專利名稱：連續(xù)型企業(yè)生產(chǎn)與能源耦合優(yōu)化建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種企業(yè)能源系統(tǒng)建模方法，特別涉及一種連續(xù) 型企業(yè)生產(chǎn)與能源耦合優(yōu)化建模方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)是我國能源消耗大戶，能源消費量占全國能源消費總量的70%左右，重點耗 能行業(yè)中高能耗企業(yè)又是工業(yè)能源消費大戶，高能耗企業(yè)中石油、石化、煤化、化工等連續(xù) 型企業(yè)由于工藝路線和生產(chǎn)特點決定了企業(yè)高耗能性。因此，以連續(xù)型企業(yè)為節(jié)能降耗實 施主體，建立企業(yè)能源模型，是提高企業(yè)節(jié)能管理水平，加快節(jié)能技術(shù)改造，提高能源利用 效率，促進生產(chǎn)工藝優(yōu)化，緩解經(jīng)濟社會發(fā)展面臨的能源約束的有效途徑。企業(yè)能源模型是當前系統(tǒng)工程領(lǐng)域研究的一個熱點。其核心技術(shù)就是建立企業(yè) 能源系統(tǒng)模型，目前企業(yè)能源模型的建模方法主要有機理建模、能耗統(tǒng)計方法、投入產(chǎn)出 方法、灰色理論方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、系統(tǒng)動力學方法、能量平衡方法、能量流圖分析 法等。這些方法在應(yīng)用中取得了一定的效果。經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，Ma Fumin, Wang Jian, Modelingand simulation method of enterprise energy consumption process based on fuzzy timedPetri nets. ((Proceeding of the 7th world conference on intelligent control andautomation WCICA2008》(“基于模糊時間Petri網(wǎng)的企業(yè)能源消耗過程模型 和仿真方法”，《智能控制和自動化會議》，2008，pp4148-4153，馬福民)，該文提到用模糊時 間Petri網(wǎng)的方法該方法獨立于特定的能源類型和用能設(shè)備，實現(xiàn)了能耗過程結(jié)構(gòu)和動 態(tài)行為方面信息的全面描述。但是目前這些方法在不同程度上存在著一些問題，很難包含 企業(yè)建模因素各個方面或者只考慮了企業(yè)能源消耗過程，或者考慮了工藝過程和能耗過 程的結(jié)合，忽略了能耗過程中各種計量信息和控制信息。實際企業(yè)能源消耗過程和生產(chǎn)過 程是通過信息的控制強耦合在一起的，耦合過程中能源、物料、排放和信息之間相互關(guān)系未 曾體現(xiàn)。能源模型、能源優(yōu)化調(diào)度以及設(shè)備控制與企業(yè)DCS或數(shù)據(jù)庫分離，未能一體化建 模。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有企業(yè)能源建模技術(shù)存在的以上不足和缺陷，提供一 種連續(xù)型企業(yè)生產(chǎn)與能源耦合優(yōu)化模型(Continuous Enterprises Energy Coupling OptimizationModel)建模方法，以下簡稱CEEC0M建模方法，即顏色擴展混雜Petri網(wǎng)方法。本發(fā)明提出的連續(xù)型企業(yè)生產(chǎn)與能源耦合優(yōu)化建模方法，具體步驟如下(1)建立CEEC0M單元模型XCEEC0M元模型X采用擴展顏色混雜Petri網(wǎng)的建模方法，定義CEEC0M元模型為一 個 7 元組CEEC0M_X = {P，T，F(xiàn)，M，G，K，E }。如圖 2 所示。