本发明专利技术涉及一种流程工业生产调度系统的实时动态再调度方法。目前国内流程工业企业的生产计划与调度效率低、准确性和实时性差。本发明专利技术方法中实时监控的方法包括建立优化调度的数学模型并解算出优化调度方案、完成生产调度指令的执行、按时间进行跟踪推算；滚动优化的方法包括设定调度时间段、推算出当前时间点至调度起始时间点间的各类生产数据状态变化、生成目标模型的数据文件，建立优化调度的数学模型。本发明专利技术方法具有实时、灵活、快捷等特点，实现生产过程的控制、运行、计划、管理与企业经营的一体化，达到企业物流、生产能力、能源的平衡高效生产，从而提高企业整体生产效率，降低生产与库存成本。
Real time dynamic re scheduling method for process industry production scheduling system
The invention relates to a real-time dynamic re scheduling method for a process industrial production scheduling system. At present, the production planning and scheduling efficiency of domestic process industry enterprises is low, the accuracy and timeliness are poor. Real time monitoring method of the invention includes the establishment of a mathematical model of optimal scheduling and calculate the optimal scheduling scheme, complete production scheduling instruction execution, tracking the reckoning by time; rolling optimization method including setting time, scheduling time to calculate the current scheduling starting time of the state changes of various production data, generate the target model of the data file, the establishment of mathematical model of optimization scheduling. The method of the invention has the advantages of real-time, flexible and convenient features, to achieve the production process control, operation, planning, management and business integration, to achieve the enterprise logistics, production capacity, energy balance and efficient production, thereby improving the overall production efficiency of enterprises, reducing the cost of production and inventory.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自动化
，涉及一种。
技术介绍
