CN114997538A - 基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法 - Google Patents

基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法，该方法面向产品生产全生命周期中的每个周期，以升级前的旧工艺和/或升级后的新工艺完成当前周期的产品目标产量
Figure 529333DEST_PATH_IMAGE002
的生产实际消耗原材料的量
Figure 350397DEST_PATH_IMAGE004
、允许碳排余量
Figure 100004_DEST_PATH_IMAGE006
、目前使用新工艺已完成生产的产品在产品目标产量
Figure 87540DEST_PATH_IMAGE002
中的占比
Figure 100004_DEST_PATH_IMAGE008
为求解所构建的目标函数的变量参数，在规划每个周期的产品生产工艺升级方案时，综合新、旧工艺的优势，提升了产量、减少了碳排、降低了成本。

Description

基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法
技术领域
本发明涉及产品生产工艺升级规划技术领域，具体涉及一种基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法。
背景技术
使用不同的生产工艺生产相同的产品，单位时间内的产量、生产成本、碳排放量通常并不相同。相比较旧工艺，新工艺可能带来提升单位时间产量、降低生产成本等积极效果，但也可能带来增加碳排放量的不利后果；或是，新工艺虽然减少了碳排放量，但对于产量的提升、生产成本的降低却作用有限等等；因此，企业如何在限定碳排额度的情形下，综合新、旧工艺各自的优势，在产品生产的全生命周期中的每个周期规划出最优的工艺升级方案，在碳排不超标的前提下，尽可能提升产量、降低成本成为目前摆在各大企业面前的一道难题。
发明内容
本发明以提升产量、减少碳排、降低生产成本为目的，面向产品生产全生命周期中的每个周期，提供了一种基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法，步骤包括：
S1，设定产品生产全生命周期中的每个规划周期的工艺升级动态规划的目标函数，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
S2，获取求解当前周期的所述目标函数的各个参数的参数值；
S3，求解所述目标函数，得到以升级后的新工艺拟生产产品的产量占所述当前周期的产品目标产量
Figure DEST_PATH_IMAGE002
的比例
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；
S4，判断是否达到工艺升级动态规划的终止条件，
若是，则终止对工艺升级的动态规划，并根据每一所述规划周期的所述目标函数的输入、输出数据，形成关联每个所述规划周期的规划结果并按照预设的可视化方法显示给用户；
若否，则以步骤S1-S3提供的方法继续对所述当前周期的下一所述规划周期进行产业工艺升级动态规划。
作为优选，步骤S1中设定的所述目标函数通过以下公式（1）表达：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
公式（1）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表示在所述当前周期以升级前的旧工艺和升级后的新工艺完成对所述当前周期的所述产品目标产量
Figure 157849DEST_PATH_IMAGE002
的生产实际消耗原材料的量；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表示在所述当前周期以升级前的所述旧工艺和/或升级后的所述新工艺完成对所述当前周期的所述产品目标产量
Figure 635841DEST_PATH_IMAGE002
的生产产生的碳排量；
Figure DEST_PATH_IMAGE007
表示使用所述新工艺进行生产的产量在所述产品目标产量
Figure 704992DEST_PATH_IMAGE002
的比值；
Figure DEST_PATH_IMAGE008
表示优化时使用所述新工艺已完成生产的产量在所述产品目标产量
Figure 880627DEST_PATH_IMAGE002
的占比；
Figure DEST_PATH_IMAGE009
分别表示
Figure DEST_PATH_IMAGE010
在求解所述目标函数时的权重。
作为优选，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
通过以下公式（2）计算而得：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
公式（2）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
表示使用所述旧工艺将原材料
Figure DEST_PATH_IMAGE014
转化为产品
