鋼鐵制造系統(tǒng)環(huán)境邊界形態(tài)與物質(zhì)能量代謝行為的系統(tǒng)演化.pdf

1、論文以國家自然科學(xué)基金“基于輔料資源運行特性的鋼鐵綠色制造系統(tǒng)集成運行模式研究(70971102)”、國家科技支撐計劃項目“制造企業(yè)生產(chǎn)過程綠色規(guī)劃與優(yōu)化運行技術(shù)(2006BAF02A03)”、湖北省教育廳科學(xué)研究計劃項目“煉鐵生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)境邊界類生命組織形態(tài)研究(Q20121104)”和湖北省高等學(xué)校優(yōu)秀中青年科技創(chuàng)新團隊計劃項目“鋼鐵制造系統(tǒng)綠色優(yōu)化方法及其支持技術(shù)(T201102)”為依托，在借鑒綠色制造系統(tǒng)工程學(xué)、工程演化論和人工

2、生命科學(xué)等前沿領(lǐng)域研究成果的基礎(chǔ)上，對鋼鐵制造系統(tǒng)面臨的資源環(huán)境問題及應(yīng)對這些問題的工藝措施、技術(shù)方法和理論基礎(chǔ)，進行了深入而具有創(chuàng)新性的探索研究。
　　鋼鐵制造系統(tǒng)在其復(fù)雜的系統(tǒng)環(huán)境邊界上與自然生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生大規(guī)模的物質(zhì)能量代謝行為，并在外界環(huán)境的約束和刺激下觸發(fā)更具環(huán)境適應(yīng)性的系統(tǒng)演化行為。論文將鋼鐵制造系統(tǒng)作為非碳物質(zhì)載體的人工生命形態(tài)，研究其物質(zhì)能量代謝行為在環(huán)境邊界上的形態(tài)特征與耦合機理，利用基于工藝子系統(tǒng)Agent的人工

3、生命建模方法，建立鋼鐵制造系統(tǒng)物質(zhì)能量代謝行為的系統(tǒng)演化模型，揭示鋼鐵制造系統(tǒng)物質(zhì)能量代謝的系統(tǒng)演化行為及其基本規(guī)律。
　　1.通過解析鋼鐵制造系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工藝流程，對鋼鐵制造系統(tǒng)中普遍存在的動態(tài)遞階環(huán)境邊界形態(tài)進行數(shù)學(xué)描述，建立各工藝子系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)能量代謝行為規(guī)則。
　　2.根據(jù)物質(zhì)能量代謝平衡的基本原則，研究基于時間工藝流程和空間遞階結(jié)構(gòu)的環(huán)境邊界耦合機理，建立各工藝子系統(tǒng)及與自然生態(tài)系統(tǒng)之間物質(zhì)能量代謝行為的外部

4、規(guī)則。
　　3.基于對鋼鐵制造系統(tǒng)環(huán)境邊界形態(tài)的解析與耦合，通過對物質(zhì)能量代謝內(nèi)外部行為規(guī)則的數(shù)學(xué)描述，設(shè)計基于噸鋼能值、噸鋼無效能值和噸鋼環(huán)境排放的鋼鐵制造系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性指標與系統(tǒng)演化方向，利用基于工藝子系統(tǒng)Agent的人工生命建模方法，建立鋼鐵制造系統(tǒng)物質(zhì)能量代謝行為的系統(tǒng)演化模型。
　　4.借助非受控排序遺傳算法等人工生命演化算法對該模型進行求解，獲取資源環(huán)境效益最優(yōu)的物質(zhì)能量代謝行為向量，揭示鋼鐵制造系統(tǒng)物質(zhì)能量代謝

5、行為的系統(tǒng)演化規(guī)律。
　　5.將鋼鐵制造系統(tǒng)演化模型中的物質(zhì)能量代謝行為與我國東部地區(qū)某重點國有鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行對比分析和實證研究，驗證系統(tǒng)演化模型的正確性和有效性。
　　論文研究揭示了鋼鐵制造系統(tǒng)在物質(zhì)能量代謝行為方面與自然生態(tài)系統(tǒng)的相似性和差異性，探索了鋼鐵制造系統(tǒng)物質(zhì)能量運行的基本規(guī)律，討論了不同的系統(tǒng)演化方向?qū)︿撹F制造系統(tǒng)物質(zhì)能量行為的影響作用，研究結(jié)論可以為實現(xiàn)鋼鐵制造系統(tǒng)物質(zhì)能量資源的優(yōu)化控制和高效