CN110703713B - 一种提高单装置多产品加工方案切换效率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工技术领域,涉及一种提高单装置多产品加工方案切换效率的方法,在给定到厂原料和产品出厂要求后,结合存储容器的现状和装置特点,进行优化安排,在短时间内(小于15分钟),获得合理的加工方案切换安排以及相关的结果;其方法简单,操作方便,原理科学,能在最短时间内合理安排加工方案,实现生产效益最大化。

Description

一种提高单装置多产品加工方案切换效率的方法
技术领域:
本发明属于化工技术领域,涉及一种提高单装置多产品加工方案切换效率的方法。
背景技术:
在石化生产方面,计划优化等相关产品广泛应用,并取得了良好的经济效益。目前,众多化工产品的生产多采用如下模式,即投入一种主原料,在不同条件下,生成不同牌号的产品(即为不同的加工方案),如聚乙烯的生产过程,投入乙烯,在不同的聚合时间及不同的助剂下生成不同牌号的聚乙烯产品。用户或者市场对不同牌号的产品需求量不同,另外产品的价格也可能有比较大的波动,在这样的情况下,如何安排生产才能减少因为加工方案安排不合理对生产平稳性的影响,实现最大的效益,是许多化工企业遇到的问题。现有加工方案切换或优选方法主要应用于原油、云制造、数控机床或粮食加工,例如CN201811509467.3提出一种面向加工方案切换的原油动态调合方法,首先利用原油近红外快速评价技术获取切换前加工原油和待切换原油的性质数据,然后基于原油数据以及工艺参数,以设定的调合周期对调合比进行优化,并以一定的跟踪周期进行滚动计算缓冲罐内混合原油的实时性质值,动态调整下一调合周期的目标性质值,进而完成原油切换;CN201610572676.7公开了一种云制造环境下加工方案优选方法,是通过采集云制造资源的基本属性作为云制造资源选择的评价指标,建立基于细菌觅食优化的加工方案选择数学模型,进行云制造环境下加工方案的优选方法,先通过生产成本目标函数、生产时间目标函数、加工质量目标函数、其它评价指标目标函数等构建多目标优化数学模型,再进行云制造环境下的加工方案进行优选,为企业决策者在加工方案选择时提供合理性的建议,以便提高产品质量和企业利润;CN201910508426.0公开了一种粮食加工方案优化方法、装置、设备及存储介质,通过获取目标加工环节的当前粮食数据,将当前粮食数据代入预设粮食预测模型中,获得粮食预测期望值;通过预设数据包络分析模型对预测期望值进行有效性评价,并根据评价结果确定粮食预测期望值中是否包含异常加工数据;在粮食预测期望值中包含异常加工数据时,从预设加工调整表中查找到与异常加工数据对应的加工调整参数,并根据加工调整参数对目标加工环节进行调整,能够精确地预测粮食加工过程中产生的浪费,并结合数据包络分析算法得到的最优生产方式,对其进行优化,从而减少了加工过程中物料和能源上的损失和浪费,减少了生产成本,提高了收益;CN200910220763.6公开了一种飞机复杂构件数控加工方案快速生成方法,该方法主要内容包括:1)加工工艺信息获取;2)加工方案结构树构建;3)加工方案交互表现形式生成;4)加工方案的快速编制;5)加工方案有效性检查;6)方案输出。应用本发明对飞机复杂结构件加工方案进行了知识化、规范化、标准化,增强了加工方案的统一性,可重用性,编制的快速性,从而缩短了飞机复杂构件数控加工加工方案的编制周期,提高了数控加工准备效率及加工质量。但是专门针对化工多产品特点的方案切换系统并未出现,很多企业都靠人工安排,效率低,且效益损失较大,而且不同牌号的化工产品经常在一套装置上通过不同的加工方案得到,要改变产品就要切换加工方案,频繁切换加工方案会带来过多废料,产品质量下降,加工成本上升等诸多问题。因此,有必要开发一种快速的加工方案切换方法,提高决策效率,提升企业效益。
发明内容:
