Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anlage der Grundstoff- industrie, insbesondere einer Gießwalzanlage, mit einem Re- chensystem, wobei mit der Anlage Produkte hergestellt werden, die verschiedenen Produktionsaufträgen zugeordnet sind, wobei mit dem Rechensystem ein Produktionsplan erstellt wird.

Derartige Verfahren zum Betreiben von Anlagen der Grund- stoffindustrie, insbesondere von Gießwalzanlagen, wie auch derartige Anlagen sind allgemein bekannt und vielfach in Be- trieb.

Die bekannten Anlagen sind verfahrenstechnischen Restriktio- nen unterworfen, die sich beispielsweise aus Standzeiten von Teilen der Anlage ergeben. So ist z. B. die Aufteilung des Be- triebes der Gießwalzanlage in einzelne Sequenzen eine Folge derartiger verfahrenstechnischer Restriktionen.

Bei Anlagen, in denen unterschiedliche Produktionsaufträge abgearbeitet werden, ergeben sich auftragsbedingte Restrikti-' onen. Diese Restriktionen, wie z. B. in Gießwalzanlagen, sind z. B. eine erwünschte Stahlmarke oder eine erwünschte Dicke und/oder eine erwünschte Breite des jeweiligen Endproduktes.

Die verfahrenstechnischen und die auftragsbedingten Restrik- tionen führen bekannterweise dazu, dass es sehr schwierig

ist, die Anlage optimal mit unterschiedlichen Produktionsauf- trägen in einem sogenannten Produktionsablauf zu betreiben.

Beispielsweise im Hinblick auf die Auslastung einer Anlage sind die verfahrenstechnischen und die auftragsbedingten Re- striktionen einander nahezu entgegengerichtet, so dass es bisher kaum möglich ist, diesbezüglich einen optimalen Be- trieb mit unterschiedlichen Aufträgen einer Anlage zu errei- chen.

Neben einer manuellen Planung, die nur in stark begrenztem Umfang möglich ist, ist ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der internationalen Anmeldung WO 00/05014 A1 bekannt.

Hier wird durch die Verwendung von einem genetischen Algo- rithmus eine Abfolge von unterschiedlichen Produktionsaufträ- gen in einer Anlage erzeugt. Diesem Verfahren stehen jedoch lange Bearbeitungszeiten und begrenzte Optimierungsmöglich- keiten entgegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben ei- ner Anlage, insbesondere einer Gießwalzanlage, zu schaffen, das einen optimierten Betrieb ermöglicht.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Betreiben einer Anlage, insbesondere einer Gießwalzanlage, zu schaffen, die einen optimierten Betrieb ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 12 ge- löst.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 umfasst fol- gende Verfahrensschritte : a) Erstellen eines Produktionsplans aus einer Mehrzahl von Produktionsaufträgen (Auftragsauswahl).

b) Erstellen einer Reihenfolge der im Produktionsplan hinter- legten Produktionsauftrage, unter Berücksichtigung von verfahrenstechnischen Restriktionen, denen diese Anlage und deren Produktionsaufträge unterliegen (Vorplanung). c) Erstellen eines ablauffähigen Produktionsplans, in dem die verfahrenstechnischen Restriktionen, denen eine Anlage un- terliegt, berücksichtigt werden (Planerstellung). d) Optimierung des erstellten ablauffähigen Produktionsplans.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 12 zum Betrei- ben einer Anlage der Grundstoffindustrie umfasst ein Rechen- system, wobei in der Anlage Produkte hergestellt werden, die verschiedenen Produktionsaufträgen zugeordnet sind, wobei mit dem Rechensystem aus einer Mehrzahl von Produktionsaufträgen ein Produktionsplan erstellt wird, eine Reihenfolge der im Produktionsplan hinterlegten Produktionsaufträge erstellt wird, ein ablauffähiger Produktionsplan erstellt wird, in dem die verfahrenstechnischen Restriktionen, denen eine Anlage unterliegt, berücksichtigt sind, und eine Optimierung des er- stellten ablauffähigen Produktionsplans durchgeführt wird.