由于流程工业复杂生产系统具有多品种、大批量、周期短、混流生产、运行复杂(包括设备故障、检修，物料-中间品-产品关联等)等特点，同时生产过程包含大量复杂的资源约束、工艺约束和能源约束，所有此该类生产系统的计划与调度的编制非常复杂。 目前，国外生产计划与调度软件已较广泛的应用于石化、制药、制造等流程工业，但国内大多数流程工业企业的生产计划与调度仍停留在靠人工经验的手工编制阶段，其粗放性的计划制定与生产调度效率低下、准确性差、实时性差，特别是在市场竞争环境下，企业常面临紧急订单、产品销售计划变更、原材料采购计划变更、生产设备故障、能源供应短缺等复杂生产运行环境，生产计划与调度极其困难。企业生产调度系统在实际执行时缺少对生产计划与调度的实时监控，在出现异常生产情况下，也缺少异常预警与动态滚动再调度功能，致使企业生产系统的整体效益低，企业也常以牺牲生产资源为代价，应对市场的快速变化，它已严重影响企业参与国际市场的竞争力。 目前已经公开的专利申请，如专利申请号为200310110345.4(一种一体化的钢铁企业生产过程在线计划调度系统与方法)和专利申请号为200410009705.6(一种炼钢连铸生产在线动态调度方法)的专利申请提出一种针对钢铁行业的连铸生产过程的在线计划调度系统与方法；专利申请号为200310120845.6(一种钢铁生产的递阶协调计划调度方法)的专利申请公开了采用上位和下位计算机及数据采集工具进行生产计划的递阶调度；专利申请号为200510060835.7(用于钢铁企业能源优化调度的分类建模和滚动求解方法)的专利申请提出了一种用于钢铁企业能源优化调度的分类建模和滚动求解方法；上述四个申请都只适用于钢铁生产企业。专利申请号为200410021489.7(流程行业优化排产动态调度的组态平台方法)的专利申请提出一种图形化的建模组态模型和虚拟生产仿真模型，却没有解决混杂系统的混流生产模式问题。专利申请号为200510061522.3(一种流程工业拟实优化调度系统的方法)的专利申请提出一种普遍适用于流程工业拟实优化调度系统的方法，整体解决了流程工业的调度问题中的生产工艺流程的描述与建模、模型优化求解、生产过程模拟、生产过程动态监控与再调度。上述专利技术提出了流程工业的拟实优化调度系统的整体化方法，缺少对生产过程动态监控与再调度的具体方法描述。专利申请号为200510061523.8(一种流程工业可视化生产工艺流程描述的建模方法)的专利申请提出了一种适用于一般流程工业企业的间歇性或半间歇性生产系统的可视化建模方法，可以用此种简单、直观的方法构建优化调度的数学模型，为滚动优化调度求解提供基础。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了可以实现生产过程的控制、运行、计划、管理与企业经营的一体化，达到企业物流、生产能力、能源的平衡高效生产，从而提高企业整体生产效率、降低生产与库存成本的流程工业生产调度系统的实时动态再调度方法。 本专利技术方法该方法包括实时监控和滚动优化。 其中实时监控的方法为 a.根据产品销售计划、原料采购计划、设备维修计划、产品库存信息和生产约束信息，生成目标模型的数据文件建立优化调度的数学模型，并根据用户设定的优化目标，解算出优化调度方案，并存入数据库服务器，同时将调度指令通过数据采集与服务应用服务器发送给各个过程控制计算机； b.过程控制计算机完成生产调度指令的执行，并将执行结果以及生产工况反馈至数据采集和服务应用服务器； c.过程监控计算机通过采集实时数据库服务器中的实时生产数据以及企业资源计划系统中当前的信息通过设备约束、容量约束、物流平衡约束、能源约束按时间进行跟踪推算； 设备约束具体为 对于间歇生产设备 对于连续生产设备 容量约束具体为 物流平衡约束具体为 能源约束具体为 其中，u为能源种类，设Uutmax为能源上限。 各约束定义式中变量定义为 Wijt∈{0，1}，Wijt＝1表示t时刻在间歇生产设备j上开始操作i，否则Wijt＝0； Yijt∈{0，1}，Yijt＝1表示t时段在连续生产设备j上正在操作i，否则Yijt＝0； Zsjt∈{0，1}，Zsjt＝1表示t时段状态s物品正在占用存贮设备j，否则Zsjt＝0； Bijt∈R+，表示t时刻操作i在间歇生产设备j上开始处理的批量； Qijt∈R+，表示t时段操作i在连续生产设备j上的生产速率； Sst∈R+，表示t时刻状态s物品的存贮量； Rst∈R+，表示t时刻状态s原料(中成品)的到货量； Dst∈R+，表示t时刻状态s产品的提货量； Δt∈R+，表示均匀时段的时间长度。 滚动优化的方法为 d.设定调度时间段，其中调度时间起点可以是当前时间，也可以是生产异常出现前的某个时间点，调度终止时间根据用户实际要求设定； e.根据设定的调度起始时间，从数据库服务器中提取当前时间点至调度时间起始点的各类生产数据，并按式(1)-(5)的公式进行推算出当前时间点至调度起始时间点间的各类生产数据状态变化，并以此作为新的调度时间点的基础数据； f.利用步骤e的基础数据和生产约束信息，生成目标模型的数据文件，建立优化调度的数学模型，并根据用户设定的优化目标和模型求解器解算出优化调度方案，并存入数据库服务器。 