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点,设计提供一种提高单装置多产品加工方案切换效率的方法,合理安排装置生产的加工方案,提升企业效益。
为了实现上述目的,本发明实现单装置多产品加工方案切换效率提高的具体过程为:
(1)确定影响加工方案切换的主要因素:包括上游的原料到厂和库存情况、下游的产品库存和出厂要求,以及装置可能的停工检修安排;
(2)分别计算原料库存、产品库存和产品加工产量:
a.原料存储容器p时间段物料量的计算公式:Vp=Vp-1+Fp-Up,其中,Vp是p时间段结束时的物料量,单位:吨,Vp-1是p的上个时间段结束时的物料量,单位:吨,Fp是p时间段进入存储容器的物料量,单位:吨,Up是p时间段从存储容器供给装置的物料量,单位:吨;原料容器满足的约束:Vmin≤Vp≤Vmax,其中Vmin是原料存储容器的最小罐量,单位:吨,Vmax是原料存储容器的最大罐量,单位:吨;
b.产品存储容器p时间段物料量的计算公式:Ip=Ip-1+Pp-Op,其中Ip是p时间段结束时的物料量,单位:吨,Ip-1是p的上个时间段结束时的物料量,Pp是p时间段上游装置产生的物料量,单位:吨,Op是p时间段从存储容器出厂的物料量,单位:吨;产品容器满足的约束:Imin≤Ip≤Imax,其中,Imin是产品存储容器的最小罐量,单位:吨,Imax是产品存储容器的最大罐量,单位:吨;
c.产品Pj对应加工方案的产量计算公式:
Figure GDA0003508626570000031
其中PPj是Pj产品的产量,单位:吨,Fi是投入原料i的量,单位:吨,WPj是Pj的质量收率,加工方案的加工能力以产品产量计算,需要满足以下约束:
PPj,min≤PPj≤PPj,max
其中PPj,min是Pj产品加工方案的最小生产量,单位:吨,PPj,max是Pj产品加工方案的最大生产量,单位:吨;
d.全厂总效益按照如下公式计算:
Figure GDA0003508626570000032
其中Opi是p时间段i产品的出厂量,单位,吨,Ppi是i产品在p时间段的价格,单位,元/吨;FpjF是p时间段j原料的进厂量,单位,吨,CpjC是j原料在p时间段的价格,单位,元/吨;Tp是p时间段内加工方案切换的总成本,单位,元,Qp是p时间段内的其他生产成本,单位,元;
(3)确定切换方案:根据影响因素和生产要求对加工方案进行安排,优先考虑产品的出厂要求,必须在规定时间提供足够的产品;其次,考虑原料存储容器的情况,如果接近上限,需要切换至高原料消耗的加工方案,如果接近下限,需要切换至低原料消耗的加工方案,如果近期有原料进厂,需要提前安排足够的容量保证及时卸货;再次,考虑产品罐情况,当产品罐接近上限时,要切换至其他产品的生产方案;最后考虑各加工方案之间的切换成本,如果当前方案可以同时切换多个方案,则选择切换成本最低的。
本发明所述具体的生产的要求(即数学约束方程)包括:进厂原料要及时卸货入库、原料罐(存储仓库)不能满,也不能空;产品罐(存储仓库)不能满,产品要按照订单及时出厂;装置在不同加工方案间的切换成本不同(如:切换时间长短不同,废料有多少不同等)。
本发明与现有技术相比,在给定到厂原料和产品出厂要求后,结合存储容器的现状和装置特点,进行优化安排,在短时间内(小于15分钟),获得合理的加工方案切换安排以及相关的结果;其方法简单,操作方便,原理科学,能在最短时间内合理安排加工方案,实现生产效益最大化。
附图说明:
图1为本发明实施例所述单装置的加工原理示意图,其中P1、P2、P3、P4、P5、P6分别为F4908、K9930、K7726H、K9026、T4401、K8003产品是相应的加工方案的产品,一个时间只能开一个加工方案,不同时产出,原料F1和F2分别是丙烯和乙烯。
具体实施方式:
