一种水泥原料磨设备的排产优化方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥原料磨设备的排产优化方法，步骤包括：使用在数据库中的原料磨的历史台时、电量数据，通过聚类分析的方法将原料磨的工况拆分为三种工况，同时从每种工况中找出对应台时的最大和最小值，第一次线性规划对原料磨的运行时间进行规划，若结果显示当前时间的结束时间点与下一段分时的开始时间点间隔不超过设定值，则会将下一段分时的排产任务迁移到当前时间段，第二次线性规划对运行时间段内的台时进行规划安排：得到包含每一段分时运行时间段的起止时间点，以及每一段分时的运行台时的结果；本发明专利技术在满足总产量的前提下，做到企业经济效益最大化、限制启停机的频率，减少设备磨损。减少设备磨损。减少设备磨损。

【技术实现步骤摘要】
一种水泥原料磨设备的排产优化方法


[0001]本专利技术涉及工业设备运行的排产
，特别是一种水泥原料磨设备的排产优化方法。

技术介绍

[0002]水泥行业中，因为大功耗设备使用率很高，例如原料辊压机，水泥磨等，所以在生产过程中，电能以及热能的使用在水泥生产耗能中占据很大的比例，约为90％都是煤炭和电力的能耗。正因如此，行业中通常使用包括熟料烧成标准煤耗和水泥的综合电耗在内的多项指标来反映生产单位水泥的实际能耗水平。这些指标的高低也可以评判一个企业的生产和管理技术水平。
[0003]目前，国内水泥厂通常根据经验来对原料磨进行排产。排产方式大致有两种，其一为在达到额定月产量前，结合均化库的库存，持续运转原料磨，或选择连续开启一段时间后，停机2
‑
3天。这种排产方法因长时间连续性的运行设备，使得设备保持高速运转，导致不仅减少了设备的使用寿命，也在用电高峰期给电网带来了极大的负荷。从合理利用国家对大工业用电的分时电价机制进行成本控制，以及通过合理用电来减轻国家电网负担这两个方面考虑，此种排产方式均没有达到最优解。
[0004]经验排产存在以下问题：
[0005]1.因为复杂的生产工艺约束条件量化困难，所以无法使用精确的建模方法对其进行完整描述。目前在进行排产计划建模时，通常是从多个特征简化中抽取主要的几个特征进行分析建模，此举会导致很多细节问题被忽略，导致在实际应用时会遇到多种因为建模参数选择过于简单而导致的偏差，需要进行实时人工手动调整，降低了提前排产的必要性。
[0006]2.在使用经验进行排产规划时，一般不使用历史生产数据对排产进行有针对性的分析，没有重视数据在排产优化中的作用，实际操作的科学性低，稳定性差。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种保证当前的生产能够合理满足后续生产的需要的同时而不造成库存压力、在满足总产量的前提下，做到企业经济效益最大化、限制启停机的频率，减少设备磨损的水泥原料磨设备的排产优化方法。
[0008]本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
[0009]一种水泥原料磨设备的排产优化方法，步骤包括：
[0010]步骤1：使用在数据库中的原料磨的历史台时、电量数据，通过聚类分析的方法将原料磨的工况拆分为a、b、c三种工况，同时从每种工况中找出对应台时的最大和最小值，表示为(ts
max
，ts
min
)
(a，b，c)
，这三种预计工况将用于后续与设备实际运行的工况进行比对；
[0011]步骤2：使用台时及电量，计算出对应的功率，针对这三个特征数据，使用kmeans聚类方法，得到3组聚类结果，每组结果包含台时ts，电量E，功率P，即
[0012][(ts1，E1，P1)，(ts2，E2，P2)，(ts3，E3，P3)]，找出整体数据的台时最大最小值
((ts
all
)
max
，(ts
all
)
min
)；
[0013]步骤3：第一次线性规划以达到最低电力成本为目的，对原料磨的运行时间进行规划：
[0014]线性规划的目标函数为：
[0015]其中，C表示总电力成本，t表示分时时间段，其中包含(p1，p2，f1，f2，v1，v2)，分别表示峰，平，谷段用电时间，c表示政府规定的分时电价，T
s
表示在分时时间段的开始时间点，T
e
表示该分时时段的结束时间点，E
t
为分时时间段的用电量，通过(
‑
T
s
+T
e
)计算出运行的时间长度，其中T
s
和T
e
为本专利中需要进行规划的参数；
[0016]线性规划的约束条件为：
[0017]其中，ts
t
为在t分时时段的运行台时，O
d
为每日日产量，O
d
＝O
a
/days
n
，O
a
为用户输入的月产量要求，days