P = PD U Pc，Pc 連續(xù)位置集，為 企業(yè)實際生產(chǎn)能耗過程中能源、物料和計量信息三個元素；PD離散位置集，實現(xiàn)企業(yè)實際生 產(chǎn)過程中停機開機控制和顯示設(shè)備實際運行狀況；T = TD U Te U TeD，是有限非空變遷集，為企業(yè)能耗活動、能耗設(shè)備或生產(chǎn)加工單元；能耗設(shè)備狀態(tài)集K = KJ，為企業(yè)某種 類型能耗設(shè)備總數(shù)，為企業(yè)產(chǎn)品最大生產(chǎn)能力；K2為企業(yè)某種能耗設(shè)備當前工作數(shù)量，為企 業(yè)產(chǎn)品當前實際生產(chǎn)力；E = { E ^ E 2，…，E n}來自DCS或數(shù)據(jù)庫的信息流，n = &，企 業(yè)每種類型的能耗設(shè)備每一臺機器的信息參數(shù)；E i為第i臺能耗設(shè)備的計量信息，每組信 息包括溫度、壓強、流量、電壓、電流等；權(quán)重函數(shù)和有限弧集F為能源或物料在能源或物料 管網(wǎng)中的傳輸速率；M= {M0,M(t)} ；MQ為CEEC0M初始狀態(tài)下的標識，在倉庫存儲能力范圍 內(nèi)，用于為調(diào)度周期開始時原料、輔料、中間產(chǎn)品和成品倉庫庫存量以及能源儲備以及來自 于DCS或數(shù)據(jù)庫的初始信息；M(t)為調(diào)度周期內(nèi)某一時刻各倉庫庫存量以及能源消耗量；G =叫，&，…，Gn}，n = 2K2+l，是有限的非空門集，為能源和物料傳輸管網(wǎng)中的物資對變遷 的控制方式；(2)設(shè)置CEEC0M生產(chǎn)調(diào)度速率模型W信息參數(shù)CEEC0M生產(chǎn)調(diào)度速率模型屯由參數(shù)庫和算法庫兩部分組成，定義如下CEEC0M_ ^ = {Vcn, V，QNmax，Qfcax，Qcn, Qcm, VT Vl，￥2}；參數(shù)庫Vm為能源在能源傳輸管網(wǎng)的傳輸速 率，Qn_能源傳輸管網(wǎng)最大傳輸速率，v。n ^ Qn_ ；V為物料在物料傳輸管網(wǎng)的傳輸速率，Qfcax 物料傳輸管網(wǎng)最大傳輸速率，；Q。n能源傳輸管網(wǎng)能源傳輸率或能源損失率；Q。m物料 傳輸管網(wǎng)物料傳輸率或物料損失率；根據(jù)物料在生產(chǎn)能耗設(shè)備中發(fā)生反應(yīng)的性質(zhì)不同，VT 為不同的含義(1)、當物料在能耗設(shè)備中發(fā)生化學反應(yīng)時，VT為能耗設(shè)備的物料最大轉(zhuǎn)換 率；(2)、當物料在能耗設(shè)備中發(fā)生物理反應(yīng)時，\折算為能耗設(shè)備的等效轉(zhuǎn)化率；(3)、其它 情況能耗設(shè)備物料轉(zhuǎn)化率視為1 ；算法庫、為能源與物料相互耦合關(guān)系，為一個系統(tǒng)識 別算法；為能耗設(shè)備內(nèi)部物料間相互耦合關(guān)系，采用質(zhì)量守恒定律和化學計量方程等， 根據(jù)反應(yīng)物和生成物摩爾比或物料配比確定各物料間產(chǎn)品生產(chǎn)速率的約束關(guān)系。(3)生成CEEC0M系統(tǒng)模型 CEEC0M系統(tǒng)模型由企業(yè)能源消耗單元模型X、生產(chǎn)調(diào)度速率模型屯、企業(yè)能源系 統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型Q和生產(chǎn)控制模型C組成，即CEEC0M= {Xi，X2，Q |DC}，其中X 表示建模系統(tǒng)中能耗設(shè)備，x, n Xj^ o, i，j = 1，2…N，i興j，N表示建模系統(tǒng)中能耗設(shè) 備總數(shù)；CEEC0M生產(chǎn)調(diào)度速率模型w、CEEC0M企業(yè)生產(chǎn)與能源耦合優(yōu)化調(diào)度模型Q由調(diào) 度任務(wù)P、能耗指標E和調(diào)度算法《三部分組成，定義如下CEEC0M_Q ^ {PpP2，…PN ;!