CN110866635B - 一种提高装置加工方案切换预测精度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工生产技术领域，涉及一种提高装置加工方案切换预测精度的方法，采用模拟计算加微调的方式使一天的时间粒度达到小时或者半小时，增加了对过渡产品加工时间的考虑，而且在完成对加工方案的安排后，根据调整的加工时间对原料库存进行重新核算，在日粒度的优化结果基础上，根据实际的产品要求重新核算各个加工方案的生产时间，并进行详细的安排，做到小时级粒度以下，满足实际生产的要求。

Description

一种提高装置加工方案切换预测精度的方法
技术领域：
本发明属于化工生产技术领域，涉及一种提高装置加工方案切换预测精度的方法，特别是一种多装置多加工方案切换预测精确度的方法。
背景技术：
目前，计划优化类产品在石油炼制生产中获得广泛应用，在化工领域也有部分应用案例。但是在化工应用方面遇到的最大问题就是多产品及相应的加工方案频繁切换的决策问题，使用相关优化方法进行求解时因为受限于求解器性能的限制，例如，采用混合整数规划法进行多产品加工方案切换安排时，往往存在时间粒度较大的问题。例如，对30个产品(方案)进行一个月的切换安排，按照一天的时间粒度计，涉及到的整数就近一千个，这是当前主流求解器在短时间内完成优化求解的整数个数上限；如果按照12小时的时间粒度计，则整数量将超过两千个，这对求解器而言已经是非常难在有限时间(10分钟左右)内得到优化解了。而实际应用中，以天为粒度的安排结果是不能满足生产要求的，为了进行更加精确的生成控制，实际一般要求到小时或者半小时粒度。因此，急需开发一种提高加工方案切换预测精度的方法来解决此类问题。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种提高装置加工方案切换预测精度的方法，采用模拟计算加微调的方式使一天的时间粒度达到小时或者半小时。
为了实现上述目的，本发明实现装置加工方案切换预测精度提高的具体过程为：
(1)确定装置加工方案切换时间：根据产品是否在同一时刻从不同装置产出确定装置加工方案切换时间，
(a)一个产品在相同时间段内只从单一装置上产出：根据出厂量和库存量由下述公式直接确定，
其中，Ti为本加工方案的结束时间，Ti-1为上个方案的结束时间，Si为本时间段要求的出厂量，Vi为库存量，Ci为本装置上本加工方案的加工能力(以产品产量计)；
(b)同一产品在同一时间段从多个装置产出：
(b1)根据每个装置上分配的产品量分别计算各装置上方案结束的时间，再对所有装置的结束时间进行判断，确定这些时间是否在用户更期望的时间点附近(如交接班后，交接班中等)，并进行排序，结束时间的计算公式为：
其中，Ti为本加工方案的结束时间，Ti-1为上个方案的结束时间，Pi为本时间段要求的产量，Ci为该装置上本加工方案的加工能力(以产品产量计)；
(b2)对于对接近期望时间的进行优先处理，将结束时间调整为期望时间点，并重新计算新的产量，
P′i＝(T′i-Ti-1)×Ci
其中，T′i为本加工方案的期望结束时间，Ti-1为上个方案的结束时间，Ci为该装置上本加工方案的加工能力(以产品产量计)，P′i为本时间段的产量；
(b3)确定最后一个装置的结束时间，根据需要生产的总量减去前面装置已经完成的产量，对结束时间进行计算，
其中，Ti为本加工方案的结束时间，Ti-1为上个方案的结束时间，Si为本时间段要求的出厂量，Vi为库存量，P′i，j为本时间段j装置上的产量(根据b2重新调整后的结果)，Ci为该装置上本加工方案的加工能力；
(c)确定过渡产品的生产时间：根据不同方案之间的切换时间，确定过渡产品的生产时间，从而决定原料的消耗量及过渡产品产量，并用于原料库存的核算；其中过渡产品是指从一种产品切换到另一种产品的过程中生产的产品；
(2)原料存储容器的核算：原料存储容器p时间段物料量的计算公式为：
