【摘 要】
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PVC是一种化工原料,我国聚氯乙烯生产的76.2%以上产能来自于电石法,该生产工艺普遍存在能耗与物耗高及操作难度大等问题。在产品差异性较小的情况下,面对日益激烈的市场竞争,利用全流程操作优化实现节能降耗成为企业维持核心竞争力的关键技术。基于离散时间描述模型的计划优化和调度优化的方法存在模型规模大,优化求解难度大的问题。本文基于连续时间描述的调度优化模型研究了PVC生产的全流程优化问题,针对电石法P
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PVC是一种化工原料,我国聚氯乙烯生产的76.2%以上产能来自于电石法,该生产工艺普遍存在能耗与物耗高及操作难度大等问题。在产品差异性较小的情况下,面对日益激烈的市场竞争,利用全流程操作优化实现节能降耗成为企业维持核心竞争力的关键技术。基于离散时间描述模型的计划优化和调度优化的方法存在模型规模大,优化求解难度大的问题。本文基于连续时间描述的调度优化模型研究了PVC生产的全流程优化问题,针对电石法PVC生产的全流程建立优化模型,并进一步考虑混合整数非线性规划问题的求解特性,研究基于PVC生产过程中实时扰动的再调度生产模型。论文的主要内容如下:论文首先基于连续时间描述方法建立了电石法聚氯乙烯全流程生产调度模型,包括从电石的生产、盐水的电解到氯乙烯的聚合以及产品出厂各环节。以包括电耗、库存、产品型号切换、交货延迟等的成本最小为目标,基于特定单元事件点的概念,建立了连续时间表示的调度优化模型,并最终描述为MINLP模型。基于建立的优化模型对案例进行了调度优化求解和分析。结果表明所建立的连续时间模型包含较少的求解约束以及二值变量,有效的解决了模型求解困难的问题。其次针对建立的MINLP模型难以快速得到最优解的难题,提出了一种基于分片线性技术初始化的优化方法。该方法首先采用分片线性技术中的HH模型,对生产过程中呈现的非线性进行了线性化逼近。在求解中,考虑了将线性模型得最优解作为MINLP模型的初始化数据以缩小求解范围,加快求解速度,在合理的求解时间范围内得到了具有更小的时间间隙的可行解。通过对比原调度模型与经过初始化的MINLP模型对同一案例的求解时间以及求解精度,验证了该初始化方法的有效性。最后针对电石法聚氯乙烯实际生产过程中,发生的新订单到达到和设备意外故障这两种典型的异常情况,提出了一种基于分解策略的再调度模型。当生产系统产生异常情况后,首先以生产成本最低为生产目标,将所有待生产的任务分配到可用的生产设备上;再以PVC生产的完工时间最小为优化目标,在满足按时交货的基础上对生产任务进行重新排序。通过电石法聚氯乙烯生产的实际案例,验证了该模型的有效性。
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