[发明专利]一种流程工业拟实优化调度的仿真验证方法

摘要

本发明属于先进制造与自动化技术领域，涉及一种流程工业拟实优化调度的仿真验证方法。目前国内虽然在生产调度模型、算法和计算性能方面取得了一定进展，但实际调度问题还远未解决。本发明方法具体步骤包括：调度方案生成、通过推算预知可能出现的生产异常、利用图形的可视化ESCPetri－Nets网技术进行仿真、形成并保存过程数据。实际结果表明，采用本发明方法后调度方案执行质量显著提高，提高了原材料和生产设备利用率，经济效益显著。

主权项

1. 一种流程工业拟实优化调度的仿真验证方法，其特征在于该方法包括以下步骤：a.调度方案生成，具体方法是根据生产约束信息，建立优化调度的数学模型，并根据用户设定的优化目标以及模型求解器，解算出优化调度方案；b.通过推算预知可能出现的生产异常，具体方法是采集企业资源计划系统中当前的产品销售计划、原料采购计划、库存信息、设备检修计划、能源供应计划数据，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：$W_{\mathrm{ijt}}·\left(\underset{i^{\prime }\in I_j}{\Sigma }\underset{t^{\prime }=t+1}{\overset{t+P_{\mathrm{ij}}-1}{\Sigma }}{W}_{i^{\prime }j{t}^{\prime }}\right)=0,\forall j,t,i\in I_j---\left(1\right)$ 对于连续生产设备：$\underset{i\in I_j}{\Sigma }{Y}_{\mathrm{ijt}}\le 1,\forall j,t,i\in I_j---\left(2\right);$ 容量约束具体为$W_{\mathrm{ijt}}{V}_{\mathrm{ij}}^{\min }\le B_{\mathrm{ijt}}\le W_{\mathrm{ijt}}{V}_{\mathrm{ij}}^{\max },\forall i,t,j\in \mathrm{Ji}---\left(3\right)$ 物流平衡约束具体为$S_{s,t}=S_{s,t-1}+\underset{i\in \overline{T_s}}{\Sigma }\overline{{\rho }_{\mathrm{is}}}\underset{j\in J_i}{\Sigma }(B_{i,j,t-P_{\mathrm{ij}}}+Q_{\mathrm{ijt}}\mathrm{\Delta t})-\underset{i\in T_s}{\Sigma }{\rho }_{\mathrm{is}}\underset{j\in J_i}{\Sigma }(B_{\mathrm{ijt}}+Q_{\mathrm{ijt}}\mathrm{\Delta t})+R_{\mathrm{st}}-D_{\mathrm{st}},\forall s,t---\left(4\right)$ 能源约束具体为$U_{\mathrm{ut}}=\underset{i}{\Sigma }\underset{j\in J_i}{\Sigma }\underset{\theta =0}{\overset{p_{\mathrm{ij}}-1}{\Sigma }}({\alpha }_{\mathrm{ui\theta }}{W}_{\mathrm{ij},t-\theta }+{\beta }_{\mathrm{ui\theta }}{B}_{\mathrm{ij},t-\theta }+{\beta }_{\mathrm{ui\theta }}{Q}_{\mathrm{ij},t-\theta }\mathrm{\Delta t}),\forall u,t---\left(5\right)$ 其中，u为能源种类，设Uut max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；c.利用图形的可视化ESCPetri-Nets网技术进行仿真，具体方法是将步骤a优化调度方案与步骤b可能出现的生产异常结合在一起，利用图形的可视化ESCPetri-Nets网技术进行仿真；d.形成并保存过程数据，具体方法是形成并保存过程数据，以突出颜色标识生产异常点，并提示产生异常的原因。