Die eingangs dargestellte Problematik wird nunmehr nicht wie beim Stand der Technik durch manuelle Vorgabe oder durch den Einsatz von einem genetischen Algorithmus, sondern erfin- dungsgemäß in Form von Verfahrensschritten der Auftragsaus- wahl, der Vorplanung, der Planerstellung sowie einer Optimie- rung gelöst. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, dass diese Verfahrenschritte eine wesentlich kürzere Bearbeitungsdauer beanspruchen, sowie eine verbesserte Planungsqualität, die sich auf das verwendete Verfahren zurückführen lässt, erzie- len.

In der Auftragsauswahl wird ein Produktionsplan erstellt, der sich aus einer Mehrzahl von Produktionsaufträgen zusammen- setzt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Auftragsauswahl liegt ge- mäß Anspruch 2 darin, dass die Auswahl der Produktionsaufträ- ge, welche in den Produktionsplan aufgenommen werden, in Ab- hängigkeit von wirtschaftlichen und technischen Kriterien er- folgt. Solche wirtschaftliche und technische Kriterien können unter anderem Liefertermine der Fertigstellung des Produktes, Qualitätsangaben sowie technische Angaben, wie z. B. bei Gieß- walzanlagen über Breite und Dicke des Endproduktes, sein.

Ziel der Vorplanung ist es, eine Reihenfolge der im Produkti- onsplan hinterlegten Produktionsaufträge unter Berücksichti- gung möglichst vieler Restriktionen zu erstellen. Bei der Vorplanung wird der bei dem Übergang von einem Produktions- auftrag zu dem nächsten Produktionsauftrag entstehende ver- fahrenstechnische Aufwand berechnet. Es wird eine Reihenfolge der ausgewählten Produktionsaufträge bestimmt, bei der der auftretende Aufwand möglichst gering ist. Die Ermittlung die- ses Aufwands wird in Abhängigkeit von verfahrenstechnischen Restriktionen, den eine Anlage unterliegt, ermittelt.

Aufgabe der Planerstellung ist es, aus der Vorgabe der Vor- planung einen ablauffähigen Produktionsplan zu erstellen. Die vorgegebene Reihenfolge, welche in der Vorplanung ermittelt wurde, bleibt in der Planerstellung bestehen, jedoch werden, um verfahrenstechnische Restriktionen der Anlage einhalten zu können, eventuell weitere Produkte eingefügt. Bei der Planer- stellung werden alle Restriktionen, die bei einer Anlage be- stehen, bei Gießwalzwerken z. B. die Walzenlaufleistung, be- rücksichtigt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 5 wer- den zusätzlichen Produkte aus Produktionsaufträgen ausge- wählt, die zuvor bei der Auftragsauswahl nicht ausgewählt wurden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungs- gemäßen Verfahren werden, sofern keine Produkte mehr aus be-

stehenden Produktionsaufträgen vorhanden sind, die zusätzli- chen Produkte aus von der Produktion unabhängigen Aufträgen ermittelt. Als von der Produktion unabhängige Aufträge werden nach Anspruch 6 gesehen : a) Produkte von Produktionsauftragen, die erwartet werden. b) Produkte von immer wieder d. h. kontinuierlich auftreten- den Produktionsauftragen. c) Produkte, die keinem der zuvor genannten Aufträge zuge- hören.

Bei der Optimierung werden Stellen in der Planerstellung i- dentifiziert, die weiteres Optimierungspotential aufweisen.

Im Wesentlichen sind dies alle Stellen in einem Produktions- plan, an denen zusätzliche Produkte von unabhängigen Produk- tionsaufträgen eingeplant worden sind. Um diese Produkte zu vermeiden, wird die ursprüngliche Auftragsauswahl so beein- flusst, dass hier auf eine Verbesserung gehofft werden kann.

Für diese neue Auftragsauswahl wird die Vorplanung und die Planerstellung erneut ausgeführt. Anschließend wird das Er- gebnis nach der Optimierung mit dem Ausgangsergebnis vergli- chen. Ist das optimierte Ergebnis, unter dem in der Vorpla- nung und Planerstellung ermittelten Aufwand, günstiger, wird dieses Ergebnis als neuer Produktionsplan verwendet. Ein al- ternatives Vorgehen ist, dass in dem Schritt der Optimierung auch lokale Verschlechterungen von einzelnen Anlagenteilen in Kauf genommen werden dürfen, um zu einer besseren Gesamtlö- sung zu gelangen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, dass bei der Optimierung der Planerstellung auch ein Löschen von min- destens einem Produktionsauftrag berücksichtigt ist.

