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1、化工自动化及仪表,2004,31(6):8～13综述与评论 ControlandInstrumentsinChemicalIndustry流程工业生产调度问题综述赵小强,荣 冈(工业控制技术国家重点实验室,浙江大学先进控制研究所,浙江杭州310027)摘要:针对流程工业生产调度特点,通过集合定义了生产调度问题,分析了流程工业生产调度问题的研究应用现状,介绍并比较了应用于流程工业生产调度问题的主要方法及其优缺点,指出了今后研究的重点和方向。关键词:流程工业;生产调度;调度方法中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:100
2、023932(2004)(06)200082061 引 言整个生产过程的状态数据;原材料、半成品、备品备流程工业包括化工、炼油、冶金、造纸、电力、制件等的品种、规格、质量和数量情况;生产设备状况、[1][2]药、食品等行业,与离散工业生产特点相比,流运输车辆的安排;产品销售、库存以及国内外市场需程工业生产一般都是连续或批处理过程,具有复杂求变化情况等;水电汽的供应和使用情况;人员的配性、不确定性、非线性、多目标、多约束、多资源相互备等。在满足作业优先级、设备能力、交付日期等各协调等特点。流程工业企业根据市场的需求预测、种生产约
3、束的前提下,生产调度在生产过程中实现原材料与能源的供给情况、生产加工能力与生产环人员、材料、机器等资源的有效配置及使用顺序,以境的状态,利用生产过程全局性和整体性的思想,确[5]达到生产费用最低的目标,即对生产活动的排序、定企业的生产目标,制定企业的生产计划,协调企业[6]时间安排、所需的每种资源的分配,解决冲突,达各局部生产过程,从而达到企业总体最优目标。同到企业目标的最优化。流程工业企业制定生产计划时为了适应激烈的市场竞争,对生产调度的实时性、一般需考虑上万个变量,几千个约束条件,由于生产协调性和可靠性提出了很高的要求,由
4、于局部生产过程存在大量的离散变量和连续变量,因而调度问优化不等于全厂处于最优,生产调度可通过在生产题是混杂系统调度问题,所以流程工业生产调度问过程中中间产品的存储对各个装置相互冲突的目标题是多约束、多目标、随机不确定优化问题,是NP进行解耦,以获得全局的最优。如何使生产过程处(Non2Polynomial)完全问题,求解规模随问题的增大于最优状态,以达到节能、高产和优质的目的,这就呈指数增长。是生产调度的目标。流程工业生产调度是连接计划和生产的关键活动,起着承上启下的作用,图1体现了它们三者之间[3]的关系。生产调度完成生产计
5、划分解,以生产作业计划为依据,围绕企业的生产经营目标,从生产全局出发,结合生产流程的实际情况和生产能力,进行优化排产,合理调配物料和能源,为生产装置提供生产控制的指标,及时调整各装置间物流的分配,协调和均衡各装置的生产,使各生产环节能有效配合和图1 生产计划、调度和生产控制三者的关系紧密衔接,形成并传达优化调度指令,同时通过及时掌握生产动态,对生产中存在的各种矛盾和问题进 生产调度的方法可分为基于模型的调度和基于行综合分析,有效地协调解决,确保生产均衡、稳定、安规则的调度两大类。基于模型的调度在定义调度问全、长周期地进行,以
6、保证企业生产作业计划的完成。流程工业生产调度目标包括经济指标和性能指 收稿日期:2004210211(修改稿)[4] 基金项目:国家863计划资助项目(2003AA412010);国家973标,最终体现为成本最低或利润最大。流程工业计划资助项目(2002CB312201)生产调度需要的信息有:从原材料投入到产品产出 第6期 赵小强等.流程工业生产调度问题综述·9·题的基础上建立调度模型,基于该模型运用一定的生产调度就是根据资源及其属性集合、产品及调度算法进行求解,根据一定的性能指标进行寻优,其属性集
7、合等的参数,在生产系统集合S(t)=对规模小、相对简单的问题能得到令人满意的最优{R(t),P(t)}的约束条件下,产生调度方案,使得t解,但随着问题规模的增大,将难以求得最优解;基时间生产系统的经济指标或性能指标最优。于规则的调度根据一定的规则或策略来确定生产过3 流程工业调度问题研究应用现状程中的下一步操作,通过应用各种调度规则,能够为流程工业生产调度必须考虑资源的共享和装置规则适用范围内的问题产生合理的解决方案,其特之间的连续性,必须考虑切换工序和维修,这必然导点是不必进行大量的计算,有了合适的规则以后可致约束条件的大量
8、增加,也导致调度问题的复杂性,以很快地生成调度方案。如炼厂调度问题可通过建因而文献提出了大量的算法来解决调度问题,然而立混合整数优化模型求解;而在化工和制药中配方企业的生产环境随时间变化,使用单个算法并不能[9]管理很重要,其调度是按照复杂的设备分配规则来为调度问题产生好的解