\， T2，...Tn;Tp|E CO}；P企業(yè)生產(chǎn)計劃，數(shù)值上，Pi為第i種最終產(chǎn)品產(chǎn)量，N為最終產(chǎn)品種類數(shù)量。TP調(diào) 度周期，即完成P的生產(chǎn)時間。P是有限連續(xù)位置集，為滿足生產(chǎn)計劃的外銷產(chǎn)品庫所；T是 有限連續(xù)變遷集，為外銷產(chǎn)品的生產(chǎn)狀態(tài)，T,連接CEEC0M單元模型中第i種產(chǎn)品的倉庫和 調(diào)度模型中滿足生產(chǎn)計劃的第i種外銷產(chǎn)品的庫所。E企業(yè)能耗指標，本發(fā)明取能源折合成 標煤后總能耗，即調(diào)度算法的優(yōu)化目標?！镀髽I(yè)能耗過程仿真算法，為滿足企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)而 計算的一組產(chǎn)品生產(chǎn)速率值，能真實的再現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)和能源消耗過程。因為企業(yè)生產(chǎn)受多 種因素影響，產(chǎn)品的產(chǎn)量在生產(chǎn)調(diào)度期內(nèi)隨時可能改變，但一個生產(chǎn)調(diào)度周期結(jié)束時，通常 按計劃完成生產(chǎn)任務(wù)。比如企業(yè)生產(chǎn)中某能耗設(shè)備的產(chǎn)品可能同時是該企業(yè)最終產(chǎn)品和下 游能耗設(shè)備的原料，這時，產(chǎn)品生產(chǎn)速率的不同可能出現(xiàn)該產(chǎn)品對下游設(shè)備供過于求或供 不應(yīng)求的情況，由于不同的生產(chǎn)速率，該能耗設(shè)備消耗能源也不同，因此，能完成生產(chǎn)計劃的產(chǎn)品生產(chǎn)速率V解不唯一，消耗的能源也不盡相同。CEEC0M 生產(chǎn)控制模型 C 定義如下CEEC0M_C = {Pdcl,Pdc2}。Pdel 顏色 Petri 庫所， K:X1元組，為外界對&臺機器的打開控制。Pd。2顏色Petri庫所，K:X1元組，為外界對& 臺機器的關(guān)閉控制。(4)根據(jù)CEEC0M系統(tǒng)模型Petri網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，確定物料類型并列出約束方程企業(yè)生產(chǎn)中表征物料流的物料庫所是受庫存能力約束和限制的，調(diào)度周期內(nèi)初期 庫存M。特指CEEC0M調(diào)度周期開始時的物料庫存；末期庫存M特指CEEC0M調(diào)度周期結(jié)束時 的末期庫存。CEEC0M將物料分為原料、中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品和外銷產(chǎn)品四種類型。調(diào)度周期 內(nèi)任意時刻CEEC0M物料庫所中產(chǎn)品量m約束方程為線性方程。1)原料庫所中物料只轉(zhuǎn)化為其他產(chǎn)品，調(diào)度周期內(nèi)原料是不斷減少的。2)因中間產(chǎn)品占用大量物資又不能直接滿足最終消費需要，因此盡可能降低其在 企業(yè)產(chǎn)品中的需要，在整個生產(chǎn)活動中中間產(chǎn)品庫存量趨近于零。3)外銷產(chǎn)品指滿足生產(chǎn)計劃要求的產(chǎn)品，在生產(chǎn)過程中外銷產(chǎn)品庫存是不斷增加 的，調(diào)度周期末外銷產(chǎn)品倉庫中產(chǎn)品儲量滿足生產(chǎn)計劃要求。4)最終產(chǎn)品是調(diào)度周期內(nèi)生產(chǎn)的不再加工、可外銷的產(chǎn)品，本發(fā)明指加入庫存未 經(jīng)出售的外銷產(chǎn)品。最終產(chǎn)品庫所在整個調(diào)度周期內(nèi)受企業(yè)庫存最大量叱 和最小量11_ 約束，其值介于兩者之間。