随着我国钢铁企业的飞速发展,其面临着的成本、能耗和环境污染等各方面压力与日俱增。一方面,仅从局部探讨节能、降本、减排问题,显然不够全面,无法实现全局的优化。另一方面,现有的系统节能理论主要围绕着“载能体”和“系统”两个基本概念展开,提出了基准物流图、e-p分析法等重要的研究方法,为钢铁企业的节能研究做出了重大贡献。为了进一步揭示钢铁企业的运行规律,也是对系统节能理论的完善与补充,本文结合图论的基本概念和钢铁企业能流物流基本理论,提出了钢铁企业三维混合建模与集成一般方法和路径。首先,阐述基于图论的钢铁企业网络拓扑结构的基本描述方法,阐明“点”和“线”是构成复杂钢铁企业系统的两个最基本组成元素,并对“点”、“线”和“点线集”的含义及其之间的关系进行的详细描述;其次,在对能流物流定义的基础上,重新梳理了钢铁企业能流物流的基本理论,并建立了钢铁企业“点”、“线”和典型“点线集”结构的基本能流物流模型。同时重新定义或提出了,可以表征能流和物流的特征物理量(包括流量、流构、流性、流径等);第三,在对某钢铁企业系统的生产工艺和生产数据(包括能流数据和物流数据)调研的基础上,对其典型生产单元或关键设备(即“点”)的能流物流进行解析,获得相应的解析结果,为混合建模与集成提供基础数据和建模依据;第四,在流量、流性等表征能流和物流特征的物理量描述基础上,利用解析结果和基础数据对“点”和“线”的基本运行特性进行分析。分析表明,“点”的物流流量波动会导致其能流也随之变化,进而会影响能耗、成本等目标。且由于钢铁企业某些“点”中存在断续流现象(特别是在钢后系统),能耗、成本等在其产品上,还表现出了可分摊性的特点。同时,通过对解析结果进行偏相关分析可知,各能流物流输入参数对研究目标(能耗、成本等)的影响程度并不相同,即不同参数对目标的贡献率具有差异性。除此以外,对于“线”来说,还表现出了另外一种非常重要的特性,即质量和能量上的衰减特性。此外,文中还对以上能流和物流在“点”和“线”上的运行特性进行了案例研究。最后,本文指出了钢铁企业在空间、目标和方法上具有混合集成的特性。因此,本文提出以钢铁企业网络拓扑结构描述为基础,以能流物流为研究手段,以其研究对象(即空间)、研究目标和研究方法为切入点,揭示钢铁企业三维混合建模与集成的本质,并提出其一般的分析步骤与研究路径。在此基础上,对某企业主生产系统的能耗优化和铁钢比对成本的影响规律进行了案例研究。与以上各步骤相对应,本文分别建立了能流物流的解析模型、“点”和“线”的运行特性分析模型,以及区域(“点线集”)能耗和成本优化模型,实现了钢铁企业系统的混合建模与集成。以某钢铁企业区域(“点线集”)能耗和成本优化模型及其案例分析为例说明,在企业网络拓扑结构一定的情况下,以各“点”预测模型为基础,优化其流量和流性,即根据生产计划,合理的安排各生产单元输入物流结构和输出产量,可降低其能耗、成本等。通过对钢铁企业系统的分析,本文实现了钢铁企业复杂系统的混合建模与集成,并建立了通用建模方法,为钢铁企业系统的研究提供一种新的解决思路。