用于规划精炼厂的操作的建模工具制造技术

一种用于确定生产设施的操作的建模工具。各种不同作业可以通过本发明专利技术来建模，包括：（a）供给物料选择，包括数量和定时；（b）产品销售，包括数量和定时；（c）过程操作，包括过程条件和定时；（d）混合操作，包括过程条件和定时；和/或（e）库存管理。所述建模工具可以使用连续时间、离散时间、异步时间段、同步时间段以及这些各种方式的组合来表示时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于优化精炼厂和相关供应链的操作的方法。
技术介绍
规划工具被广泛地用在石油化学工业中以帮助精炼厂中的作业的规划。广泛地用在石油化学工业中的规划工具之一是艾斯本技术有限公司(AspenTech)的PMS、霍尼韦尔(Honeywell)的RPMS以及Haverly Systems的GRTMPS。用在这些工具中的模型通常由以下各项组成:(i)原料(例如原油)供应数据，包括数量和价格；(ii)原料表征数据；(iii)产品(例如汽油、柴油)需求数据，包括数量和价格；(iv)表示生产设施的过程模型；(V)表示混合设施和规范的产品混合模型；以及(vi)其它约束。这些规划工具可以被用作为用于原料采购、炼油操作、产品销售或其它规划决策的决策支持辅助工具。传统上，原料采购和产品销售决策在将时间层表示为其中平均条件被假定贯穿每个周期的一个周期的规划优化模型(即周期平均模型)的基础上进行。开发原料配送进度表和生产进度表的任务是主要单独作业，所述单独作业在针对原料采购和生产的周期平均计划已经被开发之后结束。考虑到这些采购和销售决策，更详细的生产规划和/或生产调度被作为后续步骤来执行。理论上，将开发与规划模型结果一致并且等效于规划模型结果的可行的生产进度表。然而，实际上，过程操作在时间层上不是均匀的，并且将这个假定为真的规划模型常常导致不能够被转换成等效进度表的规划结果。模拟模型可以被用来支持生产进度表的开发。生产进度表可以包括各种过程操作中的改变，所述各种过程操作被调度以在时间层期间的特定时间处开始和结束。原料配送和产品装运将被调度使得这些与生产进度表一致并且可行。常常，运输费用是显著的并且运输费用的最小化是重要的。每个周期内的库存动态不在生产规划作业中考虑，因为该计划被以生产的周期平均视角加 以执行。然而，在生产进度表中库存和物料库存水平在每个周期内的波动可能是重要的。通常，生产调度作业寻求发现和生产计划相匹配的可行的进度表,其中可行性包括在时间层期间始终使库存水平保持在所允许的范围(最小和最大水平)内。附加目标是最小化库存保持费用(即最小化资本费用)。调度工具可以被用来获得用于原料配送、生产以及产品装运的可行的进度表。此类生产调度工具的示例是艾斯本技术有限公司的0R10N、霍尼韦尔的ProductionScheduler^HaverIy Systems 的 H/SCHED 以及 M3Technology 的 SIMT0。期望规划模型和调度模型是一致的。即使如此，也不保证生产计划可以被转换成等效的生产进度表。这个方式的一个弱点是生产规划和生产调度被作为两个单独的顺序步骤来执行。用于原料评估和选择决策的优化模型不影响调度考虑事项。这能够限制从这个优化模型获得的解决方案的质量。当调度考虑事项对采购和销售决策具有显著影响时，这些因素在优化模型中的缺失能够导致非最佳总体解决方案。因此，需要将这些作业中的若干个或全部的组合优化为一个统一的作业。关于针对调度问题来开发模型的主题的著名公开包括如下:(I) R.Karuppiah, K.C.Furman 和 1.E.Grossmann 的“Global Optimization for Scheduling RefineryCrude Oil Operations”，Computers&Chemical Engineering32, 2745-2766 (2008)；(2)S.Mouret, 1.E.Grossmann 和 P.Pestiaux 的 “A Novel Priority-Slot BasedContinuous-Time Formulation for Crude-Oil Scheduling Problems，，，Ind.Eng.Chem.Res.48，8515-8528(2009)。