（工商管理专业论文）济南炼化气体资源优化利用研究.pdf

河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 i 济南炼化气体资源优化利用研究济南炼化气体资源优化利用研究 摘摘 要要 随着能源资源的日益紧张和世界各国经济增长的需求， 近几年国际石油价格出现了 强劲上涨。国内的经济也保持持续快速增长，受宏观经济的带动，对各种石化产品的需 求持续高速增长。目前国内的原油价格已和国际原油价格接轨，导致石化企业原料成本 大幅提高，出现严重亏损局面，迫使企业需要不断对现有产品进行结构优化，多产效益 产品，增加经济效益。产品结构的变化必然带来企业内部原有生产加工装置同中间产品 之间的结构性矛盾。 而国内大型石化企业生产管理正处于沿用计划经济时代的管理方式 向国外先进管理方法的转型期，随着经济全球化的到来和国际竞争的加剧，我国石化产 业多年积累下来的企业结构集中度低、 布局分散、 产品结构不合理、 科研开发能力薄弱、 技术与装备和生产工艺比较落后、体制与管理机制落后等问题，使得生产控制决策缺乏 足够的科学依据，导致企业经济效益没有最优化，造成人力、物力和财力资源的浪费， 生产运营管理在石化企业管理中的运用具有巨大的潜力。 本论文针对济南炼化在产品结构调整、 优化产品结构导致气体资源大幅增加的情况 下，出现的产品结构性矛盾，合理分析和计划生产资源，通过成本分析、多产效益产品 优化生产方案， 在企业资源存在差异化的情况下， 优化资源的配置， 以得到最大的效益。 通过管理方法指导企业生产管理进行决策，可以扭转生产决策不够科学的局面，促使企 业经济效益实现最优化，实现精细化管理，改变粗放式管理带来的资源浪费。 通过基本的经济分析方法建立优化运营管理方案，优化气体资源的生产方案，使炼 油厂在液化气通过精馏过程分离得到产品的生产过程中， 增加的收入和其动力消耗成本 的差值达到最大，产生最佳效益。而根据线性规划法、边际贡献分析法等经济分析方法 所得到的优化参数则作为生产操作的最佳参数， 经过现场技术人员的认真分析后进行实 施，实现生产优化。 利用基本的经济分析方法，在炼油厂的运营管理工作中简洁、准确和直观，易于调 整和优化，能够及时根据产品价格、生产条件的变化进行优化，是现场运营管理工作的 较佳工具。通过优化方案的实施运行，合理增加消耗提高异丁烯的利用率，增加了产品 的产量，生产效益达到了最大，异丁烯利用率较上年同期有较大幅度的上升，而增加化 工丙烷和轻碳四等新产品的外销，实现产品市场细分，也提高了气体产品的经济效益， 减少了滞销产品的产量。 关键词：关键词：石化行业，资源利用率，线性规划，边际贡献分析法，异丁烯 河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 ii research on optimized utilization of liquefied petroleum gas resources for jinan refinery abstract with the increasing tension in energy resources and demand of economic growth in the world, the international oil prices have a strong rise in recent years. driven by macroeconomic, chinese economy has maintained a sustained rapid growth. the needs of various petrochemical products maintained rapid growth. that the current domestic oil prices and international crude oil prices have convergence lead petrochemical enterprises substantial increase in the cost of raw materials and serious losses. that forced the enterprises to continuously optimize the structure of existing products, the productive efficiency of products and increase economic efficiency. products will inevitably bring about changes in the structure of the original production and processing enterprises within the device with the intermediate product between the structural contradictions. the large-scale petrochemical enterprises are in production and management using the planned economy era, to the management of