本专利技术中实时监控方法步骤a和滚动优化方法步骤f中的目标模型数据文件的生成、优化调度的数学模型的建立采用已有的技术，如已公开的专利申请200510061523.8提供的方法。模型求解器采用已有的技术，如已公开的专利200510061522.3提供的ILOG OPL Studio模型求解器。 本专利技术通过建立一种分布式的计算机管理与控制系统，实时采集实际生产工况(包括实际采购到货、销售、库存、生产状态等信息)在线监控生产系统调度方案的实际执行情况，针对生产设备故障、原料采购计划未能实现、产品销售计划变更或紧急销售订单、能源供应不足等异常情况，通过生产系统的优化调度数学模型实时在线计算，判定原有调度计划的合理性，并对可能的生产异常情况提前预警；对原有的优化调度结果已不再适用的情况，调度系统可以根据当前或在预警时间点之前，重新推算该调度时间点的生产状态数据，并综合当前产品销售计划、原料采购计划、库存信息、设备检修计划、能源供应计划等要素，以此再调度出新的优化调度方案，同时实时下达到各个生产车间或工段的各个现场控制站，现场控制站根据此新的生产计划执行，并实时上报各类生产工况信息，用于监控生产计划与调度指令的执行。本专利技术方法有效解决了生产过程调度监控滞后、无法预测风险，再调度实时性差等问题，具有实时、灵活、快捷等特点，实现生产过程的控制、运行、计划、管理与企业经营的一体化，达到企业物流、生产能力、能源的平衡高效生产，从而提高企业整体生产效率，降低生产与库存成本。 具体实施例方式 流程工业生产调度系统的实时动态再调度方法采用分布式的计算机管理与控制系统，主要包括 1、系统总体为三层结构企业资源管理层、制造执行系统层、现场过程控制层。企业资源管理层主要包括销售子系统、采购本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种流程工业生产调度系统的实时动态再调度方法，该方法包括实时监控和滚动优化，其特征在于实时监控的方法为： ａ．根据产品销售计划、原料采购计划、设备维修计划、产品库存信息和生产约束信息，生成目标模型的数据文件建立优化调度的数学模型，并根据用户设定的优化目标，解算出优化调度方案，并存入数据库服务器，同时将调度指令通过数据采集与服务应用服务器发送给各个过程控制计算机； ｂ．过程控制计算机完成生产调度指令的执行，并将执行结果以及生产工况反馈至数据采集和服务应用服务器； ｃ．过程监控计算机通过采集实时数据库服务器中的实时生产数据以及企业资源计划系统中当前的信息通过设备约束、容量约束、物流平衡约束、能源约束按时间进行跟踪推算； 设备约束具体为 对于间歇生产设备：Ｗ↓［ｉｊｔ］.（＊＊Ｗ↓［ｉ′ｊｔ′］）＝０，＊ｊ，ｔ，ｉ∈Ｉ↓［ｊ］ （１） 对于连续生产设备：＊Ｙ↓［ｉｊｔ］≤１，＊ｊ，ｔ，ｉ∈Ｉ↓［ｊ］ （２）； 容量约束具体为 Ｗ↓［ｉｊｔ］Ｖ↓［ｉｊ］↑［ｍｉｎ］≤Ｂ↓［ｉｊｔ］≤Ｗ↓［ｉｊｔ］Ｖ↓［ｉｊ］↑［ｍａｘ］，＊ｉ，ｔ，ｊ∈Ｊｉ （３） 物流平衡约束具体为 ＊＊＊ （４） 能源约束具体为 ＊＊＊ （５） 其中，ｕ为能源种类，设Ｕ↓［＊］↑［ｍａｘ］为能源上限； 各约束定义式中变量定义为： Ｗ↓［ｉｊｔ］∈｛０，１｝，Ｗ↓［ｉｊｔ］＝１表示ｔ时刻在间歇生产设备ｊ上开始操作ｉ，否则Ｗ↓［ｉｊｔ］＝０； Ｙ↓［ｉｊｔ］∈｛０，１｝，Ｙ↓［ｉｊｔ］＝１表示ｔ时段在连续生产设备ｊ上正在操作ｉ，否则Ｙ↓［ｉｊｔ］＝０； Ｚ↓［ｓｊｔ］∈｛０，１｝，Ｚ↓［ｓｊｔ］＝１表示ｔ时段状态ｓ物品正在占用存贮设备ｊ，否则Ｚ↓［ｓｊｔ］＝０； Ｂ↓［ｉｊｔ］∈Ｒ↑［＋］，表示ｔ时刻操作ｉ在间歇生产设备ｊ上开始处理的批量； Ｑ↓［ｉｊｔ］∈Ｒ↑［＋］，表示ｔ时段操作ｉ在连续生产设备ｊ上的生产速率； Ｓ↓［ｓｔ］∈Ｒ↑［＋］，表示ｔ时刻状态ｓ物品的存贮量； Ｒ↓［ｓｔ］∈Ｒ↑［＋］，表示ｔ时刻状态ｓ原料（中成品）的到货量； Ｄ↓［ｓｔ］∈Ｒ↑［＋］，表示ｔ时刻状态ｓ产品的提货量； Δｔ∈Ｒ↑［＋］，表示均匀时段的时间长度； 滚动优化的方法为： ｄ．设定调度时间段，其中调度时间起点可...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王建中，薛安克，林岳松，葛铭，徐哲，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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