其中，Vp是p时间段结束时的物料量，Vp-1是p的上个时间段的物料量，Fp是p时间段进入存储容器的物料量，Up,i是p时间段从存储容器供给装置Ui的物料量。
(3)判断原料存储容器的物料存储量是否满足约束条件Vmin≤Vp≤Vmax，其中Vmin是原料存储容器的最小罐量，Vmax是原料存储容器的最大罐量；若物料存储量满足约束条件，则停止方案切换；若物料存储量不满足约束条件，将产生警报，根据报警结果，对方案的安排进行调整后重新确定切换方案。
本发明中化工产品的生产通常是在一个装置上通过不同加工条件产生多个不同牌号的产品，以满足市场的要求，过渡产品的生产时间与前后两种方案有关，对于精细化的方案切换预测，必须增加对过渡产品加工时间的考虑，而且在完成对加工方案的安排后，由于加工时间都做了调整，因此需要对原料库存进行重新核算，以免出现库存超出范围的情况。
本发明与现有技术相比，在日粒度的优化结果基础上，根据实际的产品要求重新核算各个加工方案的生产时间，并进行详细的安排，做到小时级粒度以下，满足实际生产的要求。
附图说明：
图1为本发明的工作流程示意框图。
图2为本发明所述装置加工方案切换时间的工作流程框图。
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：
本实施例对表1和表2两套聚乙烯装置加工方案切换安排结果进行再次优化处理，表1和表2为以天为粒度进行优化计算得到的生产方案切换安排，
表1：1#装置的加工方案切换安排结果
表2：2#装置的加工方案切换安排结果
表中数字是某产品在当日的产量，单位：吨，产品P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9分别为：K9930、K7726H、T4401、N-Z30S、PPH-MM20-S、HT9025NX、PPR-F08-S、F300M、PPH-T03-P2，具体过程为：
(1)一个产品在相同时间段内只从单一装置上产出，如表中的P1、P2、P3、P6、P7、P8和P9，这样的情况按照如下方式进行处理，
例如P3产品，从装置1生产，对应的日期为上月31日，以及本月1-3日，共计4天，总产量为590×4＝2360吨，而实际的出厂要求是2000吨，那么需要根据2000吨的实际生产要求和下述公式进行重新计算，得到真实的P3产品生产结束时间，
中，Ti为本加工方案的结束时间，Ti-1为上个方案的结束时间，Si为本时间段要求的出厂量，Vi为库存量，Ci为本装置上本加工方案的加工能力(以产品产量计)，按照上述示例，假设上个方案的结束时间为31日5点，库存为0，那么本加工方案的结束时间为：
这是可以实际操作的时间点；
(2)同一产品在同一时间段从多个装置产出：因为对不同装置上同时生产一种产品的情况并未做强制约束，所以是存在这样的情况。例如表1、表2中的P4和P5产品，
(2-1)首先根据每个装置上分配的产品量，分别计算各装置上方案结束的时间。然后对所有装置的结束时间进行判断，确定这些时间是否在用户更期望的时间点附近(如交接班后，交接班中等)，并进行排序，
其中，Ti为本加工方案的结束时间，Ti-1为上个方案的结束时间，Pi为本时间段要求的产量，Ci为该装置上本加工方案的加工能力(以产品产量计)；
(2-2)对于对接近期望时间的进行优先处理，将结束时间调整为期望时间点，并重新计算新的产量：P′i＝(T′i-Ti-1)×Ci
其中T′i为本加工方案的期望结束时间，Ti-1为上个方案的结束时间，Ci为该装置上本加工方案的加工能力(以产品产量计)，P′i为本时间段的产量；
(2-3)对于最后一个装置，根据需要生产的总量减去前面装置已经完成的产量，对结束时间进行计算：其中，Ti为本加工方案的结束时间，Ti-1为上个方案的结束时间，Si为本时间段要求的出厂量，Vi为库存量，P′i，j为本时间段j装置上的产量(根据2-2重新调整后的结果)，Ci为该装置上本加工方案的加工能力；