Vorteile einer solchen Vorgehensweise (mit Auftragsauswahl, Vorplanung, Planerstellung und Optimierung) ist, dass sämtli- che Restriktionen, die sich auf die Abfolge zweier Produkte bezieht, direkt durch die Vorplanung behandelt werden können.

Damit ist die Planung, für mögliche Anforderungen durch wei- tere Restriktionen, in hohem Maße flexibel.

Ein weiterer Vorteil einer solchen Vorgehensweise ist, dass sie für verschiedene Ausprägungen der Produktionsplanung, wie z. B. der regulären Planung, der Notfallplanung und auch der Restplanung, anwendbar ist.

Als reguläre Planung ist ein Produktionsplan zu sehen, wel- cher über einen vordefinierten Zeitraum erstellt wird, und bei dem sowohl Durchsatzrestriktionen als auch verfahrens- technische Restriktionen und Qualitätsrestriktionen berück- sichtigt werden.

Bei der Notfallplanung werden zusätzlich zu den Restriktionen der regulären Planung noch weitere Restriktionen berücksich- tigt. Treten technische Störungen in der Anlage auf oder kön- nen Teile der Anlage die technischen Vorgaben nicht erfüllen, so wird eine Umplanung mit eventuell eingeschränkten Ressour- cen oder geänderten Randbedingungen vorgenommen.

Bei der Restplanung wird eine Reihenfolge von Kundenaufträgen für einen Produktionsplan vorgegeben, d. h. die Schritte der Auftragsauswahl und der Vorplanung werden manuell durchge- führt. Die weiteren Schritte, wie in der Planerstellung und in der Optimierung beschrieben, werden durchgeführt.

Im Folgenden sind Anlagenrestriktionen, insbesondere bei Gießwalzanlagen, aufgeführt, welche bei der Vorplanung und bei der Planerstellung berücksichtigt werden : a) Stahlerzeugung : Schmelzengewichte, Schrottmengen je Schmelze, Bearbeitungszeiten, b) Strangguss : Kokillendimensionen, Gießgeschwindigkeit, Rahmengruppen, Breitenverstellgeschwindigkeit, Rüstzei- ten, Schrottmengen je Gießsequenz, c) Tunnelofen : Bearbeitungszeiten

d) Warmwalzstraße : Walzenlaufleistungen an Wärmbändern, Di- ckensprungrestriktionen, Breitenrestriktionen, Zwischen- walzenwechsel, e) Synchronisationsrestriktionen : Breiten-und Dickensyn- chronisation bei mehreren Produktionslinien, die durch Restriktionen an der Walzstraße bestimmt sind, Restrik- tionen der Rüstzeiten am Strangguss, f) Auftragsrestriktionen : Einplanungsgrenze bezüglich der Walzenlaufleistung, Planheitseinschränkungen, Breiten- verstellung, g) einzuplanende Stillstandszeiten der einzelnen Aggregate.

Auf diese Weise können alle Anlagen, bei denen beim Übergang von verschiedenen Prozessabläufen Restriktionen bestehen, be- schrieben und bewertet werden. Abhängig von dieser Bewertung wird nun der verfahrenstechnisch günstigste Produktionsplan erstellt.

Die Erfindung sowie weitere Vorteile und Details werden im Folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungs- beispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : FIG 1 Ein Blockdiagramm eines Einstrang-Kompaktwalzwerkes, FIG 2 ein Blockdiagramm eines Zweistrang-Kompaktwalzwerkes, FIG 3 ein Blockdiagramm eines Kompaktwalzwerkes mit zweifa- cher Gießanlage, FIG 4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anlage, FIG 5 ein Beispiel für eine verfahrenstechnische Aufwands- beurteilung der Vorplanung bei einem Gießwalzwerk In den FIG 1 bis 3 ist eine Anlage der Grundstoffindustrie (Gießwalzanlage) 1 in verschiedenen Ausprägungsformen darge- stellt. Die Gießwalzanlage 1 besteht aus einem Anlagenbereich der Stahlwerkserzeugung, dem Stahlwerk 2, der Gießanlage 6 und der Walzanlage 9. In dem Stahlwerk 2 ist mindestens ein