在这两个公开中，船只进度表(或运输进度表)和原料采购决策被作为输入给出。因此，这些方式不适用于原料选择、运输调度以及生产调度的同时的解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供了用于规划(包括调度)一个或多个生产设施的操作的方法。所述生产设施能够包括下列中的一个或多个:石油精炼厂、石油化学精炼厂、化学工厂或其它制造工厂、或这些的任何组合以及它们的相关供应链。所述方法使用表示一个或多个生产设施的操作的建模方式，所述操作能够包括运输作业和库存。所述建模方式处理其中不同的生产实体可以根据异步进度表操作的情形。所述方法可以被用于各种应用，包括生产设施的优化或模拟。 各种规划作业可以通过本专利技术来建模和解决，包括:Ca)供给物料选择，包括数量和定时；(b)产品销售，包括数量和定时；(c)过程操作，包括过程条件和定时；(d)混合操作，包括过程条件和定时；(e)向和/或来自设施的运输，包括运输模式、数量以及定时；和/或(f)库存管理，包括库存移动和定时、库存极限以及随着时间的推移的库存量。在一个实施例中，所述方法可以被用来作为组合问题来优化:(i)供给物料选择，(ii)运输调度，以及(iii)生产规划(包括生产调度)。在一个方面，本专利技术提供了用于确定生产设施的操作的方法。所述方法使用该生产设施的基于计算机的数学模型，其中，所述数学模型包括两个或更多个无罐生产实体和与该无罐生产实体相关联(例如直接地或间接地连接到；或在其上游和/或下游)的一个或多个罐生产实体(即罐实体)的表示。例如,罐实体可能是通过直接的或间接的(经由中间设备)连接的无罐生产实体的下游；并且可能是通过直接的或间接的(经由中间设备)连接的另一无罐生产实体的上游。每个无罐生产实体由包括对无罐生产实体的行为建模的一组数学关系(作为等式给出)的对应子模型来表示。所述子模型表示无罐生产实体的每个操作时间间隔中的无罐生产实体。在一个实施例中，包含在无罐生产实体的子模型中的等式的数目与该无罐生产实体的操作时间间隔的数目相关(即与其具有数学关系，诸如与其成比例或与其相等)。用于每个无罐生产实体的操作时间间隔的数目可以作为输入数据被接收(例如直接地通过用户，或者从数据库、表或电子表格)，或者由建模工具使用其它输入数据来计算。针对每个无罐生产实体的子模型可以包括与无罐生产实体的操作有关的决策变量。这些决策变量可以包括与操作时间间隔的持续时间有关的决策变量。所述罐实体由包括对罐实体的行为建模的一组数学关系(作为等式给出)的对应子模型来表示。针对罐实体的子模型表示罐实体的每个操作时间间隔中的罐实体。在一个实施例中，包含在罐实体的子模型中的等式的数目与该罐实体的操作时间间隔的数目相关(即与其具有数学关系，诸如与其成比例或与其相等)。用于罐实体的操作时间间隔的数目使用与该罐实体相关联(例如连接到其)的无罐生产实体的操作时间间隔的数目来计算。这个计算可以以任何适当的方式来执行以反映罐实体的行为和/或操作如何受到它与所关联的无罐生产实体的关系影响。在某些情况下，所述计算可以产生将对于表示罐实体所需要的最大数目的操作时间间隔和所关联的无罐生产实体的操作时间间隔，如在下文进一步描述的那样。上述方法被用来对一个或多个生产设施建模。用于处理操作时间间隔的方式的一个优点是它能够减少或者最小化当随着时间而允许操作的优化时所考虑的时间间隔的数目。目标函数基于针对生产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里·R·科奇什，菲利普·H·沃里克，维克多·P·狄波拉，
申请(专利权)人：埃克森美孚研究工程公司，
类型：
国别省市：