过程系统综合集成及整体优化策略研究

1、过程系统综合集成及整体优化策略研究硬件技术系统硬件技术系统软件技术系统软件技术系统投资决策投资决策市场营销市场营销流动资金流动资金大修决策大修决策技术管理层人员技术管理层人员信息网络信息网络原料原料产品（品种、质量）产品（品种、质量）近远期变化趋势近远期变化趋势设备工件市场供应设备工件市场供应扩大再生产扩大再生产金融市场状况金融市场状况简单再生产简单再生产（工艺节能改造）（工艺节能改造）控控 制制运运 行行设设 计计DCS/先进控制先进控制智能控制智能控制事故安保系统事故安保系统设备在线状态监测设备在线状态监测故障诊断故障诊断系统评估系统评估瓶颈分析瓶颈分析变化条件下操作调优变化条件下操作调优

2、生产流程（计划调度）调优生产流程（计划调度）调优加工量加工量加工方案加工方案过程合成（过程合成（PS）过程能量综合（过程能量综合（PI）柔性柔性扩产扩产+PI考虑考虑SD目标的优化目标的优化定常生产：定常生产： 一定市场、一定市场、 操作条件、操作条件、 流程工艺设备流程工艺设备运行优化：运行优化： 原、产、量、原、产、量、 季节与设备季节与设备 等条件变化等条件变化再生产：再生产： 扩大扩大论文的研究内容论文的研究内容u过程系统技术与管理综合集成的总体策略过程系统技术与管理综合集成的总体策略u可持续发展的过程工业供应链综合集成优化策略可持续发展的过程工业供应链综合集成优化策略u可持续发展的过

3、程工业供应链计划与调度可持续发展的过程工业供应链计划与调度u与全局优化模型相协同的单元过程模拟与优化与全局优化模型相协同的单元过程模拟与优化u集成的供应链长期规划与投资决策策略集成的供应链长期规划与投资决策策略u炼油企业供应链综合集成优化实例炼油企业供应链综合集成优化实例( (“供应链管理供应链管理”) )集成的设计集成的设计定常生产定常生产运行营销运行营销再生产再生产采购、运输采购、运输销售、贮存销售、贮存市场信息市场信息扩产扩产流程重组流程重组新产品开发新产品开发能量集成能量集成市场预测分析市场预测分析资金来源资金来源风险预测风险预测财务、设备财务、设备人事、公用工程人事、公用工程质量、安

4、全、环保质量、安全、环保DCSDCS、APCAPC监控、仿真监控、仿真故障诊断故障诊断安全、环保安全、环保集成信息系统集成信息系统( (“管控一体化管控一体化”) )( (“生命周期生命周期”) )软件技术系统软件技术系统硬件技术系统硬件技术系统控控 制制管管 理理投资决策投资决策原料变化原料变化产品方案产品方案计划调度计划调度模拟优化模拟优化集成的集成的ERPERP营营 销销设设 计计运运 行行( (“供应链管理供应链管理”) )决策支持系统决策支持系统定常生产定常生产运行营销运行营销再生产再生产信息管理系统信息管理系统( (“管控一体化管控一体化”) )( (“生命周期生命周期”) )硬件

5、技术系统硬件技术系统软件技术系统软件技术系统控控 制制管管 理理投资决策投资决策经营管理系统经营管理系统营营 销销设设 计计运运 行行过程工业供应链综合集成优化策略过程工业供应链综合集成优化策略过程工业供应链的特点、研究内容与现状过程工业供应链的特点、研究内容与现状 市市 场场采购采购销售销售仓仓 库库运输运输仓仓 库库运输运输加工加工储运储运储运储运 工厂工厂 1 工厂工厂 i 工厂工厂 n过程工业供应链综合集成优化策略过程工业供应链综合集成优化策略物料流结构物料流结构原料采购原料采购原料储运原料储运产品储运产品储运生产子系统生产子系统预分离系统预分离系统反应系统反应系统再分离系统再分离系统

