has little effect in the braking performance of the vehicle ABS, so it is not necessary to consider the tire dynamic friction property in designing the vehicle ABS control system.Key words:Tire model, Dynamic friction property, ABS, Sliding mode controller
《汽车技术》杂志2010年第12期摘要
某轻型载货汽车制动性能分析与改进设计
霍志毅 徐平何晓鹏
(邢台职业技术学院)
【摘要】将某轻型载货汽车制动系统中前制动器改为盘式制动器,对采用不同配置制动系统的整车进行路试制动性能试验,结果表明制动性能得到很大改善。在该制动系统中加装制动力自动调节装置来调整前、后轮制动器的输入压力,并对改进设计后的整车制动性能进行实车道路试验。结果表明,该轻型货车制动力分配更加合理,制动性能明显提高,制动稳定性和安全性得到改善。
主题词:轻型货车 制动性能 调节装置
Braking Performance Analysis and Design Improvement for
a Light-duty Truck
Huo Zhiyi, Xu Ping, He Xiaopeng(Xingtai Polytechnic College)
【Abstract】Disc brake was applied in the front brake for a light duty truck and road braking performance test was carried out for the vehicle equipped with different brake system, the results indicated that braking performance was improved considerably.In such braking system, an automatic force regulator is used to adjust automatically the input pressure of the front and rear wheel brake, and road test was carried out to verify the braking performance of the redesigned braking system.The result of road test showed that braking force distribution of this truck was more rational, braking performance was enhanced obviously and braking stability and safety were improved.Key words:Light duty truck, Braking performance, Adjustor
《汽车技术》杂志2010年第12期摘要
电动轿车独立转向轮悬架设计
邓志君 董铸荣 马德粮
(深圳职业技术学院)
【摘要】设计了一种四轮独立转向、独立驱动的电动轿车独立悬架,该悬架采用双横臂、扭杆弹簧结构。将导向机构简化为几何模型,根据该几何模型在ADAMS软件中建立参数化模型,以车轮定位参数及汽车侧倾中心为评价目标,对悬架导向机构进行了优化设计,制造出的样机符合设计要求。提出了悬架扭杆弹簧的设计方法,并验证了其合理性。
主题词:电动轿车 独立转向轮 双横臂悬架 扭杆弹簧
Suspension Design of the Independent Steering Wheel for
Electric Car
Deng Zhijun, Dong Zhurong, Ma Deliang(Shenzhen Polytechnic College)
