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生产计划优化系统在石油化工行业的应用 中国石油规划总院 ２００７年 ２００７年８月１７日 １７日 王华 内容 引言 系统的数学基础 应用软件 模型建立 单厂模型简介 多厂模型简介 国内外石化企业应用现状 ２ 中国石油规划总院 引言 整合的计划 整合的计划 炼厂运营策略 炼厂长期计划 采购决定 渠道利润最大化 价格体系 炼厂运营效率 自行生产或外 购 产品加工方案 及产量 渠道、终端以 及产品等的定 价 整合的技术 整合的技术 规划 决策支持、ＡＰＳ系统等 决策支持、ＡＰＳ系统等 ＡＰＳ、ＥＲＰ系统等 ＡＰＳ、ＥＲＰ系统等 运行计划及分析 ＭＥＳ系统等 ＭＥＳ系统等 执行管理 实时获取企业各方面的综合 生产信息，为企业合理配置 资源，及时调整生产计划和 经营策略提供依据 提供炼厂的物料平衡及库存 动态，对优化计划的结果进 行反馈和验证 提供生产过程信息和生产管 理信息，为ＥＲＰ系统提供准 确及时的物料平衡等生产集 成信息 中国石油规划总院 原油进厂 生产调度 一次加工 二次加工 产品出厂 整合的执行 建立以生产物流管理为核心，集 物料移动管理、生产操作管理、 物料平衡、生产调度信息管理和 质量管理为一体的炼厂管理模式 ３ 引言 传统的生产计划编制方法：企业计划人员依据经验，制定计划。
基本没 有优化，当原料及产品市场发生变化时，无法在短时间内迅速做出调 整。
对于生产中的一些瓶颈及能力过剩的情况，很难发现。
现代的生产计划编制方法：基于线性规划理论，建立数学模型，并用计 算机对其求解，得出优化结果。
实现从原料采购，生产加工到产品销售 整个流程上的经济效益优化。
石油化工企业利用计算机技术建立起的生产计划优化系统在最近二、三 十年间不断完善和应用。
４ 中国石油规划总院 引言 实 总部实施范围 库 存 优 化 互 供 料 优 化 原油购买 实施范围 原油 原油 原油 油 ５ 中国石油规划总院 内容 引言 系统的数学基础 应用软件 模型建立 单厂模型简介 多厂模型简介 国内外石化企业应用现状 ６ 中国石油规划总院 线性规划 ★ 建立生产计划优化模型并进行求解，运用的最主要的数学 方法是线性规划（Ｌｉｎｅａｒ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ， ＬＰ）。
将石化企业 生产过程中的一些变量与系数抽象为线性方程的行与列，加 上一些约束条件，形成一个矩阵。
★ 线性规划的求解方法有Ｓｉｍｐｌｅｘ法（单纯形法）、Ｄｕａｌ Ｓｉｍｐｌｅｘ法（对偶单纯形法）、Ｐｒｉｍａｌ／Ｄｕａｌ Ｓｉｍｐｌｅｘ法 （初对 偶单纯形法）、Ｂａｒｒｉｅｒ法（阻挡层法）等等。
７ 中国石油规划总院 混合整数规划 ★ 在工厂生产计划的制定过程中，有些问题涉及到的变量是 整型的，而不是连续的。
例如：最小加工限量问题、批量交 易计数、决策问题等等。
这类问题称为混合整数规划问题 （ｍｉｘｅｄ－ｉｎｔｅｇｅｒ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ， ＭＩＰ）。
★ 求解ＭＩＰ问题最常用的方法是分枝界限法，这也是商业ＭＩＰ 软件中常用的方法。
★ 其它的方法，如割平面法。
８ 中国石油规划总院 非线性规划 ★ 如果在计划优化问题中出现的目标函数是非线性的，约束 条件是线性的或非线性的，这类问题可以称为非线性规划问 题（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ， ＮＬＰ）。
★ 石化企业中非线性问题也比较多，例如在产品调合中，主 要产品的调合性质都呈现不同程度的非线性。
★ 对于简单的性质，可以采用非线性指数方法将性质进行线 性化； ★ 对于更复杂的非线性规划问题，主要有以下求解方法：罚 函数法、障碍法、序贯线性规划法、序贯二次规划法。