foreign advanced management methods of transition, with the advent of economic globalization and international competition intensifies. chinas petrochemical industry accumulated over the years on low corporate structure, scattered layout, product structure is irrational, weak research and development capabilities, technology and equipment and production technology is relatively backward, system and management mechanism behind, such issues make production control decision-making lacked of adequate scientific basis. this lead the economic efficiency not be optimized and waste of labor, material and financial resources. production operations management has tremendous potential in the petrochemical enterprises. against jinan refinerys product of structural contradictions in structural adjustment and optimize the product mix led to a substantial increase gas resources under the circumstances, this paper reasonable analysis and plans to productive resources. through cost analysis and optimize the productive efficiency of product production program, optimizing resource allocation could get the greatest benefits under the differences of enterprise resource 河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 iii circumstances. guiding enterprises thought management methods, production and management decision-making can produce enough to reverse the situation of science, to achieve optimal economic efficiency of enterprises and refinement of management, extensive management changes in the waste of resources. through the basic economic analysis establishes optimized operation and management programs and optimizes the resources of the gas production program, increased revenue and cost of its power consumption to maximize the difference, refinery produce the best efficiency thought liquefied gas in isolated by distillation process in the course of production. according to linear programming and the marginal contribution to the analysis methods, the optimization of production parameters is implemented as the best operating parameters after the technical staff at the scene analysis carefully to get to production optimization. it is concise, accurate and intuitive and easy to adjust or optimize that using of basic economic analysis in the operation of refineries