(5)運行仿真算法，計算能源消耗量，并生成相應(yīng)的曲線步驟1 根據(jù)物料與物料約束關(guān)系、能源消耗與物料約束關(guān)系，計算物料最小獨立 約束速率參數(shù)；步驟2 根據(jù)模型拓撲結(jié)構(gòu)、物料種類確定物料動態(tài)演化關(guān)系式；步驟3 設(shè)仿真步長t，即最小調(diào)節(jié)時間tmin，計算&臺能耗設(shè)備運行參數(shù)；步驟4 以上一周期末倉庫儲量作為初值，初始化一組外銷產(chǎn)品生產(chǎn)速率％ = P/ TP作為初值，計算一組獨立約束物料生產(chǎn)速率V和此生產(chǎn)速率最大持續(xù)時間t_使之滿足 最終產(chǎn)品儲罐要求。步驟5 :V和t_有解，進入步驟6，無解，進入步驟(7) ；\在生產(chǎn)范圍允許情況下 取其他值。步驟6 最大持續(xù)時間tmax與調(diào)度時間tp比較，若tmax < tp，凡=tfflax,計算產(chǎn)品外 銷量Pi，進入步驟8 ；若t隱彡tp，結(jié)束；步驟7 在生產(chǎn)允許范圍下初始化V0,計算V和t_，若t隱彡Tp，T,取(0，Tp)區(qū)間 任意值，使得Pi < P，若t_ < Tp，= tmax。計算產(chǎn)品外銷量&，若Pi彡P(guān)，返回步驟4，若 Pi < P進入步驟8步驟8 :P = P-Pp Tp = Tp-Ti ；步驟9 判斷Tp，若0，返回步驟4 ；若??； = 0，結(jié)束。目前企業(yè)能源建模方法在不同程度上存在著一些問題，很難照顧到各個方面。本 發(fā)明采用了顏色擴展混雜Petri網(wǎng)的方法，兼顧能源流、物料流和信息流。本發(fā)明建模方法 有嚴格的理論基礎(chǔ)，且簡潔、方便、易用，非常適合于實際使用。本發(fā)明采集由DCS或數(shù)據(jù)庫 來的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)能耗過程的再現(xiàn)。對企業(yè)生產(chǎn)能耗活動中能耗設(shè)備(單元)不安全 信息參數(shù)給出安全預警，安全預警時間內(nèi)得不到相應(yīng)的措施，由控制模型實施相應(yīng)的處理。本發(fā)明能夠連接ERP，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)能耗過程的動態(tài)仿真。


圖1為CEEC0M能耗設(shè)備單元模型示意圖。圖2為本發(fā)明應(yīng)用實例某化工過程示意圖。圖3為應(yīng)用實例中氯氣和氫氣合成鹽酸單元模型示意圖。圖4為本發(fā)明應(yīng)用實例某化工過程單元示意圖。圖5為建模系統(tǒng)電解槽耗水量。
具體實施例方式下面通過實施例結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。實施案例建模系統(tǒng)生產(chǎn)優(yōu)化環(huán)節(jié)包括隔膜電解食鹽水、氯氣氫氣化合制鹽酸、鈉 法生產(chǎn)漂粉精和乙烯氧氯化法制氯乙烯。其主要原料有三種，分別為原鹽、石灰漿、乙烯。生 產(chǎn)產(chǎn)品六種，分別為氯氣、氫氣、燒堿、鹽酸、漂粉精和氯乙烯，其中氯氣又作為氯乙烯生產(chǎn) 的原料，氫氣和氯氣作為鹽酸生產(chǎn)的原料，氯氣、燒堿又是產(chǎn)品漂粉精的原料。主要消耗三 種能源水、電、蒸汽，見圖2。調(diào)度周期TP= 120小時，調(diào)度計劃見表1。電解槽消耗水量 見圖5。表1仿真實例調(diào)度計劃表 方法實施步驟如下步驟1 根據(jù)建模系統(tǒng)要求建立CEEC0M單元模型以氫氣和氯氣為原料，在合成爐中生產(chǎn)鹽酸為例。建立CEEC0M單元模型如圖3所 示。圖中連續(xù)部分，e5表示合成爐消耗的能源，能源種類為水和蒸汽。1116表示生產(chǎn)鹽酸消 耗的氯氣；m7表示生產(chǎn)鹽酸消耗的氫氣；m8表示產(chǎn)品鹽酸。圖中離散部分，連續(xù)顏色信息庫 所Pep、PeT、Pe。