９ 中国石油规划总院 内容 引言 系统的数学基础 应用软件 模型建立 单厂模型简介 多厂模型简介 国内外石化企业应用现状 １０ 中国石油规划总院 主要应用软件 Ａｓｐｅｎ公司 公司ＰＩＭＳ （Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ） ） 公司 – 采用Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统，使用线性规划技术，包括物性传递、非线性回归、 分布递归等高级应用技术。
它主要用于原料选择、产品调合优化、生产计 划、库存和供应管理、技术评价、投资计划、确定装置的规模或改扩建等短 周期或长期的战略性规划 ？ Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ公司 公司ＲＰＭＳ （Ｒｅｆｉｎｅｒｙ ａｎｄ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ） 公司 ） – 基于Ｗｉｎｄｏｗｓ操作环境。
采用如下技术：线性规划、混合整数规划、适用于 多周期模型的质量跟踪技术、快速递归技术、改进的递归质量计算技术。
可 以建立单厂模型、多厂模型、多周期模型、多Ｃａｓｅ模型等。
？ Ｈａｖｅｒｌｙ 公司 公司ＧＲＴＭＰＳ （ Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｒｅｆｉｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｍａｒｋｅｔｉｎｇ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ） – ＧＲＴＭＰＳ是一种通用于“炼油—运输—市场”生产计划的系统软件。
其特点 是通用性强、计划活动覆盖面广、数据库驱动、具有分布递归算法等。
１１ 中国石油规划总院 内容 引言 系统的数学基础 应用软件 模型建立 单厂模型简介 多厂模型简介 国内外石化企业应用现状 成功案例 １２ 中国石油规划总院 建模步骤 ①确定建模系统及建模范围； ②确定模型参数及变量，收集数据； ③寻找关系，确定约束条件； ④确定目标函数，一般是取利润最大。
原油及其 他原材料 石化厂生产 加工过程 产品销售 １３ 中国石油规划总院 建模方法 石油化工生产计划优化系统的建模方法（以炼油厂为 例）： –按照物料的移动与加工流向可以分为原料的采购、 常减压加工装置、二次加工装置、产品调合、产品销 售等子模块。
对这些子模块进行建模，最后集成为整 体的计划优化模型。
–常用的建模方法有图形建模与表格建模。
１４ 中国石油规划总院 建模方法 ★图形建模，方便直 观，但某些复杂的 逻辑关系不便用图 形表示； ★表格建模，通用的 建模方式，各种变 量、参数都能容易 表达出来； １５ 中国石油规划总院 内容 引言 系统的数学基础 应用软件 模型建立 单厂模型简介 多厂模型简介 国内外石化企业应用现状 １６ 中国石油规划总院 单厂模型的业务范围 生产过程及成本要素 原油数据库 装 装 置 加 工 能 力 案 收 率 性 工 方 线 品 物 力 能 案 平 衡 性 标 加 置 侧 产 工 线 加 工 方 料 物 指 性 质 原油评价 分析数据 原油品种 侧 置 加 置 物 料 量 分 市场信息 产品市场 分析 生产 原油 原油品种 原油数 原油价 成本 原 成本 程 产品 厂产品 原 产品 产品价 出 质 组 装 装 进 品 产 调 合 模型 １７ 的数据 模型 的数据 中国石油规划总院 单厂模型的应用—原油价值分析 原油在炼油企业中所占成本在８０－８５％以上，原油的价格 和质量直接影响到炼油企业的生产效益。
通过应用生产计划 优化模型，对企业主要加工的原油进行价值分析，计算出每 种原油的保本价，并进行对比分析，有利于企业选购原油， 增加效益。
这对于加工海外原油种类较多的企业更有意义。
１８ 中国石油规划总院 单厂模型的应用—生产方案的优化选择 使用计划优化模型，对比分析装置的不同方案或不同的 生产流程，能发现装置的生产瓶颈及生产能力过剩情况，可 以对某个装置进行经济效益测算，选取最优的生产方案。
