生产计划优化系统在石油化工行业的应用

炼厂运营效率
自行生产或外 购
产品加工方案 及产量
渠道、终端以 及产品等的定 价
运行计划及分析
原油进厂
执行管理
生产调度
一次加工
二次加工 产品出厂
整合的执行
建立以生产物流管理为核心，集 物料移动管理、生产操作管理、 物料平衡、生产调度信息管理和 质量管理为一体的炼厂管理模式
MES系统等
实时获取企业各方面的综合 生产信息，为企业合理配置 资源，及时调整生产计划和 经营策略提供依据
• 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
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
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。
提供炼厂的物料平衡及库存 动态，对优化计划的结果进 行反馈和验证
提供生产过程信息和生产管 理信息，为ERP系统提供准 确及时的物料平衡等生产集 成信息
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。
★ 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。
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。
• 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。
–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
调合组分性质 产品质量指标
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。
源自文库
引言
大型石化企业集团可利用系统建立多厂模型，实现整体效益最大化
总部实施范围
互供料优化 库存优化
原油购买
原油运输
原油进厂 原油库存
单厂实施范围
炼油系统
化工系统
产品出厂 产品库存
产品销售 产品运输
生产调度
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
进出料物性 装置物料平衡
加工方案 装置加工能力
侧线产品物性 装置侧线收率
加工方案 装置加工能力
原油数据库
原油评价 分析数据
原油品种
生产过程及成本要素
蒸馏装置
二次加工装置
调合
原油采购 原油品种 原油数量 原油价格
生产约束条件
原材料
装置
产品
产品销售
原料采购 成本
装置固定成本
出厂产品 公用工程 化学剂消耗
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。
原油及其 他原材料
石化厂生产 加工过程
产品销售
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。
生产计划优化系统在石 油化工行业的应用
2020年6月3日星期三
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
整合的计划
整合的技术
炼厂运营策略 炼厂长期计划 采购决定 渠道利润最大化 价格体系
规划
决策支持、APS系统等 APS、ERP系统等