in the management. it can be optimized in time according to product prices and change of production condition. it is a better tool for management. by optimizing the implementation of the program run, a reasonable increase in consumption increases the utilization of isobutylene, the refinery get an increase of the output of products, production efficiency to achieve the greatest. isobutene utilization over the same period has greatly increased. increasing chemical propane or light c4 for export achieve the product market segmentation. it will also improve the profit of the gas products and decreases of unsalable products production. keywords: petrochemical profession, using of resource rate, line programming, isobutene 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公 开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人 和集体，均己在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：喀凋i 书 日期：沙矿彦夕、嘭 关于学位论文版权使用授权的说明 本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。同意如下各项内 容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和 电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索 以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者 机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的 部分或全部内容用于学术活动。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 导师签名： 艺? 拜 专参 日期：一多夕多驴 日期：刎厶i 河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 1 第一章 绪论 第一章 绪论 1-1 研究背景及意义 1-1 研究背景及意义 企业管理在企业生产经营中发挥着越来越重要的功能， 特别是市场经济越发达的地 区，完善的现代企业管理制度决定着企业的核心竞争力。运用管理的基本原理指导企业 运营生产，是每一个成功企业的必由之路。在我国，企业正处于向现代企业制度的转型 期，企业管理的优秀成果正不断得到运用和转化，取得了许多丰硕的成果。但是，和西 方的成熟企业相比，我国大部分企业的管理水平还处于初级阶段，需要不断学习和吸取 国外大公司管理的先进经验和成果。其中的关键，是需要一大批懂得先进管理知识的职 业经理人，在企业管理实践中结合我国企业的实际情况，创造性地开展企业管理创新活 动，形成适合我国国情的管理理念和管理方法，使社会主义市场经济获得快速的发展。 我国的石油化工企业是大型、高科技、资本密集型企业，相对来说，管理制度比较 健全，管理水平和国外大型石化企业相比差距较小。石化企业在管理上不断学习先进技 术，力争赶上世界一流的大型石化公司。由于石油是宝贵的能源资源，在能源日益紧张 的今天，必须得到高效利用，而石油化工企业则肩负着高效益、低能耗、低成本运行的 使命。目前石化企业竞争的程度日益激烈，必须依靠科技和管理不断提升其运营水平。 我国石油资源十分紧张，以石油为原料的企业在减少浪费、提高资源利用率方面不断加 强，但是，与国外跨国大公司相比，我国的石化工业的技术、管理水平仍有较大的差距。 近几年来，国内石油化工科学技术的发展较快，许多技术是依靠国内自主开发的， 一些国外先进技术受到严密封锁，很难得到引进。而管理理念和管理技术相对来说引进 的较多一些，但相当一部分没有发挥较高效率。其中，既有引进的管理技术相对较为落 后，也有的不适应国内的运营环境，而大多数是消化吸收的问题。目前，财务管理软件、 办公自动化管理软件、企业资源计划系统（erp） 、工厂信息管理系统（pims）等各类 软件逐步运用到企业生产运营管理中，作用未得到很好的发挥，企业投入大量的资金和 成本，许多未收回投资。其中的一个主要问题是：使用方的管理技术技能不能有效融合 管理软件，使用过程中出现较大偏差而无法及时消除，运行过程中不能及时调整。