１９ 中国石油规划总院 单厂模型的应用—调合产品优化 ★ 生产计划优化模型中有油品调合功能，根据组分油性质和 成品油质量指标，可线性加和的进行线性调合，非线性调合 指标模型自动将其转换为可线性的指数因子，进行线性调 合，计算迅速准确，可以优化调合方案，提高经济效益。
★ 使用模型，也可以对炼油、化工产品进行经济效益测算， 并参考价格、需求等数据确定最佳的生产方案。
２０ 中国石油规划总院 单厂模型的应用—多周期滚动计划 ★ 石化企业中每个月都有一些装置进行停工检修，或者原料 产品市场发生波动，这些都不能简单的在一个周期进行平 均，这样就无法体现这些波动的影响。
★ 建立多周期计划模型，利用物料库存将相邻周期连接，有 利于优化库存、安排装置检修、及时应对原料产品市场的变 化。
２１ 中国石油规划总院 内容 引言 系统的数学基础 应用软件 模型建立 单厂模型简介 多厂模型简介 国内外石化企业应用现状 ２２ 中国石油规划总院 多厂模型的业务范围 原油供应 原油运输 生产 产品储运 销售终端 单厂模型只需考虑本厂的原料供应、装置情况、产品销售 等，对于有着多个下属企业的大型石化集团，制定生产计划时 需要考虑的因素会更多。
例如原料的供应与分配、原料及产品 运输、不同企业间的互供料等等，这样使得建立多厂模型很有 必要。
２３ 中国石油规划总院 多厂模型的数据结构 原油供应 原油来源、 原油来源、数量 原油期末库存 原油运输 原油运输约束条件 原油供应特殊约束 原油决策价格 油田、 油田、原油进口港 生产 总体生产方案 生产装置和能力 装置开停工 新装置投产 生产约束 生产成本 产品调运 运输模式 调运终端库容 调运终端库存水平 运输成本 市场／ 市场／销售 产品市场需求量 产品易货数据 产品、 产品、产量约束 产品期末库存 产品供应特殊约束 产品市场价格 炼化厂地点 调运终端 市场需求终端 ２４ 中国石油规划总院 多厂模型和单厂模型的关系 子模型 总 部 原 油 原 油 品 产 型 型 品 模 模 产 子 子 部 总 ★总部模型与单 厂模型依靠原 料和产品相互 衔接； ★厂际之间依靠 互供料相衔接 总部模型 ２５ 中国石油规划总院 多厂模型应用—原油分配优化分析 在多厂模型中，对原油配置的约束放开，模型依据运输成本、各炼 化企业生产条件的约束等因素，按照整体效益最大的原则优化原油分配 方案。
这能给决策部门提供有意义的参考。
１４ ００ １２ ００ ９７０ ９８５ １３００ １３００ １０５０ １０８０ ０ ７ 年计划 模型优化 １０ ００ ７２２ ７３０ ６１０ ６３７ ５３０ ６２１ ６６０ ６８３ ８ ００ ６ ００ ４ ００ ２ ００ ０ ６８０ ７１１ ４８０ ４３８ ５３０ ５６１ ２９０ ３２６ 化 化 化 化 化 化 化 化 化 化 化 Ｋ石 Ｂ石 Ａ石 Ｃ石 Ｆ石 Ｄ石 Ｅ石 Ｇ石 Ｈ石 Ｉ石 Ｊ石 Ｌ石 化 ２６ ４００ ３９１ 中国石油规划总院 多厂模型应用—炼油产品优化分析 ★汽柴油是最重要的炼油产 ９３＃国ＩＩＩ汽油对比分析 １００ ９０ ８０ ７０ ６０ ５０ ４０ ３０ ２０ １０ ０ ９２．１ 品，汽柴油产品的优化对总 部优化具有重要的意义 ★优化单厂的调合计划，在满 足质量指标要求的情况下生 ３５ ３０．８ ０７年 计划 ２４ ０ Ａ石化 Ｂ石化 Ｃ石化 ０ Ｄ石化 优化 结果 万 吨 产效益最佳的产品 ★根据总部整体计划要求和各 ３３ ３０ 省需求情况，考虑汽柴油的 运输成本，优化各品种产品 的分销 ２７ 中国石油规划总院 内容 引言 系统的数学基础 应用软件 模型建立 单厂模型简介 多厂模型简介 国内外石化企业应用现状 ２８ 中国石油规划总院 ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ——致力于不断提升资产使用效率 公司总部的计划优化人员从全局角度出发，统一管理和运行计划模型， 公司总部的计划优化人员从全局角度出发，统一管理和运行计划模型，同时针对不同炼厂具体生产资产的 特点制定生产计划并进行整体优化。
