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油品生产与储运调度问题研究

作　者: 宋洁蔚
导　师: 荣冈
学　校: 浙江大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 问题研究油品零售调度模型成品油罐原油储运炼油生产调度调度问题启发式规则混合整数储运过程
分类号: TP273
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

生产调度是流程工业综合自动化系统的关键环节，是连接生产经营管理和生产过程控制的纽带。本文针对流程工业的特点，首先，介绍了综合自动化系统体系结构及调度在其中的作用和地位，说明了调度和计划之间的关系，评述了调度问题的研究现状和应用情况。然后，详细介绍了当前调度问题研究所使用的各种方法，对这些常用的方法进行了比较研究，指出了其中的优缺点。油品生产与储运是流程工业的典型过程，规模庞大，工艺复杂，数学模型的建立是调度研究的重点。根据炼油行业的实际情况，用数学规划方法建立各个功能模块的调度模型，运用启发式规则降低约束和变量的个数，从而降低问题的复杂性，是本文采用的一个主要方法。运用成熟的工具软件，在短时间内得到一个满意的可行解，使调度模型具有实用性，能够真正在炼油企业综合自动化及油品流通领域的管理中发挥作用，为炼油的生产、销售、管理提供依据，则是本文研究的最终目的。本文主要内容包括： 1．通过对实际炼油过程和流通过程的分析，从总体上对油品生产与储运调度问题进行了研究。运用系统分解策略，把油品生产与储运过程按照功能划分为原油储运、炼油生产、成品油储运、成品油配送等四个模块，对相应的模块提出了各自的数学规划调度模型。各个模块相对独立，可以作为一个独立的系统运行，同时模块之间又存在必然的联系，相互制约，可以合成为一个统一的系统。通过对各个模块进行详细研究，在确保局部调优的基础上，从整体上达到最佳的调度结果。 2．针对炼油加工过程的多种生产方案，以装置加工、原油混合、产品调合三部分内容为基础，建立了一个松散而又统一的生产调度模型。利用装置加工计划的结果为原油的混合和产品的调合提供依据，而原油的混合和产品的调合则以装置的加工为基础，三者相辅相成。调度模型的建立综合考虑了物料、能量的消耗和平衡，使原油、装置、产品三者很好地得到了统一，同时为原油储运和成品油储运调度提供了依据。 3．根据炼油生产调度得到的原油混炼比，结合原油库存和进厂计划，对原油储运调度问题建立了混合整数规划模型，分别就厂内罐区和码头罐区进行了详细的描述。模型中妥善处理了两个罐区时间尺度不统一的问题，从而解决了原油存储、移动和混合等一系列问题，为原油罐区的管理提供了理论指导。启发式规则被用来简化模型，以利于问题的求解。11 摘要 4．根据炼油生产调度得到的油品调合比例，结合产品库存和出厂计划，对成品油的调合问题进行了描述。并分别以厂内罐区和码头罐区为对象，提出了成品油储运调度的混合整数规划模型，从而解决了成品油调合、存储和移动等一系列问题，为成品油罐区的管理提供了技术支持。文中同时对模型的规模和算法的复杂性进行了详细的分析，为了降低问题求解的规模和难度，提出了一系列启发式规则。 5．针对油品零售的管理模式，充分考虑了油品零售过程的特点和随机性，分别从计划和调度的层次上，进行了详细的分析和建模。对于计划层，主要从油品购销的角度出发，建立了线性规划数学模型。对于调度层，则从零售网点的库存和销售预测出发，提出了配送时间窗的概念，并对运输安排建立了数学模型。通过对成品油流通计划和调度进行研究，可以有效地解决成品油配送中遇到的各种问题，更好地为成品油的零售管理提供服务。通过对油品生产与储运过程调度问题进行研究，再现了从原油入厂，到原油加工，到产品出厂，最后到产品流通的完整物流网络，为调度系统的工程化实现打下了良好的基础，为企业的生产经营和生产控制提供决策依据。最后，在总结全文的基础上，指出了油品生产与储运调度有待深入研究的若干问题。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACTS  6-8
致谢  8-10
目录  10-16
第一章流程工业调度问题概述  16-48
  1.1 前言  16-17
  1.2 流程工业CIPS  17-19
    1.2.1 流程工业生产特点  17-18
    1.2.2 CIPS体系结构  18-19
  1.3 生产计划与调度  19-22
    1.3.1 流程工业生产计划  19-20
    1.3.2 流程工业生产调度  20-21
    1.3.3 计划与调度的关系  21-22
  1.4 调度研究现状  22-27
    1.4.1 离散过程调度  23
    1.4.2 批处理过程调度  23-24
    1.4.3 连续过程调度  24-25
    1.4.4 混杂系统调度  25-26
    1.4.5 其他调度问题  26-27
  1.5 调度建模和求解方法  27-36
    1.5.1 数学规划  28-29
    1.5.2 遗传算法  29-30
    1.5.3 模拟退火算法  30-31
    1.5.4 神经网络  31-32
    1.5.5 仿真技术  32-33
    1.5.6 专家规则  33-34
    1.5.7 Petri网调度  34-35
    1.5.8 网络节点法  35-36
  1.6 本文主要内容  36-37