【Abstract】An independent suspension for a four-wheel independent steering and independent driving electric car was designed.The suspension uses double wishbone and torsion bar structure.Geometric model of the suspension guiding mechanism was built.And based on this model, the parameterized model was established under ADAMS software.Optimization design was made to the suspension guiding mechanism with wheel aligning parameter and vehicle roll center as evaluation objective.The prototype meets the design requirements.The design method of the torsion bar spring was presented, and the reasonableness of this method is verified.Key words:Electric car,Independent steering wheel,Double wishbone suspension,Torsion bar
《汽车技术》杂志2010年第12期摘要
动力总成引起的轿车车内异常
噪声试验研究
李元宝 郑伟娟 李守魁
(中国第一汽车集团公司技术中心)
【摘要】针对某轿车车内异常噪声现象,在整车半消声室,通过对振动噪声的主观评价,并结合振动测量及发动机转速跟踪测量试验进行了振源识别,找出了引起车内异常噪声的原因,采取改进发动机悬置结构的方法消除了车内异常噪声,提高了该轿车的振动噪声品质。
主题词:轿车车内异常噪声 振源 识别
Research on Abnormal Interior Noise of a Car Caused by
Power Train
Li Yuanbao, Zheng Weijuan, Li Shoukui(China FAW Group Corporation R&D Center)
【Abstract】To eliminate abnormal interior noise of a car, a subjective evaluation, vibration measurement and engine speed tracking measurement test were made to the complete vehicle half anechoic room for source of vibration identification.The causes of abnormal noise of the car were found.By improving engine mount structure, abnormal interior noise was eliminated and interior sound quality was improved.Key words:Car abnormal interior noise, Vibration source, Identification
《汽车技术》杂志2010年第12期摘要
基于SAE J1939协议的客车
ECU参数测试系统
谢东坡 张仪栋 周 亮 颜永福 徐建勋
(重庆车辆检测研究院 国家客车质量监督检验中心)
【摘要】介绍了一种基于J1939协议的客车ECU参数测试系统的总体设计方案,系统包含3个测试模块和1个主控模块。阐述了该测试系统的硬件组成和软件设计,并进行了测试试验。试验结果表明,该测试系统具有如下特点:能够实时读取并处理ECU报文信息;具有良好的可扩展性;方便整车调试;可获取ECU故障信息,为客车故障诊断提供依据。
主题词:客车 CAN总线 ECU 参数测试
Bus ECU Parameter Test System Based on SAE J1939
Protocol Xie Dongpo, Zhang Yidong, Zhou Liang, Yan Yongfu, Xu Jianxun(Chongqing Vehicle Test & Research Institute;National Bus Quality Supervision & Test Center/National Motorcycle Quality Test Center)