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。
实施例:
本实施例对某化工厂聚丙烯装置进行加工方案切换,原料F1和F2分别为丙烯和乙烯,产品P1、P2、P3、P4、P5、P6分别为F4908、K9930、K7726H、K9026、T4401、K8003,采用本发明技术方案对加工方案切换安排的过程为:
(1)上月31日至本月3日,生产P5产品,日生产量为590吨;
(2)本月4日至6日,生产P4产品,日生产量分别为590、425、460吨;
(3)本月7日至17日,生产P2产品,日生产量为590吨;
(4)本月18日至21日,生产P6产品,日生产量为590吨;
(5)本月22日至26日,生产P1产品,日生产量为590吨;
(6)本月27日至31日,生产P3产品,日生产量分别为590、590、425、429、425吨。
结果如表1所示,
表1:
Figure GDA0003508626570000051
注:表中数字是产品日产量,单位:吨。

Claims (1)

1.一种提高单装置多产品加工方案切换效率的方法,其特征在于具体过程为:
(1)确定影响加工方案切换的主要因素:包括上游的原料到厂和库存情况、下游的产品库存和出厂要求,以及装置可能的停工检修安排;
(2)分别计算原料库存、产品库存和产品加工产量:
a.原料存储容器p时间段物料量的计算公式:Vp=Vp-1+Fp-Up,其中,Vp是p时间段结束时的物料量,单位:吨,Vp-1是p的上个时间段结束时的物料量,单位:吨,Fp是p时间段进入存储容器的物料量,单位:吨,Up是p时间段从存储容器供给装置的物料量,单位:吨;原料容器满足的约束:Vmin≤Vp≤Vmax,其中Vmin是原料存储容器的最小罐量,单位:吨,Vmax是原料存储容器的最大罐量,单位:吨;
b.产品存储容器p时间段物料量的计算公式:Ip=Ip-1+Pp-Op,其中Ip是p时间段结束时的物料量,单位:吨,Ip-1是p的上个时间段结束时的物料量,Pp是p时间段上游装置产生的物料量,单位:吨,Op是p时间段从存储容器出厂的物料量,单位:吨;产品容器满足的约束:Imin≤Ip≤Imax,其中,Imin是产品存储容器的最小罐量,单位:吨,Imax是产品存储容器的最大罐量,单位:吨;
c.产品Pj对应加工方案的产量计算公式:
Figure FDA0003501478370000011
其中PPj是Pj产品的产量,单位:吨,Fi是投入原料i的量,单位:吨,WPj是Pj的质量收率,加工方案的加工能力以产品产量计算,需要满足以下约束:
PPj,min≤PPj≤Ppj,max
其中PPj,min是Pj产品加工方案的最小生产量,单位:吨,PPj,max是Pj产品加工方案的最大生产量,单位:吨;
d.全厂总效益按照如下公式计算:
Figure FDA0003501478370000021
其中Opi是p时间段i产品的出厂量,单位,吨,Ppi是i产品在p时间段的价格,单位,元/吨;Fpj是p时间段j原料的进厂量,单位,吨,Cpj是j原料在p时间段的价格,单位,元/吨;Tp是p时间段内加工方案切换的总成本,单位,元,Qp是p时间段内的其他生产成本,单位,元;
(3)确定切换方案:根据影响因素和生产要求对加工方案进行安排,优先考虑产品的出厂要求,必须在规定时间提供足够的产品;其次,考虑原料存储容器的情况,如果接近上限,需要切换至高原料消耗的加工方案,如果接近下限,需要切换至低原料消耗的加工方案,如果近期有原料进厂,需要提前安排足够的容量保证及时卸货;再次,考虑产品罐情况,当产品罐接近上限时,要切换至其他产品的生产方案;最后考虑各加工方案之间的切换成本,如果当前方案能同时切换多个方案,则选择切换成本最低的。
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