Figure DEST_PATH_IMAGE015
的转化系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE016
表示使用所述新工艺将所述原材料
Figure 104454DEST_PATH_IMAGE014
转化为所述产品
Figure 831976DEST_PATH_IMAGE015
的转化系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE017
表示分配给所述旧工艺生产产品的产量；
Figure DEST_PATH_IMAGE018
表示分配给所述新工艺生产产品的产量；
Figure DEST_PATH_IMAGE019
表示使用所述旧工艺生产
Figure DEST_PATH_IMAGE020
产量的产品所消耗的原材料
Figure 5335DEST_PATH_IMAGE014
的量；
Figure DEST_PATH_IMAGE021
表示使用所述新工艺生产
Figure DEST_PATH_IMAGE022
产量的产品所消耗的所述原材料
Figure 125607DEST_PATH_IMAGE014
的量。
作为优选，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
通过以下公式（3）计算而得：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
公式（3）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
表示使用所述旧工艺将原材料
Figure 141623DEST_PATH_IMAGE014
转化为产品
Figure 10353DEST_PATH_IMAGE015
产生的碳排放量的碳排系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE026
表示使用所述新工艺将所述原材料
Figure 748371DEST_PATH_IMAGE014
转化为所述产品
Figure 915742DEST_PATH_IMAGE015
产生的碳排放量的碳排系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE027
表示使用所述旧工艺将所述原材料
Figure 485132DEST_PATH_IMAGE014
转化为所述产品
Figure 790343DEST_PATH_IMAGE015
的转化系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE028
表示使用所述新工艺将所述原材料
Figure 15657DEST_PATH_IMAGE014
转化为所述产品
Figure 664681DEST_PATH_IMAGE015
的转化系数。
作为优选，步骤S2中，各所述参数包括拟在所述当前周期生产的所述产品目标产量
Figure DEST_PATH_IMAGE029
、使用升级前的旧工艺将原材料
Figure 845170DEST_PATH_IMAGE014
转化为产品
Figure 350976DEST_PATH_IMAGE015
的转化系数
Figure 955263DEST_PATH_IMAGE027
、使用升级后的新工艺将所述原材料
Figure 142400DEST_PATH_IMAGE014
转化为所述产品
Figure 312481DEST_PATH_IMAGE015
的转化系数
Figure 458030DEST_PATH_IMAGE028
、使用所述旧工艺将所述原材料
Figure 815193DEST_PATH_IMAGE014
转化为所述产品
Figure 636098DEST_PATH_IMAGE015
产生的碳排放量的碳排系数
Figure 909954DEST_PATH_IMAGE025
、使用所述新工艺将所述原材料
Figure 727868DEST_PATH_IMAGE014
转化为所述产品
Figure 274125DEST_PATH_IMAGE015
产生的碳排放量的碳排系数
Figure 570108DEST_PATH_IMAGE026
，以及优化时使用所述新工艺完成生产的产量在所述产品目标产量
Figure 213317DEST_PATH_IMAGE029
的占比
Figure DEST_PATH_IMAGE030
。
作为优选，步骤S3中，求解所述目标函数的方法为：
令
Figure DEST_PATH_IMAGE031
；
求解出
Figure DEST_PATH_IMAGE032
时的
Figure DEST_PATH_IMAGE033
值作为以升级后的所述新工艺拟生产的产品产量在所述当前周期的所述产品目标产量
Figure 440948DEST_PATH_IMAGE029
所占的所述比例
Figure 536818DEST_PATH_IMAGE033
的值。
作为优选，步骤S4中的所述终止条件为步骤S3计算得到的所述比例
Figure 636492DEST_PATH_IMAGE034
。
