生产计划优化系统在石油化工行业的应用.ppt

生产计划优化系统在石油化工行业的应用 中国石油规划总院 王华 2007年8月17日 内容 引言 系统的数学基础 应用软件 模型建立 单厂模型简介 多厂模型简介 国内外石化企业应用现状 引言 引言 传统的生产计划编制方法：企业计划人员依据经验，制定计划。基本没有优化，当原料及产品市场发生变化时，无法在短时间内迅速做出调整。对于生产中的一些瓶颈及能力过剩的情况，很难发现。 现代的生产计划编制方法：基于线性规划理论，建立数学模型，并用计算机对其求解，得出优化结果。实现从原料采购，生产加工到产品销售整个流程上的经济效益优化。 石油化工企业利用计算机技术建立起的生产计划优化系统在最近二、三十年间不断完善和应用。 引言 内容 引言 系统的数学基础 应用软件 模型建立 单厂模型简介 多厂模型简介 国内外石化企业应用现状 线性规划 ★ 建立生产计划优化模型并进行求解，运用的最主要的数学方法是线性规划（Linear Programming, LP）。将石化企业生产过程中的一些变量与系数抽象为线性方程的行与列，加上一些约束条件，形成一个矩阵。 ★ 线性规划的求解方法有Simplex法（单纯形法）、Dual Simplex法（对偶单纯形法）、Primal/Dual Simplex法 (初对偶单纯形法)、Barrier法（阻挡层法）等等。 混合整数规划 ★ 在工厂生产计划的制定过程中，有些问题涉及到的变量是整型的，而不是连续的。例如：最小加工限量问题、批量交易计数、决策问题等等。这类问题称为混合整数规划问题(mixed－integer programming, MIP)。 ★ 求解MIP问题最常用的方法是分枝界限法，这也是商业MIP软件中常用的方法。 ★ 其它的方法，如割平面法。 非线性规划 ★ 如果在计划优化问题中出现的目标函数是非线性的，约束条件是线性的或非线性的，这类问题可以称为非线性规划问题（Nonlinear Programming, NLP）。 ★ 石化企业中非线性问题也比较多，例如在产品调合中，主要产品的调合性质都呈现不同程度的非线性。 ★ 对于简单的性质，可以采用非线性指数方法将性质进行线性化； ★ 对于更复杂的非线性规划问题，主要有以下求解方法：罚函数法、障碍法、序贯线性规划法、序贯二次规划法。 内容 引言 系统的数学基础 应用软件 模型建立 单厂模型简介 多厂模型简介 国内外石化企业应用现状 主要应用软件 Aspen公司PIMS （Processes Industry Modeling System） 采用Windows操作系统，使用线性规划技术，包括物性传递、非线性回归、分布递归等高级应用技术。它主要用于原料选择、产品调合优化、生产计划、库存和供应管理、技术评价、投资计划、确定装置的规模或改扩建等短周期或长期的战略性规划 Honeywell公司RPMS （Refinery and Petrochemical Modeling System） 基于Windows操作环境。采用如下技术：线性规划、混合整数规划、适用于多周期模型的质量跟踪技术、快速递归技术、改进的递归质量计算技术。可以建立单厂模型、多厂模型、多周期模型、多Case模型等。 Haverly 公司GRTMPS ( Generalized Refining Transportation Marketing Planning System) GRTMPS是一种通用于“炼油—运输—市场”生产计划的系统软件。其特点是通用性强、计划活动覆盖面广、数据库驱动、具有分布递归算法等。 内容 引言 系统的数学基础 应用软件 模型建立 单厂模型简介 多厂模型简介 国内外石化企业应用现状 成功案例 建模步骤 ①确定建模系统及建模范围； ②确定模型参数及变量，收集数据； ③寻找关系，确定约束条件； ④确定目标函数，一般是取利润最大。 建模方法 石油化工生产计划优化系统的建模方法（以炼油厂为例）： 按照物料的移动与加工流向可以分为原料的采购、常减压加工装置、二次加工装置、产品调合、产品销售等子模块。对这些子模块进行建模，最后集成为整体的计划优化模型。 常用的建模方法有图形建模与表格建模。 建模方法 ★图形建模，方便直观，但某些复杂的逻辑关系不便用图形表示； ★表格建模，通用的建模方式，各种变量、参数都能容易表达出来； 内容 引言 系统的数学基础 应用软件 模型建立 单厂模型简介 多厂模型简介 国内外石化企业应用现状 单厂模型的业务范围 单厂模型的应用—原油价值分析 原油在炼油企业中所占成本在80-85％以上，原油的价格和质量直接影响到炼油企业的生产效益。通过应用生产计划优化模型，对企业主要加工的原油进行价值分析，计算出每种原油