【Abstract】An integrated design plan for bus ECU parameter test system based on J1939 protocol was introduced in the paper.The test system consists of three test modules and one main control module.Hardware configuration and software design of this test system are introduced, and test was made, the results indicated that this test system has the following features: can real-time read and process ECU message;has good expandability;easy for on-board commissioning;can access to ECU fault data, and provide basis for trouble-shooting of bus.Key words:Bus, CAN Bus, ECU, Parameter test
《汽车技术》杂志2010年第12期摘要
基于旋压工艺加工汽车三元催化器壳体
王立新 罗春辉 杨柏楠
(长春汽车工业高等专科学校)
【摘要】介绍了旋压加工工艺特点,通过改变旋压轮的数量、进给量、进给速度及加工角度,得出了加工汽车三元催化器壳体的最优旋压加工方法。与两半冲压焊接形式的汽车三元催化器壳体加工方法相比,在冷加工状态下采用双轮旋压加工方法可一体成型三元催化器壳体,提高了材料利用率,缩短了加工时间,产品质量减轻约10%,加工能耗约降低25%。
主题词:三元催化器壳体 成型 旋压工艺
Machining of Automotive Three-way Catalytic Converter Case Based on Spinning Technology
Wang Lixin, Luo Chunhui, Yang Bainan(Changchun Automotive Industry Institute)
【Abstract】In this essay, spinning technology is discussed and the optimal spinning method of using the spinning technology to machine automobile catalytic converter is obtained in detail through changing the number of spinning wheels, feed rate, feeding speed and machining angle.Compared with the two-halves stamping and welding machining method, the dual-wheel spinning method in cold machining state can produce integrated formed three-way catalytic converter casing, this method improves material utilization rate, shortens machining cycle, reduces product mass approx.10% and reduces energy consumption approx.of 25%.Key words:Three-way catalytic converter case, Forming, Spinning
《汽车技术》杂志2010年第12期摘要
异径管冲压工艺试验研究
郁捷安
(一汽—大众汽车有限公司)
【摘要】对适用于新结构消声器的前端异径管进行了工艺性分析,确定了该异径管的制造工艺过程,并针对重点工序设计了模具,提出了集多次拉延冲孔、翻口、修边、翻凸缘、切口等工序为一体的异径管制造工艺。生产实践表明,该工艺的生产投入成本低,可实现较高的加工精度和装配精度。
主题词:异径管 冲压 模具
Experimental Research on Reducing Pipe Stamping Process
Yu Jiean
(FAW-VW Automobile Co., Ltd)