作为优选，步骤S4中，需要可视化的所述规划结果包括在每个所述规划周期对产品生产工艺升级方案进行规划前及规划后生产所述产品目标产量
Figure 150519DEST_PATH_IMAGE029
的碳排量数据，对规划前或规划后的碳排量数据进行可视化的方法步骤包括：
S41，将厂区的gis地图划分为若干个网格单元；
S42，计算每个所述网格单元的碳排气体厚度
Figure DEST_PATH_IMAGE035
和碳排气体颜色
Figure DEST_PATH_IMAGE036
；
每个所述网格单元的所述碳排气体厚度
Figure DEST_PATH_IMAGE037
通过以下公式（4）计算而得：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
公式（4）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
表示所述网格单元内的第
Figure DEST_PATH_IMAGE040
个碳排放源在当前的所述规划周期排放的碳排气体密度；
Figure DEST_PATH_IMAGE041
表示在当前的所述规划周期内在所述网格单元内排放的所述碳排放源的数量；
每个所述网格单元的所述碳排气体颜色
Figure DEST_PATH_IMAGE042
通过以下公式（5）计算而得：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE043
公式（5）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
表示表征碳排气体的基础底色调的色调值；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE045
表示可视化参数；
S43，以所计算的所述碳排气体厚度
Figure DEST_PATH_IMAGE046
和所述碳排气体颜色
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE047
在对应的所述网格单元中绘制碳排云，以此为可视化方式表征所述网格单元的碳排情况。
作为优选，
Figure 897852DEST_PATH_IMAGE048
通过以下公式（6）计算而得：
Figure DEST_PATH_IMAGE049
公式（6）中，
Figure 373962DEST_PATH_IMAGE050
表示分布函数，
Figure DEST_PATH_IMAGE051
的表达式如以下公式（7）
Figure 385649DEST_PATH_IMAGE052
Figure DEST_PATH_IMAGE053
表示所述网格单元的中心位点距离第
Figure 347658DEST_PATH_IMAGE054
个所述碳排放源中心点的距离；
Figure 707970DEST_PATH_IMAGE055
表示正态分布的均值；
Figure DEST_PATH_IMAGE056
表示正态分布的标准差；
Figure 597340DEST_PATH_IMAGE057
表示第
Figure 84822DEST_PATH_IMAGE054
个所述碳排放源产生的碳排放量。
本发明具有以下有益效果：
1、面向产品生产全生命周期中的每个周期，以升级前的旧工艺和升级后的新工艺完成当前周期的产品目标产量
Figure DEST_PATH_IMAGE058
的生产实际消耗原材料的量
Figure 370179DEST_PATH_IMAGE059
，允许碳排余量
Figure DEST_PATH_IMAGE060
、目前使用新工艺已完成生产的产品在产品目标产量
Figure 980021DEST_PATH_IMAGE058
中的占比
Figure 242506DEST_PATH_IMAGE061
为求解所构建的目标函数的变量参数，在规划每个周期的产品生产工艺升级方案时，确保了在分配给当前周期的碳排额度不超标的前提下，综合新、旧工艺的优势，提升了产量、降低了成本。
2、对每个周期在生产工艺升级方案规划前和规划后的碳排量数据，以具有碳排气体厚度特征和碳排气体颜色特征的碳排云的可视化方式表征在划设的企业厂区gis地图上的对应网格单元内，根据规划前和规划后的两张可视化图像可以清晰对比规划前、后的碳排控制效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法的实现步骤图；
图2是对碳排量数据进行可视化的方法步骤图；
图3是对厂区的gis地图划分成若干个网格单元的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的目的有两个：一是，企业主能够在产品生产的全生命周期的每一周期内，在碳排额度限制的条件下，根据当前周期的产品生产需求量、工艺升级前的旧工艺以及工艺升级后的新工艺生产产品产生的碳排放量，规划出每个周期进行工艺升级的最优方案，进而得到全生命周期工艺升级的最优方案；二是，对每个周期进行工艺升级前、后的碳排放量进行可视化处理后显示给用户，通过可视化方式让用户对每个周期工艺升级规划前、后的碳排放情况一目了然。
为实现上述两个目的，本发明实施例提供的基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法，如图1所示，具体包括步骤：