Elektroofen 3 vorgesehen, der mit Schrott beschickt wird. In dem Elektroofen 3 wird der Schrott geschmolzen. Dem Elektro- ofen 3 ist jeweils ein Pfannenofen 4 nachgeordnet. Dem Pfan- nenofen 4 ist eine Vakuumentgasung 5 nachgeordnet, mit der der Stahl in Abhängigkeit von einer erwünschten Stahlmarke entgast wird. Danach folgt eine Gießanlage 6, mit der der Stahl zu Brammen gegossen wird. Die Gießanlage 6 ist hier in Form von einem Drehturm 7 und einem nachgeordneten Strangguss 8 dargestellt. Je nach technischer Auslegung unterscheidet man bei dem Strangguss zwischen einer einsträngigen bzw. zweisträngigen Ausführung. Der Gießanlage 6 ist eine Walzan- lage 9 nachgeordnet. Die in dem Strangguss 8 aus Stahl er- zeugten Brammen werden anschließend in den Ausgleichsofen 10 geführt. Innerhalb des Ausgleichsofens 10 können diese Bram- men zumindest kurzzeitig gepuffert werden und es ist auch ein Vorziehen einzelner Brammen möglich. Nach dem Ausgleichsofen 10 werden die Brammen der Warmwalzstraße 11 zugeführt. In der Warmwalzstraße 11 werden die Brammen mehrfach durch Walzen- paare hindurchgeführt und dadurch in ihrer Dicke reduziert.

Der Warmwalzstraße 11 folgt häufig eine Kaltwalzanlage, mit der die Brammen einer weiteren Dickenreduktion unterzogen werden. Diese Kaltwalzanlage ist in den Ausführungsbeispielen FIG 1 bis FIG 3 nicht dargestellt.

In den FIG 1 bis 3 sind, wie bereits erwähnt, verschiedene Ausprägungen von Gießwalzanlagen dargestellt. Je nach Ausprä- gung einer solchen Gießwalzanlage sind verschiedene Arbeits- abläufe möglich oder notwendig.

Die beschriebenen Anlagenteile einer Gießwalzanlage 1 besit- zen jeweils bestimmte Standzeiten. So muss z. B. der Strang- guss 8 einer Gießanlage 6 nach einer bestimmten Menge von durchgeführtem flüssigen Stahl gereinigt, angewärmt und gege- benenfalls auch teilweise erneuert werden. Bei der Warmwalz- straße 11 einer Walzanlage 9 müssen nach einer bestimmten ge- walzten Längen von durchgeführten Brammen die Walzen erneuert werden. Dieser Vorgang wird als Walzenwechsel bezeichnet.

FIG 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels ei- ner erfindungsgemäßen Anlage. Der Auftragsspeicher 12 setzt sich aus bestehenden Produktionsaufträgen 13 und unabhängigen Produktionsaufträgen 14 zusammen. Unter bestehende Produkti- onsaufträgen 13 sind alle Produktionsaufträge zu sehen, wel- chen eine Bestellung von Dritten zugrunde liegt. Unabhängige Produktionsaufträge 14 sind Aufträge, deren keine Bestellung von Dritten zugrunde liegen. In der Auftragsauswahl 15 wird abhängig von wirtschaftlichen und technischen Kriterien, wie z. B. von Lieferterminen und/oder von einzuhaltenden Quali- tätsvorschriften, eine Menge von Produktionsaufträgen aus dem Auftragsspeicher 12 der bestehenden Produktionsaufträge 13 ausgewählt. Die Auswahl der Produktionsaufträge sowie die Be- reitstellung der Produktionsaufträge erfolgt über die Verbin- dung 16. Die ausgewählte Menge von Produktionsaufträgen wird der Vorplanung 17 übergeben. In der Vorplanung 17 wird eine Reihenfolge der im Produktionsplan hinterlegten Produktions- aufträge unter Berücksichtigung möglichst vieler Restriktio- nen erstellt. Hierbei wird der bei dem Übergang von einem Produktionsauftrag zu dem nächsten Produktionsauftrag entste- hende verfahrenstechnische Aufwand berechnet. In der Vorpla- nung 17 wird eine Reihenfolge der ausgewählten Produktions- aufträge bestimmt, bei der, der auftretenden verfahrenstech- nische Aufwand möglichst gering ist. Die von der Vorplanung 17 ermittelte Reihenfolge der Produktionsaufträge wird der Planerstellung 18 übergeben. Aufgabe der Planerstellung 18 ist es, aus der Vorgabe der Vorplanung 17 einen ablauffähigen Produktionsplan zu erstellen. Die vorgegebene Reihenfolge, welche in der Vorplanung 17 ermittelt wurde, bleibt in der Planerstellung 18 bestehen, jedoch werden, um verfahrenstech- nische Restriktionen der Anlage einhalten zu können, eventu- ell weitere Produkte eingefügt. Diese zusätzlichen Produkte werden als Füllprodukte bezeichnet. Vorzugsweise werden diese Füllprodukte aus bestehenden Produktionsaufträgen 13 ausge- sucht. Werden in dem Auftragsspeicher 12 keine geeigneten be- stehenden Produktionsaufträge 13 identifiziert, so werden die