而软 件供应方也存在急功近利的因素，只掌握软件方面的技术，而对部分服务对象没有深层 次的了解，不掌握专业技术和企业的实际情况，在软件运行过程中也不能弥补结合不好 的问题。 在企业管理过程中，许多局部性的问题，利用管理的基本原理和管理方法，就能够 解决问题。管理技术人员在利用管理理论和管理方法解决问题时，由于了解企业情况， 掌握生产技术和基本的软件，目的明确，在管理决策过程中能够自主创新和及时调整， 通过实践运用，能够较好发挥作用。也能够灵活运用，和主要管理软件系统进行对接， 河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 2 成为子系统。这样，既提高了效率，又降低了成本。特别是在企业运行过程中，情况千 变万化，出现的问题往往是一、两个管理软件不能覆盖的，这就需要企业中层经理和基 层管理人员及时应对，发挥积极作用，利用管理科学的原理和技术，自主创新，解决实 际问题，增加企业经济效益。 1-2 本文研究的目的 1-2 本文研究的目的 本论文针对济南炼化在产品结构调整和企业规模发展过程中， 出现的气体资源增加 后，副产品利用率不高和民用液化气价格较低且出现滞销的问题，利用边际贡献分析法 和线性规划等生产经营经济分析方法，在生产运营管理工作中建立及时的决策模型，通 过优化运营方案，以合理的成本消耗增加装置的潜力，以提高产品的产量和增加新产品 的销售，达到增加效益的目的，确保在有限的资源环境下达到最佳的经济效益。 1-3 论文主要研究内容 1-3 论文主要研究内容 在浩瀚的管理实践中，针对企业运营的论文较多，仅国内企业的管理论文及成果就 数不胜数。在石化行业范围，近年来企业运营管理也得到了较大的提升，包括项目管理 等先进管理方法的运用，提高了企业的管理水平。 本论文试图从管理方法入手，建立线性规划和边际贡献分析法模型，在详细分析目 前异丁烯等气体资源的使用状况前提下， 建立决策方案， 以企业能够提供的资源前提下， 通过优化生产方案，使资源的利用达到最佳化，取得最佳的利润，保证生产方案的优化 运行。 本文的创新点在于线性规划在流程性炼油装置的运用以及通过管理决策实现新产 品的成本分析，以建立效益异丁烯利用率及新产品产量成本的联系，其中，最优效 益与异丁烯原料的成本为线性关系， 而异丁烯原料的浓度与动力消耗 （包括冷却水、 电、 蒸汽、加热水）的联系为非线性关系，依据流程模拟软件数据和经验数据处理为线性关 系建立。在加工规模受限的情况下，在有限的动力资源和过剩的原料资源中，以动力资 源获得较优的原料资源，求得最佳效益。 在石油化工企业，大型的管理软件已得到大规模的应用，但是，企业的中层经理仍 然面临许多管理软件没有覆盖的局部问题。通过优化运营管理方案，借助运营管理的经 济分析方法，解决实际问题，往往能够取得较好的效果，并且效率较高，还能够与企业 级的管理软件配合使用，弥补其中的不足，利用较小的成本取得较好的效益。用基本的 经济分析方法解决这个问题，有比较好的优势，能够准确分析运行成本，具有简洁、易 于决策的特点。 本论文主要结构： 河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 3 1) 首先介绍背景及研究目的 2) 概述石油化工运营现状及基本阶级分析方法 3) 分析炼油厂气体资源利用情况、局限性、相关数据分析 4) 经济分析方法运用及优化方案应用，相关的分析及讨论 5) 论文的结论及效果 论文集本框架见图 1-1。 图 1.1 论文基本框架 figure.1.1 basic frame of the thesis 提出问题 问题的背景研究问题意义解决方案方向 石油化工运营 现状方法分析 济南炼化气体利 用情况分析 经济分析方法 应用 优化方案 实施 结论 河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 4 第二章 石油化工生产运营管理与经济分析方法综述 第二章 石油化工生产运营管理与经济分析方法综述 2-1 石化企业生产运营管理概况 2-1 石化企业生产运营管理概况 从 2004 年开始， 石油价格开始暴涨， 最高攀升到每桶 130 美元， 目前仍在每桶 100 130 美元之间的高位波动。石油价格的大幅提升对各个国家的经济带来了巨大的压力， 对于以石油为原料的企业影响更为直接。能源是每个国家的命脉，特别是对于正在处于 发展中的中国，压力尤其显著。据有关报道，受到资源及开采条件的限制，20 世纪 90 年代以来，我国原油产量一直处于低速缓慢增长状态，为了弥补石油资源和产量不足， 每年需要从国外进口大量石油。随着中国经济的快速发展，能源需求迅速增长，石油需 求和原油进口快速上升。1993 年中国首次由石油净出口国变为石油净进口国，1996 年 又变为原油净进口国，2004 年中国成为世界第二大石油消费国和世界第三大原油进口 国。在石油供求方面，中国原油产量自 1996 年突破 1.5 亿吨以后，产量保持稳定，2002 年突破 1.7 亿吨，2003 年达 1.7075 亿吨，2004 年为 1.747 亿吨，而资料显示，近 10 年 中国原油消费量一直以年均 5.77%的速度增长，2004 年中国消费石油 2.9 亿吨，进口原 油约 1.23 亿吨，对外依存度从 2003 年的 36%增至 42.4%。