表示&臺合成爐運行中信息參數(shù)，分別為壓力、溫度和濃度；離散顏色信息 庫所Plda、P2da、P3da表示經(jīng)安全范圍限定后I臺合成爐停車與開車控制信息；連續(xù)離散轉(zhuǎn)化 變遷tic;dl，i = 1 3，表示信息參數(shù)安全警戒最大值判斷，0 表示信息參數(shù)安全警戒最 大值；連續(xù)離散轉(zhuǎn)化變遷tic;d2，i = 1 3，表示信息參數(shù)安全警戒最小值判斷，0 emin表示 信息參數(shù)安全警戒最小值；t i，i = 1 3，表示信息參數(shù)安全預警時間。離散顏色控制庫 所？&”？^分別手動實現(xiàn)對！^臺合成爐的開關(guān)控制。E (k' x)合成爐手動開機的臺數(shù)； E (kx)合成爐手動關(guān)機的臺數(shù)。步驟2 設(shè)置CEEC0M生產(chǎn)調(diào)度速率模型W信息參數(shù)設(shè)上游設(shè)備干燥器處理后氯氣生產(chǎn)速率為Vn，分離器處理后氫氣生產(chǎn)速率為V12， 氯氣和氫氣通入合成爐后鹽酸生產(chǎn)速率為V13。Qn氯氣傳輸管網(wǎng)傳輸率，Q12氫氣傳輸管網(wǎng) 傳輸率。VT5合成爐能耗設(shè)備物料反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。Vllmax氯氣傳輸管網(wǎng)傳輸速率最大值；Vllmin氯氣傳輸管網(wǎng)傳輸速率最小值，V12max，V12min同理。Ve5 = K*V13,K為鹽酸生產(chǎn)單耗。CP合成爐 電壓，CT合成爐工作溫度，Cc合成爐內(nèi)濃度。步驟3 根據(jù)CEEC0M單元模型生成CEEC0M系統(tǒng)模型根據(jù)單元模型建立CEEC0M系統(tǒng)模型如圖4所示，相應(yīng)的符號參數(shù)說明見表2。圖 4中簡化了 CEEC0M離散部分模型。表2某氯堿化工廠CEEC0M系統(tǒng)模型符號參數(shù)說明。
m04+(V4 Q4-V15) t-Vo3 t。對于外銷產(chǎn)品庫所Pl p6，比如氯氣庫所Pl :Pl = V。3 t。步驟5 運行仿真算法，計算能源消耗量，并生成相應(yīng)的曲線根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的單耗，計算能源消耗量，電解槽耗水量如圖5所示。圖中橫坐標為 調(diào)度時間T，縱坐標為電解槽耗水量隨時間的變化量。
權(quán)利要求
一種連續(xù)型企業(yè)生產(chǎn)與能源耦合優(yōu)化建模方法，其特征在于具體步驟如下(1)建立CEECOM單元模型XCEECOM元模型X采用擴展顏色混雜Petri網(wǎng)的建模方法，定義CEECOM元模型為一個7元組CEECOM_X＝{P，T，F(xiàn)，M，G，K，∑}；P＝PD∪PC，PC為連續(xù)位置集，PD離散位置集；T＝TD∪TC∪TCD，是有限非空變遷集；能耗設(shè)備狀態(tài)集K＝{K1，K2}，K1為企業(yè)某種類型能耗設(shè)備總數(shù)，K2為企業(yè)某種能耗設(shè)備當前工作數(shù)量；∑＝{∑1，∑2，…，∑n}來自DCS或數(shù)據(jù)庫的信息流，n＝K1，企業(yè)每種類型的能耗設(shè)備每一臺機器的信息參數(shù)；∑i為第i臺能耗設(shè)備的計量信息，權(quán)重函數(shù)和有限弧集F為能源或物料在能源或物料管網(wǎng)中的傳輸速率；M＝{M0，M(t)}；M0為CEECOM初始狀態(tài)下的標識，M(t)為調(diào)度周期內(nèi)某一時刻各倉庫庫存量以及能源消耗量；G＝{G1，G2，…，Gn}，n＝2K2+1，是有限的非空門集；(2)設(shè)置CEECOM生產(chǎn)調(diào)度速率模型Ψ信息參數(shù)CEECOM生產(chǎn)調(diào)度速率模型Ψ由參數(shù)庫和算法庫兩部分組成，定義如下CEECOM_Ψ＝{Vcn，V，QNmax，QMmax，Qcn，Qcm，VT|Ψ1，Ψ2}；參數(shù)庫Vcn為能源在能源傳輸管網(wǎng)的傳輸速率，QNmax能源傳輸管網(wǎng)最大傳輸速率，Vcn≤QNmax；V為物料在物料傳輸管網(wǎng