S1，设定产品生产全生命周期的每个规划周期（产品生产全生命周期中的其中一个周期）的工艺升级动态规划的目标函数，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE062
；本实施例中，产品生产全生命周期中的每个周期记为
Figure 652453DEST_PATH_IMAGE063
，可以是一个月或者一个季度。本申请在设定目标函数时，主要考虑两个因素：1、保证当前周期的产值，在新工艺升级基础上保证完成当前周期的产品目标产量
Figure DEST_PATH_IMAGE064
；2、通过最大化以升级后的新工艺生产产品的产量占当前周期的产品目标产量
Figure 854633DEST_PATH_IMAGE064
的比例
Figure 25589DEST_PATH_IMAGE065
，保证尽快完成产业升级。
本申请设定的目标函数通过以下公式（1）表达：
Figure 244212DEST_PATH_IMAGE004
公式（1）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
表示在当前周期以升级前的旧工艺和升级后的新工艺完成对当前周期的产品目标产量
Figure 666972DEST_PATH_IMAGE064
的生产实际消耗原材料的量；
Figure 136043DEST_PATH_IMAGE067
表示在当前周期以升级前的旧工艺和升级后的新工艺完成对当前周期的产品目标产量
Figure 540217DEST_PATH_IMAGE064
的生产产生的碳排量
Figure DEST_PATH_IMAGE068
表示使用新工艺进行生产的产量在产品目标产量
Figure 885617DEST_PATH_IMAGE064
的占比；
Figure 784171DEST_PATH_IMAGE069
表示优化时使用新工艺已完成生产的产量在产品目标产量
Figure 55884DEST_PATH_IMAGE064
的占比；
Figure DEST_PATH_IMAGE070
分别表示
Figure 461587DEST_PATH_IMAGE071
在求解目标函数时的权重。本实施例中，
Figure 950075DEST_PATH_IMAGE066
通过以下公式（2）计算而得：
Figure 278419DEST_PATH_IMAGE012
公式（2）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE072
表示使用旧工艺将原材料
Figure 90124DEST_PATH_IMAGE073
转化为产品
Figure DEST_PATH_IMAGE074
的转化系数；
Figure 717326DEST_PATH_IMAGE075
表示使用新工艺将原材料
Figure 397837DEST_PATH_IMAGE073
转化为产品
Figure 621883DEST_PATH_IMAGE074
的转化系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE076
表示使用旧工艺生产产品的产量；
Figure 445352DEST_PATH_IMAGE077
表示分配给新工艺生产产品的产量；
Figure DEST_PATH_IMAGE078
表示使用旧工艺生产
Figure 175279DEST_PATH_IMAGE079
产量的产品所消耗的原材料
Figure 343086DEST_PATH_IMAGE073
的量；
Figure 568226DEST_PATH_IMAGE073
表示使用新工艺生产
Figure DEST_PATH_IMAGE080
产量的产品所消耗的原材料
Figure 793671DEST_PATH_IMAGE073
的量；
本实施例中，
Figure 881450DEST_PATH_IMAGE081
通过以下公式（3）计算而得：
Figure 802133DEST_PATH_IMAGE024
公式（3）中，
Figure 367981DEST_PATH_IMAGE082
表示使用旧工艺将原材料
Figure 792140DEST_PATH_IMAGE073
转化为产品
Figure DEST_PATH_IMAGE083
产生的碳排放量的碳排系数；
Figure 135309DEST_PATH_IMAGE084
表示使用新工艺将原材料
Figure 58135DEST_PATH_IMAGE073
转化为产品
Figure 630936DEST_PATH_IMAGE083
产生的碳排放量的碳排系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE085
表示使用旧工艺将原材料
Figure 17924DEST_PATH_IMAGE073
转化为产品
Figure 417812DEST_PATH_IMAGE083
的转化系数；
Figure 94780DEST_PATH_IMAGE086
表示使用新工艺将原材料
Figure 441579DEST_PATH_IMAGE073
转化为产品