【Abstract】Manufacturability analysis is made to the front-end reducing pipe suitable for new muffler, the manufacturing process is determined, and mould is designed for key process, and reducing pipe manufacturing process which combines many processes, including drawing & hold punching, flanging, deburring and edge cutting, etc., are introduced.The production practice indicates that this process has low production investment, high machining precision and mounting precision can be realized.Key words:Reducing pipe, Stamping, Mould
第二篇:发动机标定工程师岗位职责
1.电控系统开发匹配设计。
2.发动机整体性能参数估算。
3.发动机台架标定。
4.整车标定。
5.线束设计、连接。
第三篇:电力系统仿真模型参数
实验一:中性点经消弧线圈接地系统A相接地故障实验
利用MATLAB搭建了小电流接地系统模型。线路采用分布参数模型,其正序参数为:
R00.23R10.17/km,L11.2mH/km,C19.697nF/km;零序参数:/Y/km,L05.48mH/km,C06nF/km;变压器连接方式为:,110KV/35KV;其中线路1所带负载为2MVA,线路3所带负载为5MVA。供电线路总长度为100km,若故障发生在线路的50km处,且在0.02s发生故障,0.04s恢复正常运行(在故障发生器中已设置),由于单相接地故障占到整个系统故障类型的80%以上,所以,仿真以A相接地故障为例进行。仿真模型中系统采样频率f1000KHZ,整个仿真时间为0.06s。
实验内容:分别做出当过渡电阻为5、50、500时,线路UA、UB、UC以及IA、IB、IC的波形,并分析与所学单相接地故障时的边界条件是否符合。
注意:
1.实验报告纸上的实验器材、实验步骤、结果分析等内容都要填写完整,除实验结果(波形)应另附外,其他都在实验报告纸上完成。
2.实验步骤描述模型的搭建过程,以及各个参数数值的大小和设置过
程。
3.4.结果分析要详细且有说服力。该模型时在MATLAB7.6(MATLABR2008a)中建立的模型,其它低版本的可能打不开,建议同学们采用高版本软件运行模型。
实验二:电力系统潮流分析
采用实验一的模型,进行实验二,做出:
阻抗依频特性波形; 发挥部分:采用分析FFT变换特性以及潮流分析部分。注意:实验报告要求和实验一一样,必须严格给出实际的仿真步骤以及实验结果分析。
第四篇:汽车发动机的材料参数
统计能量分析法和有限元法等求解大型复杂结构的模态分析.关于这几种求解方法的利弊,本文己在第一章讲过,因而此处不再叙述。在这里,我们根据有限元的优越性,采取有限元方法来求解该发动机的模态。发动机的有限元模型包括下列子结构:缸盖,缸体梯形框架丁油底壳。
在正确的各有限元子结构模型的基础上,将它们有效的、动态的连接起来,组成多体动力学模型。有限元结构的总重量为 在当今的动态设计领域,对于大型复杂结构,由于结合面的作用机理较为复杂,所以在建立复杂机械动力学模型时可以根据不同的情况和要求,采用不同的联接方式。
第一种方式:在螺栓孔和接触圆孔周围将所有的节点粘合到一起(merge),这种方式简化了发动机的缸垫,因而不常采用.第二种方式:在螺栓孔和接触圆孔周围将所有的节点通过刚性单元(RBE2)联接在丫起,这些RBE2单元是一些没有质量的单元,这样联接比较容易,而且接近实际结构受力特性。第三种方式:在软密封结构处,采用体单元或弹性单元联接,有时也采用壳体单元,对于高强度的密封结构来说,前面几种方式都可采用。
在我们的发动机模型中,我们采用了第二种方法。其它地方的连接也如同上图所示,这样便完成了发动机的整机联接。整机联接的示意图 发动机的模态分析是建立在材料的线性特征基础之上的。这些材料的数据包括杨氏模量E,泊松比产和材料密度P。
有了发动机的材料参数,我们将其附给子结构的各部分,完成发动机模态分析的NASTR.AN程序,将该程序在工作站上运行,得出最终结果。然后将其结果导入PATRAN或HYPERMESH软件,我们可以看到后处理的动态模拟。表二显示了发动机从0-3000H}的各阶模态,对于发动机的噪声分析,在SOOHz以上的颇率才有重要竟义。
人耳对噪声的敏感区域为500-2500Hz ,我们将0-2500Hz的频率范围作为重要的研究范围。在这个范围内有27阶模态,其中前六阶为刚体运动。发动机的整体第一阶扭转模态出现在948Hz,第一阶整体弯曲模态出现在 1086Hz,第二阶整体弯曲模态为15i8Hz。
