Софтуер за определяне на производствени разписания при работата на многоцелеви и многопродуктови химикотехнологични системи, осигуряващи оптимално натоварване на системите за ресурсопотребление Кирил Минчев, Елисавета Шопова , Боян Б. Иванов Институт по инженерна химия-Българска академия на науките ул. Акад. Г. Бончев, бл. 103, София 1113 Факс: +(359)(2) 8 -70 -75 -23 e-mail: bivanov@bas. bg
Данни за членовете на авторския колектив • 1. Докторант инж. Кирил Иванов Минчев • 2. Н. с. IIIст. Инж. Елисавета Шопова • 3. Ст. н. с. Д-р инж. Боян Иванов- научен ръководител • • Институт по инженерна химия- БАН Ул. Акад. Г. Бончев, бл. 103, София 1113 • Фах: +(359)(2)8 -70 -75 -23 • E-mail: bivanov@bas. bg 5
Р Е З Ю М Е 1. Предлаганият софтуерен пакет е предназначен за оптималното управление осигуряващо най-доброто натоварване на системите за ресурсопотребление при работа на многоцелеви или многопродуктова химико-технологична система работеща в режим на производствена кампания. С помощта на пакета ECAM се определя разписанието за работа на всяко едно от производствата , включено в производствената програма спрямо дадено базово производство. Критерият за оптималност на производственото разписание е най-добро натоварване на избрана система за ресурсопотребление (ел. захранване, захранване с пара, и т. н. ) при зададено ограничение по отношение на останалите системи и при гарантиране изпълнението на производствената програма. 5
Обектите за които се решават проблемите на оперативното управлението с помощта на ECAM са: 1. Многоцелеви химико-технологични системи с периодични процеси Technology 2. Многопродуктови химико-технологични системи с1 периодични процеси 1 V=5 m 3 2 3. Заводи оборудвани с Многопродуктови и 4 Technology 2 Многоцелеви химико-технологични системи с периодични процеси, които имат общи системи за ресурсопотребление V=15 m 3 Това са най-често срещани в: 1 Batch size=250 kg Cycle time=15 h 1. Фармацевтичната промишленост 5 V=8 m 3 3 2. Производството на фини химикали 5 Batch size=250 kg Cycle time=15 h 3. Хранително-вкусовата промишленост V=15 m 3 4. Производството на бои и лакове и т. н. V=12 m 3 Парова централа Ел. захранване Захранване с вода 2
Technology 1 Technology 2 Многоцелеви химико-технологична система с периодични процеси Stage 2 Tehnology 1 4 Stage 1 S 11=0. 005 t 11=2 h S 12=0. 09 t 12=5 h Tehnology 2 1 No= S 21=0. 008 t 21=7 h S 22=0. 004 t 22=2 h 6 V=5 m 3 V=15 m 3 2 V=5 m 3 5 1 Batch size=80 kg V=12 m 3 3 Batch size=150 kg 3 Batch size=250 kg Cycle time=15 h 4 Batch size=250 kg Cycle time=15 h Ел. захранване Cycle time=15 h 4 Batch size=100 kg Парова централа 2 Batch size=250 kg Cycle time=12 h V=15 m 3 Cycle time=15 h 2 Batch size=70 kg 3 1 Batch size=250 kg Cycle time=10 h V=8 m 3 Cycle time=15 h 5 Batch size=250 kg Cycle time=15 h Захранване с вода 5 1 4 1 3 1 2 5 3 4 3 1 3 2 5 4 3 4 1 4 4 5 3 5 1 5 4
Синтез на оптимално производствено разписание Campaign 1 Servise time ts 1 5 Batch size=250 kg Cycle time=15 h 1 Batch size=250 kg Cycle time=15 h tc 1 Campaign 14 Campaign 2 Servise time ts 1 S 14 4 Batch size=100 kg 1 Batch size=80 kg Servise time Cycle time=15 h 1 Batch size=250 kg Cycle time=10 h 5 Batch size=250 kg ts 14 Cycle time=15 h tc 2 Cycle time=15 h tc 14 H - Планиранов период G 1 - Планирано минимално количество , което трябва да бъде произведено за продукт 1 G 2 - Планирано минимално количество , което трябва да бъде произведено за продукт 2 Синтеза на оптимално производствено разписание се свежда до определяне на кампаниите , които да участвуват и времената за работа им така, че да бъде удовлетворен критерия за оптималност, който може да бъде: 1. Минимално сумарно време за изпълнение на производствената програма, т. е. 2. Максимална печалба за времето на плановия период, т. е. MIN(ts 1+tc 1+ts 2+tc 2+. . . + ts 14+tc 14) MAX(P 1 r + P 2 r) При изпълнение на ограничениятa: (ts 1 + tc 1 + ts 2 + tc 2 +. . . + ts 14 + tc 14) < H G 1 r > G 1) G 2 r > G 2) 5
Натоварване на системите за ресурсопотребление при работа на две производства в кампания Technology 1 Technology 2 No= 1 V=5 m 3 V=15 m 3 2 V=5 m 3 5 1 Batch size=250 kg V=8 m 3 3 Cycle time=15 h S 11=0. 005 t 11=2 h S 12=0. 09 t 12=5 h Tehnology 2 6 Stage 2 Tehnology 1 4 Stage 1 S 21=0. 008 t 21=7 h S 22=0. 004 t 22=2 h Оптимално натоварване на време Оптимално стартовопаровата Оптимален размер за Оптимално време на централа при едновременна работа на изчакване след партидата на производството партидата две производства 5 Batch size=250 kg V=15 m 3 Cycle time=15 h V=12 m 3 Парова Ел. централа захранване Захранване с вода 3 6
Technology 1 1 V=5 m 3 4 Technology 2 V=15 m 3 2 1 Batch size=250 kg Cycle time=15 h 5 5 Batch size=250 kg V=8 m 3 Cycle time=15 h 3 V=15 m 3 V=12 m 3 Парова централа Ел. захранване Захранване с вода 7
Формулировка на задачата за оптимално управление на производствена кампания 1. Управляващи променливи: Време на започване на дадена партида спрямо базовото производство Размер на партидата за всяко производство Време за изчакване между партидите за всяко производство 5
3. Областни ограничения Ограничения за размера на партидите за всяко производство Ограничения за размера на изчакването между отделните партиди за всяко производство Ограничения осигуряващи изпълнение на производствената програма на кампанията Ограничения осигуряващи изпълнение на плана на кампанията за хоризонта на работата и Ограничения, осигуряващи допустимостта на времената на изчакване между партидите 5