6、产品销售产品销售废物排放废物排放储运损失储运损失储运损失储运损失加工损失加工损失过程工业供应链综合集成优化策略过程工业供应链综合集成优化策略能量流结构能量流结构能量转换环节能量利用环节能量回收环节工艺总用能EN外供入能EP转换输出能EB直接损失能EW热力学能差ET排弃能EJ回收输出能EE待回收能 EO有效供入能EU回收循环能ER回收驱动能ED过程工业供应链综合集成优化策略过程工业供应链综合集成优化策略资金流结构资金流结构生产子系统生产子系统原料采购原料采购原料储运原料储运产品储运产品储运产品销售产品销售储运费用储运费用储运费用储运费用销售费用销售费用采购费用采购费用原料费用原料费用加工费用加工

7、费用废物排放费用废物排放费用原始投入原始投入银行借贷银行借贷流动资金流动资金销售收入销售收入税收税收还贷及利息还贷及利息工 资 及 福工 资 及 福利利利润利润再生产投资再生产投资维修及折旧维修及折旧过程工业供应链综合集成优化策略过程工业供应链综合集成优化策略信息流结构信息流结构图例图例市场信息市场信息运营信息运营信息内部指令内部指令市场信息市场信息生产生产储运储运储运储运经营决策系统经营决策系统采购采购销售销售第一层第一层集成的长期规划集成的长期规划层与投资决策层与投资决策第二层第二层集成的供应链集成的供应链计划与调度计划与调度第三层第三层单元模拟单元模拟与优化与优化集成的供应链长期规划和投

8、资决策集成的供应链长期规划和投资决策供应链年计划供应链年计划供应链季计划供应链季计划供应链月计划供应链月计划供应链周调度供应链周调度供应链日调度供应链日调度单元过程模拟与优化单元过程模拟与优化上周期上周期计划调计划调度实施度实施情况和情况和市场变市场变化情况化情况设备能力设备能力修正后的修正后的单元过程单元过程模型参数模型参数市场预测、市场预测、资金分析资金分析市场、环市场、环境变化境变化过程工业供应链综合集成优化策略过程工业供应链综合集成优化策略单元过程模拟与优化单元过程模拟与优化与供应链整体优化相协同的单元过程建模策略与供应链整体优化相协同的单元过程建模策略u采购、运输、库存、销售采购、运

9、输、库存、销售数学规划法数学规划法u生产过程生产过程ANN + GAANN + GA单元过程模拟与优化单元过程模拟与优化采购模型采购模型u目标函数目标函数物资供应成本最低物资供应成本最低u约束条件约束条件加工消耗量、市场可供量、库存容量加工消耗量、市场可供量、库存容量销售模型销售模型u目标函数目标函数销售利润最大销售利润最大u约束条件约束条件产量、市场需求量、库存容量产量、市场需求量、库存容量单元过程模拟与优化单元过程模拟与优化运输模型运输模型u目标函数目标函数运输费用最小化运输费用最小化u约束条件约束条件运输量、运输工具（容量、数量、产品特运输量、运输工具（容量、数量、产品特性、送货点特性、

10、工具维修等）性、送货点特性、工具维修等）库存模型库存模型u目标函数目标函数总库存费用最小化总库存费用最小化u约束条件约束条件库存量、物料平衡、仓库维修、产品特库存量、物料平衡、仓库维修、产品特性等）性等）单元过程模拟与优化单元过程模拟与优化生产过程生产过程ANN建模与建模与GA求解求解u输入输出变量选取输入输出变量选取u样本选取与归一化样本选取与归一化u网络结构与特性参数确定网络结构与特性参数确定uANN预测结果检验预测结果检验uGA优化操作条件优化操作条件可持续发展的供应链计划与调度可持续发展的供应链计划与调度单元过程简化单元过程简化模型模型修正后的简修正后的简化化单元过程模单元过程模型型优

11、化后的优化后的过程参数过程参数上周期计上周期计划与调度划与调度完成情况完成情况计划分解计划分解计划调度与优化结果差距可否接受？计划调度与优化结果差距可否接受？单元过程模拟和优化单元过程模拟和优化任务任务约束约束满意的计划与调度满意的计划与调度是是否否市场预测数市场预测数据据供应链计划供应链计划供应链调度供应链调度可持续发展的供应链计划与调度可持续发展的供应链计划与调度可持续发展的供应链计划模型可持续发展的供应链计划模型u目标分析目标分析经济的可持续发展经济的可持续发展经济效益、税收、净利润经济效益、税收、净利润社会的可持续发展社会的可持续发展产品（含能量产品）产品（含能量产品）资源的可持续发展