根据以往的试验经验,我们知道发动机整机的弯曲振动对其机械噪声的影响最强,因而降低发动机表面振动噪声的主要途径是改变发动机的弯曲振动响应 发动机的具体模态振型如图所示,虽然模态分析的结果不能直接给出发动机的结构噪声,但我们可以从各模态振型得出发动机的振动分布,从而为发动机的结构修改提供可靠的依据。
将模态分析结果与以前同类发动机结构的模态分析数据相比较,可以知道本文分析的结论可靠,说明该发动机的有限元模型是正确的,以后的结构噪声分析可以在此模型的基础上进行计算。
第五篇:钢铁企业生产系统优化模型
钢铁企业生产系统优化模型
摘要本文通过对鞍钢钢材加工中心的生产系统分析,应用线性规划建立数学模型来解决生产过程问题,即产品优化问题、配料优化问题;对历史规律进行统计分析,引入弹性概念,来解决安全库存问题,即建立安全库存弹性控制模型。运用Excel97,对模型求解,并进行结果分析和经济效益计算,以此来制定生产计划,指导生产,提高经济效益。并提出若干建议和对策,从而保证生产系统按照优化的方向运行。关键词:生产系统优化库存管理线性规划模型废钢铁加工
1引言近年来,国有企业改革遇到前所未有的困难,企业如何挖掘内部潜力、加强科学管理使企业自身很好的适应市场经济的要求,如何加强对生产系统的总体经济效益的分析与研究,提高经济效益,是摆脱困境的迫切要求,也是我们需要迫切研究的问题。对于一个具有产购销的废钢铁企业来说,国内对生产系统的研究关注得似乎不够,只注重在设备和流通领域的研究上,而国外研究的重点放在化学处理方面。另外,人们认为废钢铁企业现场复杂,操作简单,对企业内部的研究未引起足够的认识,特别是在管理科学方面的应用有所忽略,因此,本文特别关注废钢铁企业的生产系统研究。目前,废钢铁企业生产系统存在以下问题亟需解决:1.各种生产过程中下来的废钢铁资源如何优化配置,实现资源的充分利用,即在保证钢厂、铁厂需要的前提下,输出多少废钢、销售多少各种可利用废次材;2.向炼钢厂输送炉料,用的工具是大槽子,大槽子中的各种废钢铁如何配比,并满足炼钢需要,以使成本最低,从而避免装槽子的无规律性和盲目性;3.在全鞍钢的废钢铁输入、输出过程中,在钢材加工中心有相当量的一部分库存,究竟如何控制安全库存量,又能满足内部生产需要,同时又能压缩资金占用,盘活流动资金,也是一个非常突出的问题。通过建立、运用理论上的模型,构出行之有效的生产运作模式,是实现成本最低、利润最大的有效途径。
2鞍钢钢材加工中心生产系统优化模型2.1生产过程优化模型建立2.1.1产品品种产量优化模型①的建立1.有关情况分析:
与产品生产利润最大化有关的主要因素有单位利润、加工能力、各种资源量及市场需求情况等。2.确定决策变量从生产现状分析来看,在生产过程中,主要挑选、加工各品种的废次钢材、向外输出各品种的废钢铁。在此,我们以各品种产量为决策变量,Xj(j=1,2,„„n)为第j种产品的计划产量。每种产品的单位利润均由财务部门核出。3.约束方程系数和右边常数Bj的确定(1)为了简化问题,可以将所有废钢产品按其加工性质的不同,测算了每单位产品所需要的挑选工时、切割工时、打碎工时、打包工时、冷剪工时、爆破工时,及每天全厂所能提供的总工时,以便统一考虑生产能力。(2)各类产品的原料是生产回收和非生产回收入厂的废钢铁资源,生产科根据历年的统计资料及99年的计划回收情况,可估算当年的各大类原料的资源情况,从而给出一个资源供应的最大可能值。单位产品资源消耗情况可核定。(3)关于需求量情况。由生产科、经营科根据企业内部生产实际及外部的市场需求状况确定。4.目标函数的确定产品总利润是产品的单位利润与产品品种产量乘积之和.综上,品种优化模型如下:nMaxZ=ΣcjXj(j=1,2,„n)j=1
S.T.资源约束、加工能力约束:nΣAjXj≤(或=)Bj(j=1,„„n)J=1需求约束:Xj≤(或=)Bj(j=1,„„n)2.1.2内部配料优化模型②的建立内供的各品种废钢铁要通过装入料槽送到钢厂,如何组织装槽子即对输出的各类废钢铁进行配料也是生产过程中要考虑的问题,而不是直接将每种废钢铁输送到钢厂,这样既不能满足炼钢工艺的要求,也不符合经济核算上的需要。在满足工艺要求的前提下,尽可能提高或保持槽重,缩短装炉时间和冶炼时间。对内部输出的各种产品的配料进行优化,其主要的理论依据是满足工艺要求,满足操作要求,保证每个料槽的成本最低。1.有关情况分析:(1)根据鞍钢现行转炉炉口直径的大小,槽子形状为一端成斜开口形长方体,其体积为6.75立方米。从工艺上实践表明:若一个料槽中全部装入重型废钢,比如切头,在入炉装料时极易砸坏炉底,若料槽中全部装轻薄料,则需多加几次废钢料,这样将延长加料时间,直接影响冶炼周期,同时发生烧损,将降低产量。根据生产上的实践,槽重保持在14吨最为合适。(2)装料时,不同品种的槽料废钢铁因其堆积密度和单位成本不同而影响槽重和槽料成本③.