Figure 135603DEST_PATH_IMAGE083
的转化系数。
设定当前周期的工艺升级动态规划的目标函数后，如图1所示，本实施例提供的基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法转入步骤：
S2，获取求解当前周期的目标函数的各个参数的参数值，包括拟在当前周期生产的产品目标产量
Figure DEST_PATH_IMAGE087
、使用升级前的旧工艺将原材料
Figure 690081DEST_PATH_IMAGE073
转化为产品
Figure 571187DEST_PATH_IMAGE083
的转化系数
Figure 987256DEST_PATH_IMAGE088
、使用升级后的新工艺将原材料
Figure 10488DEST_PATH_IMAGE073
转化为产品
Figure 532605DEST_PATH_IMAGE083
的转化系数
Figure DEST_PATH_IMAGE089
、使用旧工艺将原材料
Figure 776373DEST_PATH_IMAGE073
转化为产品
Figure 730554DEST_PATH_IMAGE083
产生的碳排放量的碳排系数
Figure 602433DEST_PATH_IMAGE090
、使用新工艺将原材料
Figure 983867DEST_PATH_IMAGE073
转化为产品
Figure 568126DEST_PATH_IMAGE083
产生的碳排放量的碳排系数
Figure 122736DEST_PATH_IMAGE091
，以及优化时使用新工艺完成生产的产量在产品目标产量
Figure DEST_PATH_IMAGE092
中的占比
Figure 458908DEST_PATH_IMAGE093
。
步骤S3，求解该目标函数，得到以升级后的新工艺拟生产产品的产量占当前周期的产品目标产量
Figure 322827DEST_PATH_IMAGE092
的比例
Figure DEST_PATH_IMAGE094
；具体而言，求解该目标函数的方式为：
令
Figure 10030DEST_PATH_IMAGE095
；
求解出
Figure DEST_PATH_IMAGE096
时的
Figure 685774DEST_PATH_IMAGE097
值作为以升级后的新工艺拟生产的产品产量在当前周期的产品目标产量
Figure 532245DEST_PATH_IMAGE092
所占的比例
Figure 255481DEST_PATH_IMAGE097
的值，然后转入步骤：
S4，判断是否达到工艺升级动态规划的终止条件，
若是，则终止对工艺升级的动态规划，并根据每一规划周期的目标函数的输入、输出数据，形成关联每个规划周期的规划规划结果并按照预设的可视化方法显示给用户；
若否，则以步骤S1-S3提供的方法继续对当前周期的下一所述规划周期进行产业工艺升级动态规划。
步骤S4中，工艺升级动态规划的终止条件优选为步骤S3计算得到的比例
Figure DEST_PATH_IMAGE098
（优选为1）。
Figure 164400DEST_PATH_IMAGE098
时代表完成了对该个产品生产全生命周期的工艺升级，此时记录进行过工艺升级规划的周期数
Figure 762609DEST_PATH_IMAGE099
，作为该个产品生产的全生命周期的周期数，该个产品生产的全生命周期的时长则为
Figure DEST_PATH_IMAGE100
。
步骤S4中，需要可视化的规划结果包括在每个规划周期对产品生产工艺升级方案进行规划前及规划后生产产品目标产量
Figure 356531DEST_PATH_IMAGE101
的碳排量数据，对规划前或规划后的碳排量数据进行可视化的方法如图2所示，包括步骤：
S41，将厂区的gis地图划分为例如如图3所示的若干个网格单元；
S42，计算每个网格单元的碳排气体厚度
Figure DEST_PATH_IMAGE102
和碳排气体颜色
Figure 686887DEST_PATH_IMAGE103
，其中，碳排气体厚度
Figure DEST_PATH_IMAGE104
通过以下公式（4）计算而得：
Figure 145419DEST_PATH_IMAGE038
公式（4）中，
Figure 829211DEST_PATH_IMAGE105
表示网格单元内的第
Figure DEST_PATH_IMAGE106
个碳排放源在当前的规划周期排放的碳排气体密度；
Figure 531499DEST_PATH_IMAGE107
表示在当前的规划周期内在网格单元内排放的碳排放源的数量；
Figure 393276DEST_PATH_IMAGE108
通过以下公式（6）计算而得：
Figure DEST_PATH_IMAGE109
公式（6）中，
Figure 385109DEST_PATH_IMAGE110
表示分布函数（此处用高斯正态分布仿真，也可用其他分布仿真）；
Figure DEST_PATH_IMAGE111
表示第
Figure 810275DEST_PATH_IMAGE112
个所述碳排放源中心点与其所属的网格单元的中心位点的距离；
Figure DEST_PATH_IMAGE113
表示正态分布的均值；