12、资源的可持续发展物料消耗、能源消耗、设备利用物料消耗、能源消耗、设备利用环境的可持续发展环境的可持续发展有害废物生成、物质与能量回收有害废物生成、物质与能量回收OCICTCSCPCPAYINxfMax)(可持续发展的供应链计划与调度可持续发展的供应链计划与调度可持续发展的供应链计划模型可持续发展的供应链计划模型u目标约束目标约束 0)()()(xfxfxfxf0,iuiuiuQmQmQm可持续发展的供应链计划与调度可持续发展的供应链计划与调度可持续发展的供应链计划模型可持续发展的供应链计划模型u系统约束（硬约束）系统约束（硬约束）市场约束（原料、产品）市场约束（原料、产品）技术约束（进料组成、

13、原料要求）技术约束（进料组成、原料要求）能力约束（运输、库存、加工能力）能力约束（运输、库存、加工能力）成本费用约束（采购、运输、库存、加工费）成本费用约束（采购、运输、库存、加工费）平衡约束（物料、能量）平衡约束（物料、能量）设备维修约束设备维修约束质量约束（原料、产品）质量约束（原料、产品）政策约束（产品结构、产量、原料结构、原料量）政策约束（产品结构、产量、原料结构、原料量）风险约束风险约束非负约束非负约束可持续发展的供应链计划与调度可持续发展的供应链计划与调度各目标优先级的确定各目标优先级的确定可持续发展目标可持续发展目标G1G2G3G4经济可持续发展经济可持续发展G15887社会可持

14、续发展社会可持续发展G22563资源可持续发展资源可持续发展G32454环境可持续发展环境可持续发展G43765两两对比两两对比矩阵矩阵 12242519经济可持续发展经济可持续发展G10.417 0.333 0.320 0.368社会可持续发展社会可持续发展G20.167 0.208 0.240 0.158资源可持续发展资源可持续发展G30.167 0.167 0.200 0.211环境可持续发展环境可持续发展G40.250 0.292 0.240 0.263归一化归一化矩阵矩阵 1.0011.0001.0001.000目标权重目标权重, 行行 /40.3600.1930.1860.261目

15、标优先级目标优先级1342可持续发展的供应链计划与调度可持续发展的供应链计划与调度可持续发展的供应链计划模型可持续发展的供应链计划模型u目标函数目标函数jjrjriiririihihfffiiuiujjujulllkkkNPTAXxfQuWuQmWmQwWwPTQfWfQmWmQuWuPTQuWuQpWpPTNPWTAXWxfWPTZMin,4,32)(1)(可持续发展的供应链计划与调度可持续发展的供应链计划与调度供应链计划分解供应链计划分解iyirzzirirjyjrzzjrjriyihzzihihfyfzzffjyjuzzjujuiyiuzziuiulylzzllkykzzkkzyzTAX

16、zyzNPzyzxfQmQmWmPTQuQuWuPTQwQwWwPTQfQfWfPTQuQuWuPTQmQmWmPTQuQuWuPTQpQpWpPTTAXTAXWPTNPNPWPTxfxfWPTZMin,4,4,4,3,3,3,2,211)(1)()(可持续发展的供应链计划与调度可持续发展的供应链计划与调度供应链调度供应链调度u目标函数目标函数u约束条件约束条件多周期加和性约束（计划约束）多周期加和性约束（计划约束）单周期约束单周期约束OCTAXILICTCSCPCUCMCPVNPMaxzzzzzzzzzz集成的供应链长期规划与投资决策研究集成的供应链长期规划与投资决策研究集成的供应链长期规划

17、与投资决策策略集成的供应链长期规划与投资决策策略市场预测市场预测供应链长期规划与解瓶颈建模供应链长期规划与解瓶颈建模建立投资决策评价体系的层次结构建立投资决策评价体系的层次结构多目标投资决策多目标投资决策投资方向投资方向建立投资决策评价的权重体系建立投资决策评价的权重体系集成的供应链长期规划与投资决策研究集成的供应链长期规划与投资决策研究投资决策全面评价体系与权重体系投资决策全面评价体系与权重体系经济效益经济效益0.665投资投资0.106成本成本0.111NP0.153NPV0.175PI0.187CRP0.268可控可控性性0.290柔性柔性0.171可靠可靠性性0.239安全安全性性0.