单纯从提高槽重的角度分析,装槽时应多加入堆积密度高的废钢铁,单纯从降低槽料成本角度考虑,装料时应多加入单位成本低的废钢铁,这正是本配料模型所要解决的问题之一。(3)由于内供各种资源的需求量及资源存量情况的存在,把98年废钢铁资源量按12个月平均得出月均资源情况.2.输出配料模型的建立(1)确定决策变量根据各种内供输出原料的情况,确定以下14个变量X1,X2,„„X14,分别代表料槽中切头、废模、废锭、剪切废钢、重型废钢、中型废钢、轻型废钢、普通包块、碎钢霄、废铁、杂铁、唐麻铁、爆破渣钢、挑选渣钢的投量。(单位为吨)(2)确定目标函数优化料槽中配料实质上是解决了槽重与成本间问题,也就是要在保证槽重和工艺要求的前提下,使槽料成本最低。槽料成本是各类装槽废钢铁与其单位成本乘积之和,即:nMinZ=ΣcjXj(j=1,„„n)j=1(3)约束条件的确定①料槽单重约束。由于生产工艺上的要求,计划料槽单重为C1吨/槽,所以有,X1 X2„„ Xj≥C1②料槽容积约束。料槽容积为C2立方米,装槽时,不应超过其容积,所以有,nΣ1/rjXj≤C2(j=1,„„n)j=1③资源量约束。每个料槽中的资源量:0≤Xi≤Bj(j=1,„„n)2.2安全库存模型③的建立2.2.1安全库存弹性控制模型产生的理论依据本文中,弹性定义为:弹性就是某一特征在一定时期的实际结果相当于其理想水准(亦称均衡标准)的变动程度或波动幅度。在我国的大多数企业中,企业的生产供给活动大多存在着这种弹性,但由于这些企业弹性的非均衡生产供给规律在不同及不同的月份的纵横时间中,其数量表现大小不等而又杂乱无章,而在物料管理中常流于盲目和简单化。因此,引用物理学中的“弹性”概念来构造存储弹性控制模型就更是具有必要性和现实性。其理论上的依据是:1.企业的生产经营活动是一个相互影响相互制约的有机系统组合。就物料管理而言,它的合理运行机制应是:“生产取决于市场(销售),供给服从生产,存储确保供给,采购依据存储。”因此,在产品营销正常情况下,物料的供给、存储、采购经营活动必须相应地服从生产的弹性,使产、供、销三个环节紧密衔接,协调平衡。2.企业在近期或将来生产经营诸要素可能有所发展,但相对于现有基础及管理方式来说相对稳定,一般不会出现异变。同时由于供给与生产密切相关而在数量上表现为正比例关系,生产规律必然代表供给规律,反过来供给规律又在很大程度上反映出生产规律。因此,可以运用有关生产或供给的近期历史统计资料,分析归结出企业呈弹性的非均衡生产(供给)规律,在结合近期将来可能出现影响的有关因素予以修正评测,则可比较准确预见近期未来生产供给的弹性态势,据此规划物料存贮弹性控制纲领,并在实施控制过程中不断及时修正完善。2.2.2安全贮存弹性控制模型的建立存贮弹性控制模型的逻辑思路可表述为:预测生产供给动态→确定合理存贮水平→控制收入(购进)调节存贮。它的基本思路是“以销定产,以产定供,以供定贮,以贮定收”和“对照目标,定期检查,分析症结,控制关键。”具体过程如下:1.某月供应弹性系数,反映该月实际供应量较月均衡供应量的波动幅度。可这样计算:
月均衡供应量=全年实际供应量/12 某月供应弹性系数=该月实际供应量/月均衡供应量2.某月预测供给弹性系数是根据近期三年同月历史统计资料分析整理里求得的一个预测值。在具体求值中,为了消除偏差使预测值更加准确,采用加权平均判定法,即:在三个预分析数值(供应弹性系数)X1,X2,X3,满足关系式X1≤X3≤X2或X2≤X3≤X1且∣X3-X2∣≤∣X3-X1∣,也就是说,若X3为中间值,X2与X3偏近,X1与X3偏远,在进行预测时,视X3为正常数值,X2为较正常数值,X1为非正常数值,那么对X3加权6/12,X2加权4/12,X1加权2/12,因为根据历史经验,一年中通常有六个月正常生产,4个月为较正常,2个月为非正常,所以有:某月预测供应弹性系数=同月正常弹性系数×6/12+同月较正常弹性系数×4/12+同月非正常弹性系数×2/123.确定某月计划供应量
根据计划产量、物耗水平和生产供给弹性分布来计算,有
月均衡计划供应量=全年计划供应量/12某月计划供应量=月均衡计划供应量×该月预测供应弹性系数4.某月预测弹性偏差系实际供应量与计划供应量的离差,它反过来验证某个存贮系统预测及规划的准确度与优化率,也是修正存贮控制目标和依据之一。某种预测弹性偏差=(该月实际供应量/该月计划供应量-1)×100%