Figure 339040DEST_PATH_IMAGE114
表示正态分布的标准差；
Figure DEST_PATH_IMAGE115
表示第
Figure 745619DEST_PATH_IMAGE116
个所述碳排放源产生的碳排放量；
Figure DEST_PATH_IMAGE117
均值和标准差决定了排放源对周边的影响，
Figure 585268DEST_PATH_IMAGE118
得到了一个基于坐标的碳排放强度值。
每个网格单元的碳排气体颜色
Figure DEST_PATH_IMAGE119
通过以下公式（5）计算而得：
Figure 741355DEST_PATH_IMAGE043
公式（5）中，
Figure 5852DEST_PATH_IMAGE120
表示表征碳排气体的基础底色调的色调值；
Figure DEST_PATH_IMAGE121
表示可视化参数；
S43，以所计算的碳排气体厚度
Figure 583332DEST_PATH_IMAGE122
和碳排气体颜色
Figure DEST_PATH_IMAGE123
在对应的网格单元中绘制碳排云，以此为可视化方式表征网格单元的碳排情况。
这里需要强调两个事项：一、步骤S41-S43提供的针对每个规划周期的网格单元的碳排可视化方法同样适用于在完成产品生产全生命周期后对网格单元的碳排可视化，只要在完成产品生产全生命周期后，将生产过程中每个规划周期在同个网格单元的碳排云进行厚度叠加、颜色叠加即可，厚度叠加即对同个网格单元在所有规划周期计算的
Figure 238174DEST_PATH_IMAGE122
进行求和，颜色叠加即对同个网格单元在所有规划周期计算的
Figure 21453DEST_PATH_IMAGE123
进行求和。二、对规划前和规划后的碳排数据分别作网格单元碳排云绘制，得到规划前、后两张绘制有碳排云的厂区gis地区，可以直观了解利用本申请提供的产业工艺升级动态规划方法对减少碳排放起到的积极作用。
另需说明的是，本申请可视化的数据不限于规划前、后的碳排数据，还可以包括规划前、后原材料
Figure 423614DEST_PATH_IMAGE124
的消耗量数据，使用新工艺完成生产产品目标产量的比例数据等，可视化方法可以是绘制曲线或使用三维图表（如三维柱状图）等，比如以产品生产的全生命周期为时间轴，以每个规划周期和该规划周期的原材料消耗量形成的数据对为XY轴坐标系下的一个数据点，然后将关联每个规划周期的所有数据点进行拟合得到一条拟合曲线，依此为可视化方式对规划前、后企业主认为重要的数据进行可视化处理，可以清晰了解本申请提供的工艺升级动态规划方法对节省原材料消耗、提高新工艺的产品生产比例等方面的促进作用。
综上，本发明面向产品生产全生命周期中的每个周期，以升级前的旧工艺和/或升级后的新工艺完成当前周期的产品目标产量
Figure DEST_PATH_IMAGE125
的生产实际消耗原材料的量
Figure 906417DEST_PATH_IMAGE126
、允许碳排余量
Figure DEST_PATH_IMAGE127
、目前使用新工艺已完成生产的产品在产品目标产量
Figure 596024DEST_PATH_IMAGE128
中的占比
Figure DEST_PATH_IMAGE129
为求解所构建的目标函数的变量参数，在规划每个周期的产品生产工艺升级方案时，确保了在分配给当前周期的碳排额度不超标的前提下，综合新、旧工艺的优势，提升了产量、降低了成本。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (9)

1.一种基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法，其特征在于，步骤包括：
S1，设定产品生产全生命周期中的每个规划周期的工艺升级动态规划的目标函数，记为
Figure 511612DEST_PATH_IMAGE001
；
S2，获取求解当前周期的所述目标函数的各个参数的参数值；
S3，求解所述目标函数，得到以升级后的新工艺拟生产产品的产量占所述当前周期的产品目标产量
Figure 924008DEST_PATH_IMAGE002
的比例
Figure 700203DEST_PATH_IMAGE003
；
S4，判断是否达到工艺升级动态规划的终止条件，
若是，则终止对工艺升级的动态规划，并根据每一所述规划周期的所述目标函数的输入、输出数据，形成关联每个所述规划周期的规划结果并按照预设的可视化方法显示给用户；
若否，则以步骤S1-S3提供的方法继续对所述当前周期的下一所述规划周期进行产业工艺升级动态规划。
2.根据权利要求1所述的基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法，其特征在于，步骤S1中设定的所述目标函数通过以下公式（1）表达：
Figure 60033DEST_PATH_IMAGE004
公式（1）中，
Figure 314297DEST_PATH_IMAGE005
表示在所述当前周期以升级前的旧工艺和升级后的新工艺完成对所述当前周期的所述产品目标产量
Figure 863090DEST_PATH_IMAGE006
的生产实际消耗原材料的量；
