第４期 阎文雯等．聚丙烯连续生产过程的短期调度和经济优化 续模型，但他们没有考虑到物料平衡问题。大部分 关于生产调度的研究假设牌号的基本次序是平等 的，并尽力达到“生产时间最小化”以及“延迟时间 最小化”。在本课题中，销售和采购订单的安排是 决策的一个内部分支，由生产调度决定。文献［７， ９］提出一种适用性广泛的调度方法，这种方法适用 于多机器化工生产过程。对聚丙烯多牌号生产尤 其是市场导向多牌号生产的建模和优化研究偏少， 目前聚丙烯多牌号生产过程优化策略的研究工作 和成果分析ｌ１ ” 也不是很多。总之，聚烯烃多牌 号生产过程的优化策略研究对于提高经济效益、降 低生产成本都有着十分重要的意义，是具有广阔发 展前景的研究领域。 笔者以单机多牌号连续生产设备为研究对象， 基于连续时间描述，将订单和机会表达为０—１变 量，在有限的原材料、能源、资金、仓储等约束下，建 立了聚丙烯连续多牌号生产过程的短期调度数学 模型。 ２基本思想 基于一个简单的供应链模型ｌ１ ，笔者研究了 聚丙烯连续生产过程的生产管理决策问题，包括生 产调度、对象的优化操作和任务控制ｌ１ 。这些任 务之间必须协调一致才能发挥出最高的效益。 为了对一个市场反应型模式进行操作，应该考 虑到短期生产调度内部供应链与市场之间的相互 作用。如图１所示，它抓住了实际化工供应链的一 些主要原理，包括公司一市场之间的相互作用、库 存控制、过程的动态性（比如切换、装载变化）以及 内部供应链的结构。对于这个简单的供应链模型， 生产控制问题可以定义为在库存能力和生产过程 本身的约束下，做出合适的采购、生产和销售决策 以使生产利润最大化。 图１ 聚丙烯连续生产企业的 简单供应链模型 在考虑聚丙烯产品牌号个数有限的情况下建 立系统的数学模型（包括基本控制系统），这个模型 包括了生产过程的一系列生产条件约束和产品牌 号问的切换规律。提炼出增加值的表达式，进而在 不考虑噪声和外界扰动的情况下建立起一个优化 问题，通过求解该优化问题可以获得具有某个给定 产品牌号的最优生产操作过程。 进一步地，当进行多牌号生产时，还需要建立 一个最优的产品牌号切换订单和利润的分配策略。 这里的产品牌号的利润蕴涵着该牌号产品的未来 销售情况的预测值。通过引入一系列的决策变量 最终将所讨论的最优化生产调度问题转化为一个 混合整数线性规划（ＭＩＬＰ）问题，即一个以累积增 加值为目标函数，以库存约束、采购约束、牌号切换 约束为约束条件的优化问题。 ３短期调度的设计 聚丙烯连续多牌号生产过程的模型根据图２ 所示的准静态和动态过程的描述建立。 任务Ａ 一 时间 图２ 多牌号生产过程的牌号切换 建立系统的数学模型（包括基本控制系统）： ５ｃ—ｆ（ｘ， ， ） ０一ｇ（ｘ， ， ） ｚ—Ｃ ＋Ｃ 式中 （ ）——输入变量， （ ）∈Ｒ ； （ ）——状态变量， （ ）∈Ｒ ； （ ）——输出变量， （ ）∈Ｒ ； ｚ——性能的集合（包括设备所有变量所要 求的性能值），ｚ∈Ｒ 。 性能约束： ｈ（ｚ）＜０ 所有可行的稳定状态的运行条件表示： ３一｛ ， ｌ Ｙ，ｚ ｓｕｃｈ ｔｈａｔ ｆ（ｘ， ， ）一０， ｇ（ ， ， ）一０， —Ｃ ＋Ｃ ，ｈ（ ）＜０｝ 这里只需要有限个能带来经济效益的牌号，因 此满足要求的牌号约束： 一｛（ ， ）∈３ ｌ ｚ—Ｃ ＋Ｃ ， ｓｕｃｈ ｔｈａｔ ｇｇ（ｚ）＜０｝ 在静态生产任务中，以经济效益最大化为目标函 数，因此这里提炼出增加值，以达到经济目标最大化： Ｌ（ｚ）一一∑Ｐ ＇ Ｃ ｒ（ｚ）＋∑Ｐ ～Ｙ （ｚ） 维普资讯 http://www.cqvip.com 石油化工自动化 在不考虑噪声和外界扰动的情况下建立优化 当Ｓ为利润时，则ＳＯ 一０；当Ｓ为订单时，则 问题： （ ， ）一ａｒｇｍｉｎ｛一Ｌ（ｚ）ｌ了ｚ— ＋Ｃ ， ｓｕｃｈ ｔｈａｔ（ｘ， ）Ｅ ｝ 通过求解该优化问题可以获得具有某个给定 产品等级的最优生产操作过程： ，ｒ丁 ａｒ…ｉｎ｛Ｉ－Ｃｌ Ｌ Ｊ ０ Ｌ （ｚ）ｄｔ Ｊ了 ，Ｙ，ｚ，ｓ．ｔ．（ ， ，Ｙ，ｚ）Ｅ３ ，。 （Ｏ）一２ｇ， （Ｔ）一 ｝ 当进行多牌号生产时，在需求驱动型的市场 中，必须考虑销售行为对整个生产过程的影响。因 此从生产管理最优化的角度提出企业订单和利润 的０—１决策变量。这里的产品牌号的利润蕴涵着 该牌号产品的未来销售情况的预测值。同时引人 一系列的决策变量。 牌号约束： ∑Ｇｆ一１ （１） 式中Ｇ——牌号变量。 约束（１）表明牌号ｇ的生产在ｋ时段内结束。 并且一个时间段内只能生产一种牌号。 切换约束： ∑∑∑Ｔ￡ 一１， ｇ ｈ ∑Ｔ ≤ ，∑Ｔ ≤Ｇ （２） Ｔｌ 一≤ＴＭ［ （３） 约束（２）表明从牌号ｇ到牌号ｈ的生产在／７２ 模式下进行切换，在ｋ时段内结束。 为了表示基于市场需求的牌号切换，这里引人 销售订单和利润的０—１决策变量Ｓ 来表示此订 单和利润在生产时间内是否执行（Ｓ：～一１为执 行，Ｓ：一一０为不执行）。进一步地，引人 “ 表示 所有执行的订单和利润的集合。由此得到： Ｓ：一一０，Ｖ ｋ １＂１“ ≤１ （４） 式中Ｓ——销售变量； 时问间隔集。 每一种订单都必须执行一次，而每一个利润最 多执行一次，由此可以得到以下约束： ＳＯ ≤∑ｓ：’ ≤１ （５） －Ｃｉｉｅ’ ＳＯ“ 一１。据此，可以同样得到采购订单和利润 的０—１决策变量Ｐ 及相应的约束条件。 采购约束： Ｐ ｒ 一０， Ｖ ｋ∈ ， ＰＯ ≤∑ ≤１ （６） ｋＣ－ｌｉ ’ｐ 约束（５）表示当原料ｒ的采购交易Ｐ为订单 时，则ＰＯ 一１；若采购交易Ｐ为利润，则 ＰＯ ’ 一０。 这里再引人变量ＥＳ：为第ｋ时段成品ｅ的储 存量，ＲＳ；为第ｋ时段原料ｒ的储存量，由此可以 得到原料ｒ和成品ｅ之间的物料平衡方程： ＥｓＬ 一Ｅｓ；＋∑∑∑Ｔｆ 一 ｇ ｈ ∑ｓ ＳＡ ｛Ｑ （７） 一 ∑ 一定义ＥＳ；＝∑ 附 ＝＝ＥＳｉ＇． 。，ＲＳ 一ＲＳｉ：Ⅲ 。，则库存容量的 最大最小约束：∑ ∑ ｆＥＳ；≤ＥＳ：≤ＥＳ： （８） ｌＲＳ ≤ＲＳ ≤ＲＳ： ． 累积附加值为一系列时问的成品销售收人与 原料消耗之间的差值，这里 一０，１，…，Ｈ一１。 ＋ 蚪 一（１＋７）Ｖ ＋∑∑ｓｙ ＳＡ“ ￥“ 一 ∑∑Ｐ ＰＡ Ｐ￥“ （９） ｒ Ｐ 目标函数表示为短期调度终点的累积附加值： Ｊ—Ｖ ＋∑Ｒｓ ￥ ＋∑ＥＳ￣Ｅ￥ （１ｏ） 根据上述各式，最优化生产调度问题转化为一 个ＭＩＬＰ问题，即一个以累积增加值（式（１０））为目 标函数，以库存约束（式（８））、采购约束（式（６））、销 售约束（式（４，５））、牌号切换约束（式（２，３））、目标 值累积（式（９））及物料平衡方程（式（７））为约束条 件的优化问题。 ４ 结 论 笔者以生产利润最大化为优化目标，提出了一 个以订单和利润为基础的短期调度决策模型，模型 维普资讯 http://www.cqvip.com
第４期 阎文雯等．聚丙烯连续生产过程的短期调度和经济优化 ３３ 表达为一个ＭＩＬＰ问题。该模型相对于现有的各 个聚丙烯多牌号切换过程的调度，数学表达更简 单，具有较高的优化目标，为聚丙烯生产企业的牌 ＭＩＮＩ Ｐ Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９９，（３８）：１９７～２０３ Ｍｕｎａｗａｒ Ｓ Ａ，Ｂｈｕｓｈａｎ Ｍ，Ｇｕｄｉ Ｒ Ｄ．Ｃｙｃｌｉｃ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｕｌｔｉｐｒｏｄｕｃｔ Ｐｌａｎｔｓ ｉｎ ａ Ｈｙｂｒｉｄ Ｆｌｏｗｓｈｏｐ Ｆａｃｉｌｉｔｙ．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， 号切换提供了决策依据，使得生产者能在市场经济 条件下，能动地调度牌号生产。 参考文献： １张虹，李歧强．基于模糊规划的间歇过程生产调度建模及其算 法研究：［学位论文］．济南：山东大学学报，２００４ ２ 钱晓龙，唐立新，刘文新．动态调度的研究方法综述．控制与决 策，２００１，１６（２）：１４１～１４５ ２００３，（４２）：５８６１～５８８２ Ｋ Ｈ．Ｈｅｏ Ｓ Ｈ．、Ｌｅｅ Ｈ Ｋ，ｅｔ ａ１．Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｏｆ Ｓｉｎｇｌｅ— ９ Ｌｅｅｓｔａｇｅ ａｎｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｎ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｉ ｉｎｅｓ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｄｕｅ Ｄａｔｅｓ．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００２，（４１）：５８～６６ 王靖岱，陈纪忠，阳永荣．连续聚合过程中多牌号产品过渡 ３ 王勇．柔性制造系统动态调度算法自动生成系统．渝州大学学 报（自然科学版），１９９９，２６（４）：６２～６９ ４ Ｒｅｋｌａｉｔｉｓ Ｇ Ｖ．Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ａｎｄ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ Ｂａｔｃｈ １１ 的生产调度最优化．高校化工工程学报，２Ｏ０３，１ ７（１）： ８０～８ ５ 周猛飞，蔡亦军，潘海天等．聚合反应过程的先进控制及优化． 石油化工，２００３，３２（７）：６２６～６２９ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ． Ｉｎ：／／Ｐｒ０ｃｅｅ ｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｔｏ ＡＳＩ ｏｎ ＳｙｓｔｅＢａｔｃｈ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｔｕｒｋｅｙ：１９９２．６６Ｏ～７０５ Ａｎｔａｌｙａ， 王晖．聚合控制及其进展．北京化Ｅ大学学报，２０００，２７（２）： ８８～９２ ５ Ｍｅｎｄｅｚ Ｃ Ａ，Ｃｅｒｄａ Ｊ．Ａｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ＭＩＬＰ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｔｉｍｅ Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｈｏｒｔ—ｔｅｒｍ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｒｏｄｕｃｔ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２００２．（２６）：６８７～６９５ ６ Ｇｉａｎｎｅｌｏｓ Ｎ Ｆ，Ｇｅｏｒｇｉａｄｉｓ Ｍ Ｃ．Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｅｖｅｎｔ—ｄｒｉｖｅｎ Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｈｏｒｔ ｔｅｒｍ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００２，（４１）：２４３１～２４３９ ７ Ｍｏｃｋｕｓ Ｌ，Ｒｅｋｌａｉｔｉｓ Ｇ Ｖ． Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｔｉｍｅ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉ０ｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｂａｔｃｈ ａｎｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ：１， 王靖岱，阳永荣．迭代动态规划在树脂牌号切换最优化模型中 的应用．