=该月计划供应执行偏差量/该月计划供应量×100%5.确定某月末库存量定额某月期末库存量定额系根据近期社会资源状况、交通运输条件等到货保障与及时程度,以及为补给该月后的短期计划供应量而定。其可按此公式计算:nY=∑Xi(I=1,2,„„n)I=1其中,Y为某月末库存量定额;n表示合理存贮周转天数;Xi表示本月之后第i天的计划供应量。确定期末库存定额作为存贮标准有两层意义,一是实际库存量超过定额过大时表明出现了超库存积压;而当远远低于定额时,则表明潜伏着待料停工的危险。因此,在施行控制过程中,应设法使实际存量趋近于库存量定额,两者相差不能太大。与传统的库存量定额方法相比,此办法更能贴近实际状况。6.确定计划收入量、计划购进量为了弥补调节存贮量,使供、贮、收三环节协调平衡而确定的总收入量。某月计划收入总量=该月期末库存量定额+该月计划供应量—上月期末库存量定额一般来说,计划收入总量来源于三个渠道,即来自企业外部的购进量。所以在生产和非生产回收的计划量已经确定之下,为补足计划收入总量的差量部分而求得的购进控制期量。某月计划购进量=该月计划收入量-(该月计划生产回收量+该月计划非生产回收量)在此式中,计划生产回收量可依据成材率计算出;计划非生产回收量具有间发性和非规律性,可依据经验估计。7.计划购进量的调整此过程是一种前馈控制,以便及时纠正偏差,避免偏差积累成患而整个存贮控制奏效的关键改进措施定量化。某月初调整计划购进量=该月计划购进量±上月期末库存量定额执行增减差量若计算值为负时,表明现有存量超额存贮过大,为使存量降至正常水平,故月初调整计划购进量为0。综上1至7过程就是安全存贮的弹性控制模型。
3模型的求解与结果分析3.1生产过程优化模型的求解、灵敏度分析④3.1.1模型求解1.品种产量优化模型的求解。用Office97中的Excel97的规划求解,在表格中分别设立相应的单元格,可得该模型的最优解.2.配料优化模型求解:同样,在EXCEL97的工作表上可得该模型的最优解。3.1.2结果分析1.品种优化模型的结果分析(1)从工作表及运算结果报告上可得最大化的产品品种计划.(2)可看出各种资源的节余量及市场需求量的非饱和量。(3)可看出,生产加工能力状况、市场需求量限制是生产科、经营科通过预测得到的,在建模及求解过程中,它是作为模型外预测值处理的,需要说明的是市场预测工作本身是很重要的,预测方法是否科学,预测值是否准确,对建模及求解结果均有很大影响。(4)求解结果表明,当前的最优解是唯一的。这就是说,根据计算结果所确定的产品品种计划是唯一使总利润达到最大的生产计划,倘若考虑其他目标要求及影响因素,则应添加适当的约束条件重新计算出新的最优方案。2.配料优化模型的结果分析(1)从工作表及运算结果报告上看出,使单槽中成本最低的配料方法。(2)可得出各种资源的使用情况。(3)从极限值报告可得出在目前水平下,调整多装切头、重型废钢、中型废钢是不合适的,在上述原料短缺时,可适当考虑废模、废锭、爆破渣钢,尽管其将导致成本升高。3.1.3灵敏度分析1.品种优化模型的灵敏度分析影响品种优化的主要因素是资源量的变化(bi)和单位利润(cj)的变化。A.资源量bi的变化的影响。资源量变化,带来求解结果的变化.同样也可在Excel97下求解.B.目标函数系数(即单位利润cj)的变化对利润的影响由于各种废次材资源价格受钢材市场的影响必然会很大。同样可在Excel97下求解。此时品种结构发生变化,总利润也发生变化。2.配料优化模型的灵敏度分析同样,配料优化模型也受资源(bi)和单位利润(cj)的变化影响。A.资源量(bi)的变化情况:同样可得求解结果。在单重体积不变的情况下,增加其他原料的投量,成本是可以降下来的。B.目标函数系数(cj)的变化对目标函数的影响由于内部供料同样也受市场价格的影响,其必然对槽料的成本产生影响。3.1.4经济效益分析1.产品品种优化模型的经济效益分析 通过观察模型求解结果,我们认为最优方案的效益是可观的。2.配料模型的经济效益分析同样,通过观察模型的求解结果,若采取其它资源代替切头,每槽可节约一定的价值。3.2安全库存模型求解与分析3.2.1安全库存模型求解.由2.2.2所描述的模型的各步,在Excel97上设计、输入公式,可逐步求解:本文所利用的数据为企业近三年的数据,并设计出供应弹性系数计算表和弹性控制计算表。从上表结果看出,由于受企业内部设备大修安排和市场需求的影响,使企业周期性地出现在每年一、二季度处于供给高峰,三、四月属于供给低谷。也可以看出,目前情况下期末库存定额与期末实际库存量之间差值就是超储那一部分。因此,要想达到压缩库存的目的,必须把超储的那一部分废钢铁逐渐销售出去。在目前的市场条件下,全国废钢铁市场是需求大于供给,销售上可行的。理想的库存量控制在定额执行偏差量为零,亦期末库存定额等于期末实际库存量,不过这在实际是不易做到的。实际中,依据经验,合理的库存量应控制在定额执行偏差量的数量在+2000— 3000吨左右。3.2.2经济效益分析采用上述模型后,在经济上是可观的。一是它可减低采购成本,二是可降低存储成本。