Figure 544607DEST_PATH_IMAGE007
表示在所述当前周期以升级前的所述旧工艺和/或升级后的所述新工艺完成对所述当前周期的所述产品目标产量
Figure 950923DEST_PATH_IMAGE006
的生产产生的碳排量；
Figure 274457DEST_PATH_IMAGE008
表示使用所述新工艺进行生产的产量在所述产品目标产量
Figure 333548DEST_PATH_IMAGE006
的比值；
Figure 451546DEST_PATH_IMAGE009
表示优化时使用所述新工艺已完成生产的产量在所述产品目标产量
Figure 536701DEST_PATH_IMAGE006
的占比；
Figure 398347DEST_PATH_IMAGE010
分别表示
Figure 46366DEST_PATH_IMAGE011
在求解所述目标函数时的权重。
3.根据权利要求2所述的基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法，其特征在于，
Figure 866423DEST_PATH_IMAGE012
通过以下公式（2）计算而得：
Figure 563508DEST_PATH_IMAGE013
公式（2）中，
Figure 228845DEST_PATH_IMAGE014
表示使用所述旧工艺将原材料
Figure 996949DEST_PATH_IMAGE015
转化为产品
Figure 660012DEST_PATH_IMAGE016
的转化系数；
Figure 516497DEST_PATH_IMAGE017
表示使用所述新工艺将所述原材料
Figure 985524DEST_PATH_IMAGE015
转化为所述产品
Figure 686764DEST_PATH_IMAGE016
的转化系数；
Figure 583045DEST_PATH_IMAGE018
表示分配给所述旧工艺生产产品的产量；
Figure 923896DEST_PATH_IMAGE019
表示分配给所述新工艺生产产品的产量；
Figure 922246DEST_PATH_IMAGE020
表示使用所述旧工艺生产
Figure 399364DEST_PATH_IMAGE021
产量的产品所消耗的原材料
Figure 669809DEST_PATH_IMAGE015
的量；
Figure 497956DEST_PATH_IMAGE022
表示使用所述新工艺生产
Figure 46137DEST_PATH_IMAGE019
产量的产品所消耗的所述原材料
Figure 971236DEST_PATH_IMAGE015
的量。
4.根据权利要求2所述的基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法，其特征在于，
Figure 474899DEST_PATH_IMAGE023
通过以下公式（3）计算而得：
Figure 259184DEST_PATH_IMAGE024
公式（3）中，
Figure 876635DEST_PATH_IMAGE025
表示使用所述旧工艺将原材料
Figure 610235DEST_PATH_IMAGE015
转化为产品
Figure 940591DEST_PATH_IMAGE026
产生的碳排放量的碳排系数；
Figure 477752DEST_PATH_IMAGE027
表示使用所述新工艺将所述原材料
Figure 709013DEST_PATH_IMAGE015
转化为所述产品
Figure 18159DEST_PATH_IMAGE026
产生的碳排放量的碳排系数；
Figure 988258DEST_PATH_IMAGE028
表示使用所述旧工艺将所述原材料
Figure 809453DEST_PATH_IMAGE015
转化为所述产品
Figure 655791DEST_PATH_IMAGE026
的转化系数；
Figure 82093DEST_PATH_IMAGE029
表示使用所述新工艺将所述原材料
Figure 691935DEST_PATH_IMAGE015
转化为所述产品
Figure 206617DEST_PATH_IMAGE026
的转化系数。
5.根据权利要求1所述的基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法，其特征在于，步骤S2中，各所述参数包括拟在所述当前周期生产的所述产品目标产量
Figure 153582DEST_PATH_IMAGE006
、使用升级前的旧工艺将原材料
Figure 168812DEST_PATH_IMAGE015
转化为产品
Figure 169129DEST_PATH_IMAGE026
的转化系数
Figure 905528DEST_PATH_IMAGE028
、使用升级后的新工艺将所述原材料
Figure 469234DEST_PATH_IMAGE015
转化为所述产品
Figure 807811DEST_PATH_IMAGE026
的转化系数
Figure 900401DEST_PATH_IMAGE029
、使用所述旧工艺将所述原材料
