一種流程工業生產調度的管道分流點係數的優化確定方法
2023-06-27 02:12:26 1
專利名稱：一種流程工業生產調度的管道分流點係數的優化確定方法
技術領域：
本發明屬於電腦程式輔助測試技術領域，具體涉及一種流程工業生產調度的管道分流點係數的優化確定方法。
背景技術：
生產調度作為流程工業企業生產經營的核心，它決定了生產過程是否能夠順利進行，影響到企業的生產成本和資源的合理利用。對流程工業生產調度優化問題的研究，目標在於合理調配原料和能源，尋求最優的操作條件，保持穩定和均衡生產。流程工業生產調度邏輯網絡是指對流程工業企業複雜生產流程的簡化歸納，方便對流程工業生產調度決策進行分析改進，而管道分流點係數則作為調度決策的一個重要參數。目前確定管道分流點係數，主要依賴傳統的線性規劃方法，其通過建立並解析數學模型，從而獲取一些關鍵參數的理想值。但由於模型具有複雜性、非線性、多目標和多約束等特點，傳統的線性規劃方法難以計算出大規模的參數，因此該方法面對大規模或者機理不清晰的模型就相對顯得無能為力了。
發明內容
本發明提供了一種流程工業生產調度的管道分流點係數的優化確定方法，其通過仿真建模技術結合啟發式算法前沿的多種群遺傳算法，能夠減少計算難度，提升生產調度的表現指標，能確定優化大規模的管道分流點係數。一種流程工業生產調度的管道分流點係數的優化確定方法，包括以下步驟(1)建立包括生產裝置、物料側線和管道分流點的流程工業生產調度邏輯網絡，並定義所述的邏輯網絡中的生產信息符號、生產裝置模型和管道分流點係數。定義邏輯網絡中的生產信息符號含義如下i為進料側線，j為出料側線，1為產品，s為原料，m為加工方案，η為管道分流點， ν為分流點的流出側線，k為調度周期。
定義邏輯網絡中的任一生產裝置為一個多輸入多輸出模型
(1)厶任一生產裝置的進料總量的約束關係為DDlow <ΣΧι< DDup(2)
i=\
任一出料側線的物流量的表達式為
=(3)
其中生產裝置的進料側線物流量定義為1 ......Xi ；生產裝置的出料側線物
流量定義為χ' ιΧ' 2χ' 3......χ' 生產裝置的出料側線產率定義為ζ;生產裝置的加工
量下限定義為DD1 ；生產裝置的加工量上限定義為DDUP。
xJ
定義邏輯網絡中的管道分流點係數為0力203......βν;當物料流經任意分流
點時，物料按比例關係流向不同的生產裝置，管道分流點係數的表達式為
權利要求
1.一種流程工業生產調度的管道分流點係數的優化確定方法，包括以下步驟(1)建立包括生產裝置、物料側線和管道分流點的流程工業生產調度邏輯網絡，並定義所述的邏輯網絡中的生產信息符號、生產裝置模型和管道分流點係數；(2)獲取包括產品需求量、產品銷售價格、原料採購量、原料採購價格、生產調度成本、 調度周期的信息，定義出以計劃周期的利潤期望值為目標函數的方程表達式；(3)根據步驟O)中定義的方程表達式，利用多種群遺傳算法優化確定一個計劃周期內的管道分流點係數集合，其具體過程如下a.將邏輯網絡中管道分流點係數的集合作為單個染色體，定義多種群遺傳算法參數 W為種群規模值，S為遷移隔代值，E為遷移概率，Z為最大遺傳代數，B為變異概率，J為交叉概率；b.根據染色體編碼方案隨機生成初始種群，所述的初始種群包含K個子種群，一個子種群對應一個調度周期，每個子種群中包含W個個體，一個個體擁有一個染色體，一個染色體對應邏輯網絡中管道分流點係數的一種集合，K為一個計劃周期所對應調度周期的個數；c.選取子種群內的某一個體位置，從每個子種群中提取該位置的個體，共K個，並依次輸入至流程工業生產調度邏輯網絡中，形成一次完整的流程工業計劃周期生產仿真，並計算出計劃周期的利潤期望值，將該利潤期望值作為該位置個體的共有適應度；遍歷所有位置的個體，並確定所有個體的適應度；d.對所有個體進行適應度排序，選擇適應度最高的K個個體，作為精英個體並保存，該 K個個體處於不同子種群內的相同位置；e.根據個體適應度、變異概率以及交叉概率，以輪盤賭方式對每個子種群進行變異、交叉操作，生成下一代種群，並替換初始種群；f.對下一代種群執行步驟c；如果這一代種群中適應度最高的K個個體的適應度值低於預先保存的精英個體的適應度值，那麼將這一代種群中適應度最高的K個個體替換這一代種群中適應度最低的K個個體；反之，則替換預先保存的K個精英個體；g.循環執行步驟e和f；每隔S代實行種群遷移，即在任一子種群中選取適應度排前 (EXff)的個體與其他任一子種群中適應度排前(EXW)的個體進行交換；h.當初始種群完成Z代遺傳後，輸出種群中的K個精英個體，提取精英個體中的染色體，即一個計劃周期內K個最優的管道分流點係數集合。
2.根據權利要求1所述的流程工業生產調度的管道分流點係數的優化確定方法，其特徵在於所述的以計劃周期的利潤期望值為目標函數的方程表達式為Profit(n) = R(n)-c(n)(5)式5中R(Il)和C(Il)分別為調度方案η下的收益值和成本值；所述的收益值的函數表達式為
3.根據權利要求2所述的流程工業生產調度的管道分流點係數的優化確定方法，其特徵在於所述的原料採購成本的函數表達式為PrdC( n) = Psjk · cost,(8)式8中PS, k為調度周期k內原料s的採購量，cost,為計劃周期內原料s的單位採購價格。
4.根據權利要求2所述的流程工業生產調度的管道分流點係數的優化確定方法，其特徵在於所述的生產調度成本的函數表達式為SchC(Tj) - ^ Pen. Vcapk + ^Pen. Vmodek( 9 )k k式9中Pen為懲罰係數，Vcapk和Vmocbk分別為調度周期k內的加工量波動懲罰值和生產裝置加工方案切換懲罰值。
全文摘要
本發明公開了一種流程工業生產調度的管道分流點係數的優化確定方法，包括(1)建立流程工業生產調度邏輯網絡；(2)定義關於利潤期望值的函數方程表達式；(3)利用遺傳算法，優化確定管道分流點係數。本發明通過仿真建模技術結合啟發式算法前沿的多種群遺傳算法，能確定優化大規模的管道分流點係數，有效提升了流程工業生產調度的效率，降低了生產調度的成本，能夠減少計算難度，提升生產調度的表現指標，原理簡單，實施方便，可移植性強，適用於不同的生產調度環境。
文檔編號G05B19/418GK102269988SQ201110066138
公開日2011年12月7日 申請日期2011年3月18日 優先權日2011年3月18日
發明者馮毅萍, 張國澤, 榮岡 申請人:浙江大學