18、300可操作性可操作性0.335产品产品1.000质量质量0.482数量数量0.240价格价格0.277资源资源0.211原料原料0.500能量能量0.500环境环境0.211废物废物污染污染1.000财政财政0.314税收税收1.000就业就业0.263雇员雇员1.000总体目标总体目标1.000企业利益目标企业利益目标0.555顾客利益目标顾客利益目标0.240社会利益目标社会利益目标0.205集成的供应链长期规划与投资决策研究集成的供应链长期规划与投资决策研究可操作性的量化可操作性的量化u单元过程对供应链可操作性的影响因子单元过程对供应链可操作性的影响因子u单元过程扩产对供应链可操作性的

19、相对提高值单元过程扩产对供应链可操作性的相对提高值,fggfWOPWOPWOPufzfzffzQEQEWOPOP,集成的供应链长期规划与投资决策研究集成的供应链长期规划与投资决策研究供应链长期规划与解瓶颈模型供应链长期规划与解瓶颈模型u目标约束目标约束u扩产约束条件扩产约束条件扩产量约束扩产量约束扩产次数约束扩产次数约束投资成本约束投资成本约束投资利润率约束投资利润率约束投资回收期约束投资回收期约束u运行约束条件运行约束条件集成的供应链长期规划与投资决策研究集成的供应链长期规划与投资决策研究多目标投资决策多目标投资决策u目标函数目标函数zsklzlszksPzklzlzkQzqklzqlzqk

20、PRiiijjujuiiuiuCRTAXSFRBFLCTCRPPINPVNPCORIPuPpWQuQpWPRuPRpWQwWwQuWuQmWmCRWTAXWSFWRBWFLWCTWCRPWPIWNPVWNPWCOWRIWZMin,供应链综合集成优化实例供应链综合集成优化实例长期规划与投资决策长期规划与投资决策单元单元 扩产量扩产量 投资时间投资时间 静态投资静态投资动态投资动态投资催化重整催化重整 17.85 1 6962.56962.5加氢精制加氢精制 40.00 2 7000.06250.3延迟焦化延迟焦化 56.53 3 14306.0 11404.7成品油运输成品油运输 0.30 2

21、750.0 669.6中间品库存中间品库存 2.42 1 221.0 221.0总投资利润率总投资利润率 （%） 87.6 70.3总投资回收期总投资回收期 （年）（年） 2.1 2.4供应链综合集成优化实例供应链综合集成优化实例可持续发展的供应链计划与调度可持续发展的供应链计划与调度目标子目标市场需求 层次方法GPMILP总产值48.9348.9248.94总成本38.7738.7838.75经济效益364.47 363.83 365.63G1净利润94.8894.5995.18汽油60.0061.7061.4063.58柴油100.0099.3699.3098.61聚丙烯9.008.328

22、.338.32G2沥青10.009.769.769.76A类原油150.00 150.00 150.00G3B类原油128.70 128.70 128.70外售燃料油40.0038.9938.8739.08自用燃料油6.716.716.84G4硫磺回收0.330.330.32供应链综合集成优化实例供应链综合集成优化实例单元过程优化单元过程优化装置装置 1#常减压装置常减压装置 2#常减压装置常减压装置 总计总计 初始值初始值 优化值优化值 初始值初始值 优化值优化值 初始值初始值 优化值优化值原料量（万吨）原料量（万吨） 0.43 0.50 0.44 0.37 0.87 0.87原料组成（原料组成（%）A类类 100.00 85.85 0.00 0.00 49.43 50.57 B类类 0.00 14.15 100.00100.00 49.34 50.66原料费用（万元）原料费用（万元） 453.79 538.46 522.92438.24 97