Füllprodukte aus den unabhängigen Produktionsaufträgen 14 er- mittelt. Die Auswahl der Füllprodukte erfolgt über die Ver- bindung 19. Der in der Planerstellung 18 erstellte ablauffä- hige Produktplan wird an die Optimierung 20 übergeben. Bei der Optimierung 20 werden Stellen im Produktionsplan identi- fiziert, die weiteres verfahrenstechnisches Optimierungspo- tential aufweisen. Im Wesentlichen sind dies alle Stellen in einem Produktionsplan, an denen zusätzliche Produkte, so ge- nannte Füllprodukte, zusätzlich aufgenommen wurden. Um diese Füllprodukte zu vermeiden, wird die ursprüngliche Auf- tragsauswahl so beeinflusst, dass hier auf eine Verbesserung gehofft werden kann. Diese Optimierung erfolgt über die Ver- bindung 21 auf den Auftragsspeicher 12. Hierbei werden über die Verbindung 21 neue bestehende Produktionsaufträge 13 aus- gewählt oder auch bereits ausgewählte Aufträge wieder ge- löscht. Anschließend wird die neue Auswahl über die Verbin- dung 22 der Vorplanung 17 übergeben, und die Schritte der Vorplanung 17 und der Planerstellung 18 wiederholt. Danach wird das Ergebnis der Planerstellung 18 der Optimierung 19 übergeben und mit dem Ausgangsergebnis vor der ersten Opti- mierung verglichen. Ist das optimierte Ergebnis, unter dem in der Vorplanung und Planerstellung ermittelten Aufwand, guns- tiger, wird dieses Ergebnis als neuer Produktionsplan verwen- det. Wird in der Optimierung 20 keine Verbesserung mehr fest- gestellt, so wird der erstellte Produktionsplan über die Ver- bindung 23 für die Produktion frei gegeben.

FIG 5 zeigt ein Beispiel einer verfahrenstechnischen Auf- wandsbeurteilung der Vorplanung 17 bei einer Gießwalzanlage 1. Der Aufwand (al, a2) 24, wobei al als Produktionsauftrag 1 und a2 als Produktionsauftrag 2 bezeichnet werden, berechnet sich aus einer Menge von Aufwendungen 26,27,28,20 und 30, welche verfahrenstechnische Restriktionen darstellen. 26 zeigt den Aufwand der durch eine Dickenänderung bei dem Über- gang von Produktionsauftrag 1 auf Produktionsauftrag 2 ent- steht. 27 zeigt den Aufwand der durch den Einsatz von Füll- produkten entsteht. Diese Füllprodukte sind notwendig, um ei-

nen zulässigen Dickensprung zu erhalten. 28 zeigt den Aufwand der durch einen Walzenwechsel entsteht. Ein Walzenwechsel kann abhängig von Walzenlaufleistungen bestimmt werden. 29 zeigt den Aufwand der durch den Einsatz einer neuen Schmelze entsteht. Der Einsatz einer neuen Schmelze wird dann notwen- dig, wenn in Abhängigkeit von unterschiedlichen Produkten verschiedene Stahlmarken gefordert werden. 30 zeigt den Auf- wand der bei der Überschreitung von Planheitsgrenzwerten ent- steht.

Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens ist es damit möglich, schnell und einfach den verfahrenstechnischen Aufwand bei dem Übergang von einem Produktionsauftrag 1 auf einen Produkti- onsauftrag 2 zu bestimmen. Je nach Anlagenvariante ist eine schnelle und effektive Anpassung zur Berechnung des verfah- renstechnischen Aufwandes, durch Hinzufügen bzw. Löschen ei- nes verfahrenstechnischen Aufwandes, welcher in Abhängigkeit von Anlagenrestriktionen ermittelt wird, möglich.