化工学报，１９９９，５０（１）：１２５～１２９ １４ Ｍａｒｑｕａｒｄｔ Ｗ，Ｂｏｓｇｒａ ＯＨ，Ｂａｃｋｘ Ｔ．Ｔｏｗａｒｄｓ Ｉｎｔｅｎｔｉｏｎａｌ Ｄｙｎａｍｉｃｓ ｉｎ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｈａｉｎ Ｃｏｎｓｃｉｏｕｓ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ．Ｉｎ： Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ３ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ．Ｓｎｏｗｂｉｒｄ，Ｕｔａｔｈ． ＵＳＡ：１９９８． Ｔｏｕｓａｉｎ Ｒ Ｌ．Ｄｙｎａｍｉｃ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｗｉｄｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ：［Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ］．Ｄｅｌｆｔ，Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ：Ｄｅｌｆｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００２ 艾默生智能无线工厂解决方案又添新成员 世界首台无线ｐＨ／ＯＲＰ分析变送器 艾默生过程管理于２００８年４月９日Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ推出了６０８１一Ｐ无线ｐＨ／ＯＲＰ分析变送器，使艾默生－的智 能无线工厂解决方案拥有更强大的功能。无线ｐＨ／ＯＲＰ分析变送器是继ｗｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ标准出台后，新推出的首台工业 级无线分析产品。艾默生的ＰｌａｎｔＷｅｂ数字工厂结构已经帮助全球数千家工厂，实现了数字控制自动化，艾默生的智能无 线解决方案将进一步拓展ＰｌａｎｔＷｅｂ所能覆盖的工作范围。 艾默生过程管理Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ水质分析产品市场部副总裁Ｊｏｈｎ Ｗｒｉｇｈｔ说：“随着无线技术在全球获得的热烈反 响，艾默生不断拓展其无线技术的产品线，使该技术能够应用到整个工厂的监测和控制，现在我们又新增加了分析领域的产品。” ６０８１一Ｐ无线分析变送器匹配Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ的ｐＨ或ＯＲＰ传感器，可以测量ｐＨ值和ＯＲＰ（氧化还原电位）。 无线分析变送器的安装非常方便，而且很快就能被无线网络识别，弥补了以前受地理位置或经济原 因而无法实现的测量。与传统安装方式相比，仅接线一项，就可节省９Ｏ 的安装成本。 ６０８１一Ｐ无线分析变送器两行１６位显示，菜单简捷直观，有６种语言可供选择。变送器具有开 放的、标准化的ｗｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ数字通讯功能，可查询过程变量、重要诊断及故障信息。其中诊断功 能可连续监测诸如：标定错误、高／低温报警、玻璃电极破裂、参比电极失效、ＲＯＭ故障、传感器失效、 ＣＰＵ故障、及玻璃电极和参比电极的各种警告信息。 ６０８１一Ｐ可与艾默生智能无线工厂架构中的其它现场无线设备进行通讯。现场网络采用自组织 无线网格射频通讯技术，经过实践测试，通讯可靠性可高达９９ 。此外，ＳｍａｒｔＰｏｗｅｒ技术确保 ６０８１一Ｐ变送器电池的使用寿命可达到３～５年，其他智能无线变送器电池的使用寿命根据应用场合 的不同，可达到５～１５年。 ６０８１一Ｐ分析变送器 艾默生过程管理公司
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