如果算上成品油进口，那总 进口量约为 1.5 亿吨，对外依存度已超过 50%1。中国进口石油的一半以上来自中东、 非洲、东南亚地区，其中 45 通过马六甲海峡的海上运输。能源危机的来临使以石油 为原料的石化企业压力倍增，更需要提高石油资源的有效利用。 作为全球经济的血液，石油的价格波动直接影响到经济的兴衰，油价是宏观经济中 波动和影响最大的外生变量。石油冲击的程度取决于石油支出占一国国民收入的比例、 取决于其对进口石油的倚赖程度。油价上升的幅度越大、持续时间越长，那么对宏观经 济的影响也就越强烈。由于目前国内对进口石油的依存度逐渐上升，2006 年已达到 42 ，国际油价的变化已对我们的相关行业造成了比较大的影响，实行和市场联动的定价 机制，既可以调节市场对油品的需求，也可以减少部分行业对国家补贴的过度依赖而不 利于整个行业的发展，市场化的定价机制是在促进行业自身的免疫功能的发挥，以应对 不利的市场环境2。在国际原油价格大幅提升的情况下，国内原油加工企业的原料价格 迅速与国际接轨。 石化企业由以前相对独立垄断的生产经营环境直接面临和国际大公司 同样原料和产品市场的高度竞争环境，运营管理的水平亟待提高。 随着改革开放的发展，我国的社会步入了一个经济结构加快调整的重要时期。国内 已经拥有了大量世界最先进的“硬件”设备，但在质量、成本、效率、效益等方面的整体 差距依然十分巨大，中国与世界级制造强国的最大的差距在于“软件”的缺欠，关键是缺 乏高素质、高技能的生产管理人才，许多管理理论未运用到实际。面对日益激烈的市场 竞争， 保证质量、 降低成本、 提高效率是企业生产管理人员和工程技术人员的重要职责。 科学化、标准化、专业化、国际化，是有效提高企业生产运营管理水平的必由之路。 河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 5 生产运营管理在企业管理工作中十分重要，是企业的核心竞争力重要一环。运营管 理水平的高低决定着企业运行的效率。 管理科学中的许多原理在运营管理中得到了很好 的应用。作为企业的一个主要职能，运营管理的精髓就在于实现投入产出转换过程中的 增值，也是企业适应动态竞争环境的关键所在。 管理科学研究包括进行仔细的数据收集的系统化考察、 对问题的假设进行发展和检 验以及应用合理的逻辑进行进一步分析， 然后管理小组向必须对如何解决问题做出决策 的管理者提供建议。 一个典型的现代化管理方法运用主要包括把定量因素编入数学模型 （或是编写进电子表格） ，然后应用数学程序对模型进行求解，模型用决策变量表示要 做出的可量化的决策。管理科学对改善全世界大量组织的效率方面已有深远的影响3。 石化企业的经营目标是通过对原料的深加工、 精加工， 以石化产品满足社会的需要， 同时谋求企业的最大经济效益。为实现这一目标，需要企业内的计划、生产、调度、供 销、储运、财务等职能部门，进行协调而有效的活动。最合理、最科学地定量分析、优 化决策企业在经营、市场、生产、销售、库存、运输、财务、税收诸多方面因素，使之 都运行在投入产出、市场销售的最佳点上。这就是资源优化配置系统要解决的问题。 目前，国内以中石油、中石化、中海油三大石化企业的各大炼油厂的原油成本已经 按照国际油价执行，地方各级小型炼油厂的原油也是按市场价自己采购；经过 2007 年 11 月 1 日最新的调价，国内最大的炼油商中国石化的炼油盈亏平衡点从年初的 60 美元/ 桶上升到 80 美元/桶左右，也就是说，如果国际油价触顶，该公司原油采购成本低于 80 美元/桶时，庞大的炼油板块就可以盈利 4。炼油企业目前面临着巨额亏损的局面。 随着我国经济体制改革的不断深入，国内的经济保持持续快速增长。受宏观经济的 带动，国内对各种石化产品的需求持续高速增长，这导致许多新的不同投资形式的生产 装置不断涌现。与此同时，原有的一些石化产品生产厂也不断对原有生产装置的进行改 造和扩建，以求以更大的规模产生更多的经济效益。然而，由于受到原料来源、生产场 地、能源、管理水平等诸多因素的限制，规模效益的竞争将逐渐走到尽头。特别是原油 价格的提高，许多企业出现了原油炼得越多、亏损越多的尴尬局面。总公司由原来考核 利润的机制改革为考核各项生产指标的办法，特别是能耗，取而代之的将是向如何提高 资源利用率，优化产品生产工艺及流程，提高整体管理水平等方面的努力，力求以最小 的消耗带来最大的收益，这就是运营管理优化方案所要解决的问题。 我国石油化工企业经过改革开放后 30 多年的迅速发展，技术水平有了很大提高， 石油化工产品在生产能力、产量、品种和技术水平上都已具有相当规模和水平，成为我 国国民经济的支柱产业。主要石化产品的生产能力位居世界前列，部分石化技术可以立 足国内， 初步形成了与市场经济相适应的行业体制。 1998 年中国石油和石化工业完成了 行业管理体制改革和行业内最大的国有资产重组，按照上下游、内外贸和产销一体化的 原则，分别组建了中国石油天然气集团公司和中国石油化工集团公司。重组后两大集团 公司分别拥有一定比例的上游勘探开发和原油加工业务， 具有控股的负责进出口业务的 原油及成品油外贸公司。省市石油销售公司划转两大集团公司后，进一步强化了集团公 河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 6 司的产销一体化优势， 形成了遍布全国的成品油批发、 零售网络。 