若不采用此类库存控制措施,库存就会占用大量的资金,包括废钢铁的本金、利息、场地费、管理费等各种库存维持费用,废钢铁还会发生损失等,减少企业投资的机会。同时,企业生产经营中存在的问题也被掩盖。3.2.3优化方案的综合分析从上面的两个模型结果看,它们是我们厂生产系统的两个重要的子系统,通过对生产方案的优化,可取得巨大的经济效益。产品品种优化模型是在现有的资源状况、现有的产品品种、现有的工艺设备加工能力、现行的市场需求状况的基础上进行求解的,它主要适用于中短期计划,是用来对的生产计划进行安排,也可以用来对季度、月份的生产计划进行安排,但必须要搞清各种约束条件的限制值;配料优化模型是在固定的料槽容积、工艺要求的单重、及各种资源量的基础上进行计算的,通常,在炼钢转炉没有重大的改造的情况下,料槽也是一项固定资产,其容积是不变的,同样工艺要求的单重变化可能性不大,那么主要是各种资源量的限制值在变化;安全库存控制模型主要是以历史上的数字运用统计规律来预测每年、每月的库存量的,它主要是针对需求(鞍钢生产)的季节性变动的特点来计算的,笔者认为不妨在使用Excel97中的趋势分析曲线,比如线性模型、移动平均曲线等,在图表上进行预测,读出数据,用这些数据与弹性控制模型的计算数据相比较,如果差距很大则需要对数据进行修正,这样使预期库存控制更加贴近实际值。在实际应用上,是可行的。因为在目前,我们的生产系统在理论上、实践上并没有切时可行的科学方法,一切操作是凭经验的估计。如果按模型的计算制定生产计划,用以指导生产,在技术上、组织是没有障碍的。在设备的使用上,也能满足需要。
4建议与对策4.1生产系统运行中存在的问题1.入厂原料常出现分类不准确。2.生产系统的各种数据的不准确性、不统一性,造成决策数据与实际数据有一定的差异。3.制定生产计划的不及时与生产组织的随机性。4.生产计划执行的偏差。5.各种原料消耗定额与工艺耗时定额尚需进一步核定。6.本文所采纳的数据大多数是鞍钢改造集中时期的数据,其波动性较大,伴随改造的结束,生产系统运行逐渐稳定,各项数据更贴近实际。4.2对策和建议4.2.1加强生产运作管理⑤⑥1.重视并制定好生产计划工作。2.生产系统应是整个企业降低成本和增加利润的中心。3.合理控制好库存量。建议本预期存贮弹性控制模型按下图实施,这些环节构成一个前馈控制闭环系统
执行评价
库存前馈控制闭环系统图
4.搞好各工艺的设备管理。4.2.2为执行外销品种计划和为降低库存而大力开展市场营销活动4.2.3生产战略研究是企业战略的重要组成部分⑦4.2.4注重生产信息系统的开发应用目前的计算机的作用未得到充分的发挥,应建立我厂的生产管理信息系统,包括:生产计划、成本分析、输出槽料配比、库存控制、销售管理等部分。其具体途径只须建立企业内部局域网。在系统未开发之前,笔者建议使用现行的Excel97中的内置模板上各类表格,可将之修改,即可使用。本文上述的优化模型现可作为生产系统的管理决策的主要方法和手段,只须调整相应的参数。
5结论本文应用的规划模型具有适应能力强,计算技术简单,已成为现代管理中应用最广、成效最好的数量方法。本文的优化模型的应用主要有以下几个特点:1系统优化性。生产系统优化是根据经济上的合理原则与实际可行原则确定的优化方案。它的评价方法是:外销产品全部售出,保证内部生产需求,并使输出槽料成本最低、库存合理,但必须在整个生产系统控制中辅以例外管理来达到灵活机动。2合理的规划性。本生产系统优化研究是对系统的主要要素的数量规划,在很大程度上融入了动态规划、滚动计划、目标管理等方法。3有效控制性。本文生产系统优化研究对外销、存贮、收入、内供等期量标准的确定规划都是建立在生产供给势态科学预测的基础上,所以在执行中比较接近企业的生产实际,即使出现偏差,也可提高前馈控制及时调整期量标准,采取控制关键的改进措施。而且,该优化研究可在新一里根据企业的生产经营发展及有关因素的变化,做出新的生产系统优化。4灵活变通性。生产系统优化研究可随时依据实际约束的调整,同时还可以移植到废钢铁生产企业、其他类似企业、零售业等中去。5系统条件的特殊性。当然,所有的约束是在理想的状态下进行的,而现场是复杂的,与实际还有一定的差距,比如:向料槽中装如各种废钢铁不超过料槽的容积,有一定的难度,这些问题都有待于我们在实际工作中加以克服,使实际生产系统运行更接近于理论计算,从而取得更大的经济效益。参考文献1.韩大卫.管理运筹学.大连理工大学出版社,1995,92.王国华,李树彬,王冠宝.金属循环工程.中国标准出版社,1997,83.白礼常,任隆育.现代库存控制技术.中国物资出版社,19844.王文献,陈广旭.中文版电子表格软件Excel97.国防工业出版社,1994,45.蒋贵善,王东华,俞明南等.生产与运作管理.大连理工大学出版社,1998,66.施礼明,汪星明.现代生产管理.