)的傳輸速率，QMmax物料傳輸管網(wǎng)最大傳輸速率，V≤QMmax；Qcn能源傳輸管網(wǎng)能源傳輸率或能源損失率；Qcm物料傳輸管網(wǎng)物料傳輸率或物料損失率；根據(jù)物料在生產(chǎn)能耗設(shè)備中發(fā)生反應(yīng)的性質(zhì)不同，VT為不同的含義(1)、當物料在能耗設(shè)備中發(fā)生化學反應(yīng)時，VT為能耗設(shè)備的物料最大轉(zhuǎn)換率；(2)、當物料在能耗設(shè)備中發(fā)生物理反應(yīng)時，VT折算為能耗設(shè)備的等效轉(zhuǎn)化率；(3)、其它情況能耗設(shè)備物料轉(zhuǎn)化率視為1；算法庫φ1為能源與物料相互耦合關(guān)系，為一個系統(tǒng)識別算法；φ2為能耗設(shè)備內(nèi)部物料間相互耦合關(guān)系，采用質(zhì)量守恒定律和化學計量方程，根據(jù)反應(yīng)物和生成物摩爾比或物料配比確定各物料間產(chǎn)品生產(chǎn)速率的約束關(guān)系；(3)生成CEECOM系統(tǒng)模型CEECOM系統(tǒng)模型由企業(yè)能源消耗單元模型X、生產(chǎn)調(diào)度速率模型Ψ、企業(yè)能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型Ω和生產(chǎn)控制模型C組成，即CEECOM＝{X1，X2，…，XN|Ψ|Ω|DC}，其中X表示建模系統(tǒng)中能耗設(shè)備，Xi∩Xj≠Φ，i，j＝1，2…N，i≠j，N表示建模系統(tǒng)中能耗設(shè)備總數(shù)；CEECOM生產(chǎn)調(diào)度速率模型Ψ、CEECOM企業(yè)生產(chǎn)與能源耦合優(yōu)化調(diào)度模型Ω由調(diào)度任務(wù)P、能耗指標E和調(diào)度算法ω三部分組成，定義如下CEECOM_Ω≡{P1，P2，…PN；T1，T2，…TN；TP|E|ω}；P企業(yè)生產(chǎn)計劃，數(shù)值上，Pi為第i種最終產(chǎn)品產(chǎn)量，N為最終產(chǎn)品種類數(shù)量；TP調(diào)度周期，即完成P的生產(chǎn)時間；P是有限連續(xù)位置集，為滿足生產(chǎn)計劃的外銷產(chǎn)品庫所；T是有限連續(xù)變遷集，為外銷產(chǎn)品的生產(chǎn)狀態(tài)，Ti連接CEECOM單元模型中第i種產(chǎn)品的倉庫和調(diào)度模型中滿足生產(chǎn)計劃的第i種外銷產(chǎn)品的庫所；E企業(yè)能耗指標，本發(fā)明取能源折合成標煤后總能耗，即調(diào)度算法的優(yōu)化目標；ω企業(yè)能耗過程仿真算法，為滿足企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)而計算的一組產(chǎn)品生產(chǎn)速率值，能真實的再現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)和能源消耗過程；因為企業(yè)生產(chǎn)受多種因素影響，產(chǎn)品的產(chǎn)量在生產(chǎn)調(diào)度期內(nèi)隨時可能改變，但一個生產(chǎn)調(diào)度周期結(jié)束時，通常按計劃完成生產(chǎn)任務(wù)；比如企業(yè)生產(chǎn)中某能耗設(shè)備的產(chǎn)品可能同時是該企業(yè)最終產(chǎn)品和下游能耗設(shè)備的原料，這時，產(chǎn)品生產(chǎn)速率的不同可能出現(xiàn)該產(chǎn)品對下游設(shè)備供過于求或供不應(yīng)求的情況，由于不同的生產(chǎn)速率，該能耗設(shè)備消耗能源也不同，能完成生產(chǎn)計劃的產(chǎn)品生產(chǎn)速率V解不唯一，消耗的能源也不盡相同；CEECOM生產(chǎn)控制模型C定義如下CEECOM_C＝{Pdc1，Pdc2}；Pdc1顏色Petri庫所，K1×1元組，為外界對K1臺機器的打開控制；Pdc2顏色Petri庫所，K1×1元組，為外界對K1