随着改革开放的深入， 石化企业引进外资速度加快，产权结构趋向多元化。 由于我国石化行业起步晚，改革开放以来，虽然我国石化取得了长足的发展，已成 为国民经济的支柱产业，但是从规模、装备、技术、管理上仍存在较多问题。随着经济 全球化趋势的加快，石化工业超常发展， 一方面推动了工业化结构调整与升级，为世 界各国进行工业调整和产业结构调整提供了更多的技术、资金以及贸易机会，另一方面 也给发展中国家带来了严重的市场冲击。中国石化工业在很多方面面临着严重挑战，行 业本身也存在很多的问题。主要表现在以下几个方面： （1）单套装置规模小、能耗大。 （2）人工成本高。 （3）企业优胜劣汰机制尚未形成。 （4）石油工业内部的行政分割，限制了中国石化工业向集约、大型、深度化发展。 （5）产品种类少，档次低，精细产品不足。 （6）企业内部管理落后，经济效益低下。表现为：一是人才流失严重。二是维修 费用高。三是固定资产投资高、效益差、资产利润率低5。 石油是当今最宝贵的能源资源，提高其使用效率是节约资源、降低整个社会能耗的 重要工作。炼油是较复杂的化学工业之一，包括很多复杂的过程单元和可能的连接。炼 油厂操作的目标就是把原油转化为汽油、航空煤油、柴油、聚丙烯、聚乙烯等高价值产 品以实现经济效益最大化。生产经营优化是企业在现有装置能力前提下，根据市场环境 变化，优化原料结构、调整产品结构、优化装置生产负荷等，从而达到挖掘潜力、提高 经济效益、增强竞争力的目的。结合目前济南炼化降低生产成本、提高产品效益所采取 的产品结构调整取得的成果，在液化气产品在整个产品结构中比例大幅提高的情况下， 以生产运营管理优化的角度考察影响企业液化气资源生产运营管理水平的技术和管理 指标，并通过比较分析国内外石化行业同类产品生产装置的各种指标，对目前的液化气 生产的运营情况进行分析和计划， 找出企业在生产运营管理方面与先进水平之间存在的 差距，并提出改进的方案，充分利用现有的生产潜力，提高生产效率，力求使液化气资 源得到优化配置，满足社会需求、提高企业效益，节约使用使石油资源。 经济分析是生产经营优化决策的基础。石化行业工艺流程长、装置规模大石化企业 多是上下游一体化大型联合企业，是过程工业的代表。石化行业中上中游生产装置的原 料、产品多为液体混合物，这些装置产品分布复杂，联产品、副产品较多，由于原料及 产品种类多、装置规模大，生产经营的优化潜力也很大，因此，针对石化企业生产经营 优化决策，开展经济分析方法的应用研究就显得十分必要。经济分析是企业生产经营优 化的基础。经济分析方法较多，实际优化工作中需要针对优化对象和优化范围选择合适 的方法。石化工业是典型的过程工业，选择合适的经济分析方法才能取得良好效果。当 前国内石化行业生产经营优化决策过程中的经济分析方法很多， 常用的有边际贡献分析 法(也称变动成本分析法)、投入产出分析法和线性规划模型分析法等三种基本经济分析 河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 7 方法6。边际贡献分析法只适合石化行业下游装置的局部优化分析，投入产出分析法可 用于任何类型装置的优化分析但不适合石化企业整体优化， 线性规划法作为最优化分析 方法，更适合于石化企业的整体优化分析。 2-2 线性规划在石油化工生产中应用的优越性 2-2 线性规划在石油化工生产中应用的优越性 线性规划是运筹学中研究较早、发展较快、应用广泛、方法较成熟的一个重要分支, 它发展较早，理论上比较成熟，应用较广。20 世纪 30 年代，线性规划从运输问题的研 究开始，在二次大战中得到发展。现在已广泛地应用于国民经济的综合平衡、生产力的 合理布局、最优计划与合理调度等问题，并取得了比较显著的经济效益。线性规划的广 泛应用，除了它本身具有实用的特点之外，还由于线性规划模型的结构简单，比较容易 被一般未具备高深数学基础，但熟悉业务的经营管理人员所掌握。它的解题方法，简单 的可用手算，复杂的可借助于电子计算机的专用软件包，输入数据就能算出结果。 它是辅助人们进行科学管理的一种数学方法，在经济管理、交通运输、工农业生产 等经济活动中，提高经济效果是人们不可缺少的要求，而提高经济效果一般通过两种途 径：一是技术方面的改进，例如改善生产工艺，使用新设备和新型原材料。二是生产组 织与计划的改进，即合理安排人力物力资源.线性规划所研究的是：在一定条件下，合理 安排人力物力等资源，使经济效果达到最好7。 线性规划模型法是最优化分析方法，在石化行业上、中游装置工艺流程长、装置能 力制约因素多、装置瓶颈能力可能随原料变化而变化、整体决策优化分析难度很大的情 况下，线性规划数学模型法引入日常生产经营决策分析后，这些难题迎刃而解。线性规 划数学模型法是以装置的投入产出为基础，以线性规划为手段，通过建立并求解数学模 型，寻求企业整体经济效益的最大化。 线性规划是利用数学为工具，来研究一定的人、财、物、时、空等资源在一定条件 下，如何精打细算巧安排，用最少的资源，取得最大的经济效益。它是数学规划中理论 较完整、方法较成熟、应用较广泛的一个分支，并能解决科学研究、工程设计、经常管 理等许多方面的实际问题。一般地，求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小 值的问题，统称为线性规划问题。满足线性约束条件的解叫做可行解，由所有可行解组 成的集合叫做可行域。 