n
为每个月天数；以下公式为确保每段分时的开始及结束时间计算固定位置，不受其他时段的影响。
[0018][0019]其中的E
t
及ts
t
为在步骤2中得出的聚类结果，将代入公式中，进行27次组合迭代计算，找出每个分时时段的运行时间的最优起止点及台时和用电量组合；
[0020]步骤4：对每段时间的起止点进行判断，为减少过多起停对设备的额外损耗及瞬时高电耗的电力成本，若结果显示当前时间的结束时间点与下一段分时的开始时间点间隔不超过设定值，则会将下一段分时的排产任务迁移到当前时间段，以保证运行的连续性，假如间隔大于等于设定值，将按照模型计算得出的排产计划进行生产，此种情况下，直接执行步骤8；
[0021]步骤5：经过步骤3的计算，得到分时时间段的运行时间点，经过步骤4的时间合并之后，当出现日产量无法达到目标要求的情况，则需要第二次的线性规划；
[0022]步骤6：第二次线性规划依旧以达到最低电力成本为目的，对运行时间段内的台时进行规划安排：
[0023]目标函数公式如下
[0024]其中，C是总电费，t是分时时间段，其中包含(p，f，v)，分别为峰，平，谷的几段时间划分，T
s
为在步骤4中计算出的分时时间段的开始时间点，T
e
为在步骤4中计算出的分时时段的结束时间点，P
t
为分时时段的电耗数据，ts
t
为需要求解的分时时间段的运行台时；
[0025]目标函数的约束条件为：
[0026]‑
O
c
≤
‑
O
d
，其中，里的O
c
为计算结果的单日总产量，O
d
为每日额定需求日产量，ts
min
和ts
max
为a,b,c工况中，工况最低的ts
min
和工况最高的ts
max
作为台时运行的上下限；ts
min
≤ts
t
，ts
t
≤ts
max
；
[0027]步骤7：通过步骤2到6，得到包含每一段分时运行时间段的起止时间点，以及每一段分时的运行台时的结果；
[0028]步骤8：在根据排产计划进行实际运行后，用户可以自定义自动更新时间点，在达到自动更新的时间点时，产量将自动减去已经生产产量，排产时长也将自动减去已经经过的时间，产量及时间，再次运行程序进行排产，重复执行步骤3到8，保证利益最大化。
[0029]步骤1中所述a、b、c三种工况包括：在台时大于460的情况作为a工况，在台时处于在460到390之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥原料磨设备的排产优化方法，其特征在于步骤包括：步骤1：使用在数据库中的原料磨的历史台时、电量数据，通过聚类分析的方法将原料磨的工况拆分为a、b、c三种工况，同时从每种工况中找出对应台时的最大和最小值，表示为(ts
max
，ts
min
)
(a，b，c)
，这三种预计工况将用于后续与设备实际运行的工况进行比对；步骤2：使用台时及电量，计算出对应的功率，针对这三个特征数据，使用kmeans聚类方法，得到3组聚类结果，每组结果包含台时ts，电量E，功率P，即[(ts1，E1，P1)，(ts2，E2，P2)，(ts3，E3，P3)]，找出整体数据的台时最大最小值((ts
all
)
max
，(ts
all
)
min
)；步骤3：第一次线性规划以达到最低电力成本为目的，对原料磨的运行时间进行规划：线性规划的目标函数为：其中，C表示总电力成本，t表示分时时间段，其中包含(p1，p2，f1，f2，v1，v2)，分别表示峰，平，谷段用电时间，c表示政府规定的分时电价，T
s
表示在分时时间段的开始时间点，T
e
表示该分时时段的结束时间点，E
t
为分时时间段的用电量，通过(
‑
T
s
+T
e
)计算出运行的时间长度，其中T
s
和T
e
为本专利中需要进行规划的参数；线性规划的约束条件为：其中，ts
t
为在t分时时段的运行台时，O
d
为每日日产量，O
d
＝O
a
/days
n
，O
a
为用户输入的月产量要求，days
n
为每个月天数；以下公式为确保每段分时的开始及结束时间计算固定位置，不受其他时段的影响。其中的E
t
及ts
t
为在步骤2中得出的聚类结果，将代入公式中，进行27次组合迭代计算，找出每个分时时段的运行时间的最优起止点及台时和用电量组合；步骤4：对每段时间的起止点进行判断，为减少过多起停对设备的额外损耗及瞬时高电耗的电力成本，若结果显示当前时间的结束时间点与下一段...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹艺洁，李慧霞，任静，张成伟，夏然云，邹垒兵，张焱，韩亮，
申请(专利权)人：南京凯盛国际工程有限公司，
类型：发明
国别省市：