  1.7 小结  37
  参考文献  37-48
第二章油品生产与储运过程调度  48-68
  2.1 前言  48-49
  2.2 生产与储运过程  49-52
    2.2.1 生产与储运系统  49-51
    2.2.2 炼油生产过程  51
    2.2.3 炼油储运过程  51-52
    2.2.4 油品流通过程  52
  2.3 生产与储运过程调度  52-58
    2.3.1 调度功能模块划分  53-55
    2.3.2 炼油生产过程调度  55-56
    2.3.3 原油储运过程调度  56-57
    2.3.4 成品油储运过程调度  57
    2.3.5 成品油流通过程调度  57-58
  2.4 生产与储运调度模型  58-62
    2.4.1 调度模型内容  59-61
      2.4.1.1 参数与变量  59-60
      2.4.1.2 约束条件  60
      2.4.1.3 目标函数  60-61
    2.4.2 调度求解方法  61-62
  2.5 油品调度的工业应用  62-63
  2.6 小结  63
  参考文献  63-68
第三章炼油生产过程调度的数学规划模型  68-88
  3.1 前言  68-69
  3.2 问题描述  69-72
    3.2.1 装置加工优化  70-71
    3.2.2 原油混合优化  71-72
    3.2.3 油品调合优化  72
  3.3 装置加工模型  72-77
    3.3.1 目标函数  73
    3.3.2 约束说明  73-75
    3.3.3 参数与变量  75-77
  3.4 原油混炼模型  77-79
    3.4.1 目标函数  77
    3.4.2 约束说明  77-78
    3.4.3 参数与变量  78-79
  3.5 产品调合模型  79-82
    3.5.1 目标函数  79-80
    3.5.2 约束说明  80
    3.5.3 参数与变量  80-82
  3.6 问题求解  82
  3.7 仿真研究  82-86
    3.7.1 例子1  82-84
    3.7.2 例子2  84-85
    3.7.3 例子3  85-86
  3.8 结论  86
  参考文献  86-88
第四章原油储运调度的混合整数规划模型  88-102
  4.1 前言  88-89
  4.2 问题描述  89-91
  4.3 数学描述  91-98
    4.3.1 厂内罐区模型  91-94
      4.3.1.1 参数与变量  92-93
      4.3.1.2 目标函数  93
      4.3.1.3 约束说明  93-94
    4.3.2 港库区模型  94-98
      4.3.2.1 参数和变量  95-96
      4.3.2.2 目标函数  96
      4.3.2.3 约束定义  96-98
  4.4 求解方法  98
  4.5 仿真研究  98-100
  4.6 结论  100
  参考文献  100-102
第五章成品油储运调度的混合整数规划模型  102-120
  5.1 前言  102-103
  5.2 问题描述  103-104
  5.3 油品储运模型  104-114
    5.3.1 油品存储描述  104-106
    5.3.2 油品调合模型  106-108
    5.3.3 厂内罐区模型  108-111
      5.3.3.1 参数与变量说明  108-109
      5.3.3.2 目标函数  109-110
      5.3.3.3 约束说明  110-111
    5.3.4 码头罐区模型  111-114
      5.3.4.1 参数与变量说明  111-112
      5.3.4.2 目标函数  112-113
      5.3.4.3 约束说明  113-114
  5.4 问题求解  114-116
    5.4.1 求解规模与复杂性  114-115
    5.4.2 策略应用  115-116
  5.5 仿真研究  116-118
  5.6 结论  118-119
  参考文献  119-120
第六章成品油流通的计划和调度问题  120-134
  6.1 前言  120-121
  6.2 成品油供应链网络  121-122
  6.3 流通计划优化  122-125
    6.3.1 计划与调度  123-124
    6.3.2 计划模型  124-125
  6.4 配送调度优化  125-129
    6.4.1 配送问题描述  125-127
    6.4.2 配送调度问题  127-128
    6.4.3 调度方法  128-129
  6.5 仿真研究  129-132
    6.5.1 例子1  129-130
    6.5.2 例子2  130-132
  6.6 结论  132
  参考文献  132-134
第七章总结与展望  134-138
  7.1 研究工作的总结  134-135
  7.2 研究工作的展望  135-138
攻读博士学位期间发表和录用的论文  138
攻读博士学位期间参加的课题  138

油品生产与储运调度问题研究

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