(3)过渡产品的生产时间：根据不同方案之间的切换时间，确定过渡产品的生产时间，从而决定原料的消耗量及过渡产品产量，并用于原料库存的核算；
(4)原料存储容器的核算：原料存储容器p时间段物料量的计算公式为：
其中，Vp是p时间段结束时的物料量，Vp-1是p的上个时间段的物料量，Fp是p时间段进入存储容器的物料量，Up,i是p时间段从存储容器供给装置Ui的物料量；
(5)判断原料存储容器的物料存储量是否满足约束条件Vmin≤Vp≤Vmax，其中Vmin是原料存储容器的最小罐量，Vmax是原料存储容器的最大罐量；若物料存储量满足约束条件，则停止方案切换；若物料存储量不满足约束条件，将产生警报，根据报警结果，对方案的安排进行调整后重新确定切换方案，其结果如下：
1#装置加工方案安排
序号 方案 日期 结束时间 过渡时长(小时)
1) P3 3日 18:00 1.5
2) P4 6日 12:45 2.0
3) P1 17日 15:00 1.8
4) P5 26日 10:30 2.0
5) P2 31日 5:00 /
2#装置加工方案安排
本实施例在以天为时间粒度的优化结果基础上，分两种情况快速确定各个装置上每个加工方案的准确结束时间，并据此重算原料库存，判断是否存在库存超出上下限的情况发生。如果存在，需要对加工方案的初始结果进行重新调整，然后再次进行计算。如果不进行方案的二次调整，可以在极短的时间(小于5分钟)内获得时间粒度到小时甚至以下的排产结果，以满足时机生产的要求。

Claims (1)

1.一种提高装置加工方案切换预测精度的方法，其特征在于具体过程为：
(1)确定装置加工方案切换时间：根据产品是否在同一时刻从不同装置产出确定装置加工方案切换时间，
(a)一个产品在相同时间段内只从单一装置上产出：根据出厂量和库存量由下述公式直接确定，
其中，Ti为本加工方案的结束时间，Ti-1为上个方案的结束时间，Si为本时间段要求的出厂量，Vi为库存量，Ci为本装置上本加工方案的加工能力；
(b)同一产品在同一时间段从多个装置产出：
(b1)根据每个装置上分配的产品量分别计算各装置上方案结束的时间，再对所有装置的结束时间进行判断，确定这些时间是否在用户更期望的时间点附近，并进行排序，结束时间的计算公式为：
其中，Ti为本加工方案的结束时间，Ti-1为上个方案的结束时间，Pi为本时间段要求的产量，Ci为该装置上本加工方案的加工能力；
(b2)对于对接近期望时间的进行优先处理，将结束时间调整为期望时间点，并重新计算新的产量，
Pi′＝(Ti′-Ti-1)×Ci
其中，T′i为本加工方案的期望结束时间，Ti-1为上个方案的结束时间，Ci为该装置上本加工方案的加工能力，P′i为本时间段的产量；
(b3)确定最后一个装置的结束时间，根据需要生产的总量减去前面装置已经完成的产量，对结束时间进行计算，
其中，Ti为本加工方案的结束时间，Ti-1为上个方案的结束时间，Si为本时间段要求的出厂量，Vi为库存量，P′i，j为本时间段j装置上的产量，Ci为该装置上本加工方案的加工能力；
(c)确定过渡产品的生产时间：根据不同方案之间的切换时间，确定过渡产品的生产时间，从而决定原料的消耗量及过渡产品产量，并用于原料库存的核算；其中过渡产品是指从一种产品切换到另一种产品的过程中生产的产品；
(2)原料存储容器的核算：原料存储容器p时间段物料量的计算公式为：
其中，Vp是p时间段结束时的物料量，Vp-1是p的上个时间段的物料量，Fp是p时间段进入存储容器的物料量，Up,i是p时间段从存储容器供给装置Ui的物料量；
(3)判断原料存储容器的物料存储量是否满足约束条件Vmin≤Vp≤Vmax，其中Vmin是原料存储容器的最小罐量，Vmax是原料存储容器的最大罐量；若物料存储量满足约束条件，则停止方案切换；若物料存储量不满足约束条件，将产生警报，根据报警结果，对方案的安排进行调整后重新确定切换方案。
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