线性规划数学模型是由决策变量、约束条件和目标函数三种要素构成的。决策变量 包括原料采购量、装置负荷、产品销量等一些未知数，每一组决策变量代表实际问题的 一个解决方案； 约束条件是装置能力、 原料资源、 产品市场容量等限定条件的数学描述； 目标函数则是企业利润。 线性规划问题的数学模型的一般形式： 1) 列出约束条件及目标函数 2) 画出约束条件所表示的可行域 河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 8 3) 在可行域内求目标函数的最优解 它的研究内容可归纳为两个方面： 一是系统的任务已定， 如何合理筹划， 精细安排， 用最少的资源(人力、物力和财力)去实现这个任务；二是资源的数量已定，如何合理利 用、调配，使任务完成的最多。前者是求极小，后者是求极大。线性规划是在满足企业 内、外部的条件下，实现管理目标和极值(极小值和极大值)问题，就是要以尽少的资源 输入来实现更多的社会需要的产品的产出。因此，线性规划是辅助企业“转轨” 、 “变型” 的十分有利的工具，它在辅助企业经营决策、计划优化等方面具有重要的作用8。 线性规划的研究与应用工作，我国开始于 20 世纪 50 年代初期，中国科学院数学所 筹建了运筹室，最早应用在物资调运筹方面，在实践中取得了成果，在理论上提出了论 证。目前，国内高等学校已将其列为运筹学中必选的课程内容之一，在实际应用方面也 已列入重点企业试点和研究项目之一。计算机革命起着很大的推动作用，目前的推动力 是电子表格软件的广泛使用，它大大地便利了管理者和其他人对管理科学的应用。 许多实际的生产问题本质上是线性的。建立线性规划模型，然后利用微软的 solver 在 excel 表格建模和求解这些问题中的作用，然后再讨论求解结果，进行实施。用电子 表格建立线性规划模型提高对实际问题进行分析的能力。线性规划的目的就是，对未来 做各种各样的假设，在这些假设下，测试各种管理方法可能产生的结果，而通过对各种 结果的深入分析来指导管理者做出最终的决策。通常，在取得最初版本模型的最优解之 后，进行分析才能取得对问题深入的认识。这种分析称为 what-if 分析，因为其中所涉 及的问题主要是：如果对未来情况的假设变动的话，最优解将会有怎样的变化？ 表 2.1 线性规划建模步骤 table.2.1 object model step of line programs 线性规划问题建模步骤 线性规划主要构成因素 线性规划问题建模步骤 线性规划主要构成因素 资源和需求之间的情况如何？ 需要做哪些决策？ 决策变量是什么？ 决策变量 问题的目标是什么？目标函数 目标函数 确定约束条件 约束条件 用微软 excel solver 求解 敏感性分析 线性规划很容易而有效率地被求解，如果存在最优解，则肯定能够找到，并且能够 进行功能强大的敏感性分析。本论文所涉及的异丁烯用于生产甲基叔丁基醚（mtbe） ， 既与其加工的生产成本因素相关， 也与 mtbe 及其他关联产品的市场价格相关， 符合线 性规划解决问题的条件。 线性规划能够将这些因素进行综合计算， 在一定的限制条件下， 求取最优解，同时得到各参数的最佳值，为生产决策提供方案。 为正确决策异丁烯利用率不足、mtbe 产量不高的问题，运用线性规划方法分析 mtbe 的原料、成本及产量的关系，建立生产决策模型，在求取最佳效益的情况下，多 产 mtbe，选择最佳的生产方案。 河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 9 2- 3 边际贡献分析法的应用 2- 3 边际贡献分析法的应用 当企业不改变其生产能力时，固定成本是不变的，这时只需对产品提供的边际贡献 进行分析，借此判断方案的优劣。边际贡献分析法(也称变动成本分析法)就是通过对比 备选方案所提供的“边际贡献总额”的大小确定最优方案的专门方法9。 边际贡献是产品的销售价格(不含税，下同)扣除其直接生产成本后的余额，其中直 接生产成本是指对产品产量依存度大、产品成本直接随产量变化而变化的可变生产成 本，包括主要材料、辅助材料和燃料动力等。由于石化行业生产工艺的特殊性，一般不 把直接人工费作为变动成本内容，对维修费是否作为变动成本也是根据具体情况而定。 某产品单位边际贡献大于零，表示生产该产品“有利可图” ，单位边际贡献相对较大的 产品经济贡献也较大，企业应优先选择边际贡献相对较大的产品 10。 所谓边际贡献是指销售收人减去变动成本以后的差额，其计算公式为： 边际贡献销售收入变动成本 如果用单位产品边际贡献表示，其计算公式为： 单位边际贡献单价单位变动成本 边际贡献单位边际贡献销售量 对石化行业上、中游生产装置来说，由于其联产品、副产品较多，不能计算产品的 变动成本，因此边际贡献分析法不适合石化行业上、中游生产装置的经济分析。边际贡 献分析法在石化行业生产经营优化决策中可用于下游生产装置的生产经营优化分析。 在 进行边际贡献分析时，可用单位产品产量的边际贡献作基准，也可用单位原料的边际贡 献作基准。 在本论文的分析工作中，由于研究的济南炼化的气体产品处于生产流程的末端，经 过再加工及分离等方法处理过程比较简单，利用边际贡献分析法分析具有较好的适用 性。特别是加工后可作为最终销售的产品，利用边际贡献分析法分析其成本，联产品、 副产品少，加工成本中的项目较少，便于独立分析单个产品的变动成本。 