Figure 389675DEST_PATH_IMAGE015
转化为所述产品
Figure 553809DEST_PATH_IMAGE026
产生的碳排放量的碳排系数
Figure 809210DEST_PATH_IMAGE025
、使用所述新工艺将所述原材料
Figure 72701DEST_PATH_IMAGE015
转化为所述产品
Figure 975236DEST_PATH_IMAGE026
产生的碳排放量的碳排系数
Figure 349586DEST_PATH_IMAGE027
，以及优化时使用所述新工艺完成生产的产量在所述产品目标产量
Figure 725073DEST_PATH_IMAGE006
的占比
Figure 238093DEST_PATH_IMAGE030
。
6.根据权利要求2所述的基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法，其特征在于，步骤S3中，求解所述目标函数的方法为：
令
Figure 433451DEST_PATH_IMAGE031
；
求解出
Figure 880001DEST_PATH_IMAGE032
时的
Figure 578835DEST_PATH_IMAGE033
值作为以升级后的所述新工艺拟生产的产品产量在所述当前周期的所述产品目标产量
Figure 105501DEST_PATH_IMAGE006
所占的所述比例
Figure 601204DEST_PATH_IMAGE033
的值。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法，其特征在于，步骤S4中的所述终止条件为步骤S3计算得到的所述比例
Figure 851444DEST_PATH_IMAGE034
。
8.根据权利要求1所述的基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法，其特征在于，步骤S4中，需要可视化的所述规划结果包括在每个所述规划周期对产品生产工艺升级方案进行规划前及规划后生产所述产品目标产量
Figure 670365DEST_PATH_IMAGE006
的碳排量数据，对规划前或规划后的碳排量数据进行可视化的方法步骤包括：
S41，将厂区的gis地图划分为若干个网格单元；
S42，计算每个所述网格单元的碳排气体厚度
Figure 649822DEST_PATH_IMAGE035
和碳排气体颜色
Figure 275232DEST_PATH_IMAGE036
；
每个所述网格单元的所述碳排气体厚度
Figure 795075DEST_PATH_IMAGE035
通过以下公式（4）计算而得：
Figure 468502DEST_PATH_IMAGE037
公式（4）中，
Figure 415598DEST_PATH_IMAGE038
表示所述网格单元内的第
Figure 87493DEST_PATH_IMAGE039
个碳排放源在当前的所述规划周期排放的碳排气体密度；
Figure 411026DEST_PATH_IMAGE040
表示在当前的所述规划周期内在所述网格单元内排放的所述碳排放源的数量；
每个所述网格单元的所述碳排气体颜色
Figure 938960DEST_PATH_IMAGE036
通过以下公式（5）计算而得：
Figure 322537DEST_PATH_IMAGE041
公式（5）中，
Figure 280128DEST_PATH_IMAGE042
表示表征碳排气体的基础底色调的色调值；
Figure DEST_PATH_IMAGE043
表示可视化参数；
S43，以所计算的所述碳排气体厚度
Figure 862813DEST_PATH_IMAGE044
和所述碳排气体颜色
Figure 510832DEST_PATH_IMAGE036
在对应的所述网格单元中绘制碳排云，以此为可视化方式表征所述网格单元的碳排情况。
9.根据权利要求8所述的基于碳排数据的产业工艺升级动态规划及可视化方法，其特征在于，
Figure DEST_PATH_IMAGE045
通过以下公式（6）计算而得：
Figure 192873DEST_PATH_IMAGE046
公式（6）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE047
表示分布函数，
Figure 418187DEST_PATH_IMAGE048
的表达式如以下公式（7）：
Figure 617612DEST_PATH_IMAGE049
Figure DEST_PATH_IMAGE050
表示所述网格单元的中心位点距离第
Figure 775930DEST_PATH_IMAGE051
个所述碳排放源中心点的距离；
Figure DEST_PATH_IMAGE052
表示正态分布的均值；
Figure 351575DEST_PATH_IMAGE053
表示正态分布的标准差；
Figure DEST_PATH_IMAGE054
表示第
Figure 329764DEST_PATH_IMAGE051
个所述碳排放源产生的碳排放量。
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