臺機器的關(guān)閉控制；(4)根據(jù)CEECOM系統(tǒng)模型Petri網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，確定物料類型并列出約束方程企業(yè)生產(chǎn)中表征物料流的物料庫所是受庫存能力約束和限制的，調(diào)度周期內(nèi)初期庫存M0特指CEECOM調(diào)度周期開始時的物料庫存；末期庫存M特指CEECOM調(diào)度周期結(jié)束時的末期庫存；CEECOM將物料分為原料、中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品和外銷產(chǎn)品四種類型；調(diào)度周期內(nèi)任意時刻CEECOM物料庫所中產(chǎn)品量m約束方程為線性方程；(5)運行仿真算法，計算能源消耗量，并生成相應(yīng)的曲線步驟1根據(jù)物料與物料約束關(guān)系、能源消耗與物料約束關(guān)系，計算物料最小獨立約束速率參數(shù)；步驟2根據(jù)模型拓撲結(jié)構(gòu)、物料種類確定物料動態(tài)演化關(guān)系式；步驟3設(shè)仿真步長t，即最小調(diào)節(jié)時間tmin，計算K1臺能耗設(shè)備運行參數(shù)；步驟4以上一周期末倉庫儲量作為初值，初始化一組外銷產(chǎn)品生產(chǎn)速率V0＝P/TP作為初值，計算一組獨立約束物料生產(chǎn)速率V和此生產(chǎn)速率最大持續(xù)時間tmax使之滿足最終產(chǎn)品儲罐要求；步驟5V和tmax有解，進入步驟6，無解，進入步驟(7)；V0在生產(chǎn)范圍允許情況下取其他值；步驟6最大持續(xù)時間tmax與調(diào)度時間tp比較，若tmax＜tp，Ti＝tmax，計算產(chǎn)品外銷量Pi，進入步驟8；若tmax≥tp，結(jié)束；步驟7在生產(chǎn)允許范圍下初始化V0，計算V和tmax，若tmax≥Tp，Ti取(0，Tp)區(qū)間任意值，使得Pi＜P，若tmax＜Tp，T1＝tmax；計算產(chǎn)品外銷量Pi，若Pi≥P，返回步驟4，若Pi＜P進入步驟8；步驟8P＝P-Pi，Tp＝Tp-Ti；步驟9判斷Tp，若Tp≠0，返回步驟4；若Tp＝0，結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)型企業(yè)生產(chǎn)與能源耦合優(yōu)化建模方法。具體步驟為建立CEECOM單元模型X，設(shè)置CEECOM生產(chǎn)調(diào)度速率模型Ψ信息參數(shù)，生成CEECOM系統(tǒng)模型，根據(jù)CEECOM系統(tǒng)模型Petri網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，確定物料類型并列出約束方程，運行仿真算法，計算能源消耗量，并生成相應(yīng)的曲線。本發(fā)明采用了顏色擴展混雜Petri網(wǎng)的方法，兼顧能源流、物料流和信息流。本發(fā)明建模方法有嚴格的理論基礎(chǔ)，且簡潔、方便、易用，非常適合于實際使用。本發(fā)明采集由DCS或數(shù)據(jù)庫來的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)能耗過程的再現(xiàn)。對企業(yè)生產(chǎn)能耗活動中能耗設(shè)備(單元)不安全信息參數(shù)給出安全預警，安全預警時間內(nèi)得不到相應(yīng)的措施，由控制模型實施相應(yīng)的處理。本發(fā)明能夠連接ERP，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)能耗過程的動態(tài)仿真。
文檔編號G06Q10/00GK101887544SQ201010197909
公開日2010年11月17日 申請日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者凌衛(wèi)青, 張悅, 戴毅茹, 王堅, 程昊翔, 趙榮泳 申請人:同濟大學