2- 4 投入产出分析法 2- 4 投入产出分析法 投入产出技术为美国著名经济学家瓦西里里昂惕夫(wassily.leontief)在 20 世纪 30 年代所提出的一类经济数量分析方法。投入产出分析法是所有行业、所有类型装置生产 经营优化经济分析的基础性方法， 当然也适合于石化行业上中游装置生产经营优化决策 经济分析。 “投入”要素有六种，石化企业生产经营过程中一般可以只考虑原辅材料、 燃动能耗、装置能力占用(固定资产)等三个投入要素11。 投入产出分析过程是：首先根据优化分析对象的原料资源、产品分布和装置能力等 条件，拿出两套或多套投入产出物料平衡方案，然后对不同方案的经济效果进行比较， 从中选择出经济效果相对较好的方案。经济效果比较一般可以通过“收入成本差法”或 河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 10 “净产出法”两种途径进行： “收入成本差法”是首先计算出某装置(或该方案)的总成本，然后通过一定方法(如 联产品系数法)计算并分离出该装置(或该方案)所有产品的综合成本， 各产品的销售收入 减去其综合成本，加和后即为企业效益。由于石化行业上、中游生产装置联、副产品多， 应用这种方法不仅需要掌握复杂的联产品成本系数分配方法， 且还需要掌握装置的各项 费用(包括直接人工、制造费用等)，工作量相对较大，过程比较复杂。 相对“收入成本差法” ，简便且比较常用的是“净产出法” 。 “净产出法”也是首先 拿出一套或多套投入产出方案，然后分别计算产出和投入价值，求出两者间价值差。投 入价值量包括投入装置的生产原料价值量、辅助材料价值量、燃料动力价值量等；产出 价值量也就是所有产品产量乘以其价格，加和后即为总产出价值量；总产出价值量与总 投入价值量之差就是本方案创造的价值量，称之为“净产出” 。 “净产出”相对较大的投 入产出方案也就是对企业效益贡献最大的方案。 “净产出法” 一般把制造费用(包括折旧、 修理费用等)、直接人工费用等视作固定费用，不视为投入要素。需要指出的是，必须 把不同方案占用的装置能力也视为一种投入因素12。 另外，石化行业其上、中游生产装置的能力并不是唯一的。对气体分离装置，脱乙 烷塔、脱丙烷塔、脱丙烯塔、脱碳四塔等多台关键设备能力都有可能成为装置的能力制 约瓶颈。 不同生产方案原料结构不同， 产品结构不同， 占用的装置关键装置能力也不同。 任何一个投入产出方案都应确保在装置瓶颈能力的限定之下。 投入产出分析法以棋盘式平衡表的方式反映、 研究一个经济系统各个部分之间表现 为投入与产出的相互依存关系， 并以其在深刻复杂的经济内涵与简洁数学表达形式上的 完美结合，成为经济系统分析的不可替代的工具，被普遍用于经济预测和规划、分析重 要决策、事件影响和经济-环境依存关系等方面，投入产出技术的应用领域十分广泛， 国家、地区、地区间、部门甚至企业都可以作为一个经济系统进行投入产出分析。该方 法主要是针对较大规模的经济体系进行全局分析， 本论文针对的是局部或部分产品的经 济分析，所以未采用该方法。 2-5 相关生产运营模式及研究评论 2-5 相关生产运营模式及研究评论 目前国内外相关的运营管理方法较多，使用的管理软件也较多，erp 系统、制造执 行管理系统(mes)、pims 模型等也已使用。特别是 pims 应用于炼油生产计划排产(包 括月度计划排产)、原油资源优化、生产方案优化等多方面。推广项目实施的主要内容 包括：以中国石化炼油企业级 pims 模型试点成功的技术为基础，在炼油厂推广常减压 模拟切割和数据校正、多周期模型、二次装置 delta-base（描述装置产率和性质随进料 性质变化而变化的一种非线性关系处理方法 ）模型、全厂硫传递、油品调合和报表输 出系统等六项技术，新开发并推广应用维护集成平台。但是在化工方向的应用是一个盲 点， 特别是目前异丁烯资源的过剩和其生产的 mtbe 产品市场销售良好之间的矛盾， 过 河北工业大学工商管理硕士(mba)学位论文 11 剩的异丁烯直接成为价值较低的民用液化气燃料，形成了巨大的资源浪费和效益损失。 对石化运营模式的研究论文也较多，例如清华大学经济管理学院郑善伟的石化企 业生产流程的技术整合研究13，通过对技术整合的理论研究明确了技术整合的概念， 构建了技术整合的实施过程框架； 并以案例研究分析了石化项目技术整合过程的现行模 型；通过统计分析总结出了影响石化项目技术整合管理绩效的主要因素。技术整合是一 个从产品选择到可以进行批量化生产的过程，是综合运用相关知识，具体可分为以下五 个过程环节，通过选择、提炼产品设计与制造技术，进而将这些设计与技术整合成为合 理的产品制造方案与有效的制造流程的系统化过程与方法。 构建了石化项目技术整合管 理绩效影响因素研究的研究框架，并在调研基础上进行了统计分析，明确了影响石化项 目技术整合管理绩效的主要因素是项目内部信息流状况和领导者的参与程度。 清华大学管理学院齐磊的 国内石化行业生产运营管理优化方案市场机会分析 14， 论述了随着我国经济体制改革的不断深入，受宏观经济的带动，国内对各种石化产品的 需求持续高速增长，这导致许多新的不同投资形式的生产装置不断涌现。与此同时，原 有的一些石化产品生产厂也不断对原有生产装置的进行改造和扩建， 以求以更大的规模 产生更多的经济效益。然而，由于受到原料来源、生产场地、能源、管理水平等