4. Математичен модел на ресурсопотреблението за стадий на дадено производство Математичен модел на ресурсопотреблението за дадено производство от кампания Математичен модел на ресурсопотреблението за производствена кампания 5
5. Целеви функции Минимално колебателност на кривата на натоварването относно средната стойност Минимално средно натоварване на сумарната крива за времето на работа на кампанията Максимална печалба по време на работа на кампанията 5
Принцип на изграждане на пакета ECAM • Използуван е принципа на менютата • Използуван е принципа на избор на данни с цел свеждане до минимум на човешкия фактор като източник на грешки • Логически контрол за коректността на данните • Резултатите са визуализирани • Функциите са съпроводени с помощна информация • ECAM работи под управлението на Windows’ 2000 и е използуван езика “Matlab 6. 50” за разработването и 7
Софтуер за определяне на производствени разписания при работата на многоцелеви и многопродуктови химико-технологични системи, осигуряващи оптимално натоварване на системите за ресурсопотребление Информация за Бутон за вход в Набор от Изход създателите на системата помощна ECAM След ЕCAM информация активиране описваща класа и на ECAM се теоретичната извършвакоито основа на четене задачи, базата на необходимите могат да бъдат на които е данни от базата решавани и създадена обектите и системата данни при които може да се зареждането им използува ECAM в оперативната памет 8
Панел за управление на основните функции Вход в модулите Връщане данни Вход вкъм за Вход в в модулите Вход базата данни в базата модулите за печат за определянена: заглавния панелна: определяне на на за описание на визуализация за описание за на получените управление на възможните получените завода 1. Възможните резултати заданието Оптималнона разписания: Технологии производствени 1. хартиен носител управление на Основни апарати кампании 1. Описание на на Визуализация производствена (количественни и ресурсопотребкампания качествени стадиите за 2. производство и Варианти на лението характеристики разполагане на 2. изискванията им Оптимални дадена 2. към апаратите в Сумулиране производствени Връзки по на технология ситуации разписания материалния които могат да се зададени поток от осъшествят. потребителя 2. Материален баланс 3. Видове ресурси и количеството им за единица краен продукт 9
Данни за апаратите и връзките им по материалния поток Бутон за зареждане на данните за Бутони за управление: и съществуващи апарати връзки между тях от базата 1. Добавяне на нови апарати данни в паметта 2. 1. 2. 3. 3. Премахване на апарат Кратко име на завода Пълно име Коригиране на данните на Брой на апаратите в базата изведения на екрана апарат данни 4. Запис на данни в базата Бутон за изобразяване на данните заот тазиапарат: Излизане избран функция Визуално изображение Основни характеристики Помощна информация 5. 1. 2. 6. Бутон за изобразяване на данните за избран апарат: 1. Визуално изображение за типа апарат Задаване или изобразяване на Съществуващите връзки на апарата с други апарати на завода 10
Данни за технологии Бутони за зареждане на Бутони за управление: данните за избрана технология : 1. Добавяне на нови Брой на стадиите 2. апарати за единица Печалба 2. продукт Премахване на апарат 3. Коригиране на Описание на данните за данните отделните стадии на 4. Запис на данни в технологията като: базата 1. Име на стадия 5. Излизане от тази 2. Време за стадия функция 3. Размерен фактор 6. Помощна 4. Тип на апарата информация Данни за вида и количеството на всеки ресурс за производство на единица краен продукт. Разпределение на ресурса във времето 11
Панел за управление на задачите за синтез на производствени варианти и кампании Вход в пакета за Връщане към определяне на главния вариантите на управляващ панел разполагане на дадена технология в съществуващия завод Вход в пакета за конструиране на производствена кампания от потребителя Вход в пакета за автоматично генериране на производствена кампания с определена размерност Вход в пакета за автоматично генериране на всички максимално независими производствена кампания 12
Определяне на вариантите на разполагане на дадена ехнология Основни Бутони за управление: Въвеждане на данните за Определяне на Въвеждане на характеристики 1. Данните технологията; Добавяне на при плановия хоризонт вариантите на варианта данни технологии като: зададените входни 1. Минимален размер на 1. Кратко и пълно име Въвеждане на партидата 2. Премахване на на технологията данните за 2. технологии Максимален размер Производствените на партидата 2. Брой на стадиите изисквания 3. 3. Изчислено време за Коригиране на данните цикъл за 4. технологии Брой на намерените Въвеждане на варианти данните зав 4. Запис на данни режима базата на работа Списък на на технологията: апаратите от завода 5. които са назначени за Излизане от 1. функцията Режим с всеки стадий на препокриване на технологията циклите 6. Помощна информация екран Извеждане на 2. Режим без Данните за Съответния припокриване на вариант на разполагане циклите 13
Конструиране на производствена кампания от потребителя Извод Визуализациярезултатите за Избор на Бутони Четенена за управление: Избор на параметрите на данните на на назначената от на апарат за на избрания съответните стадия за съществуваща производствена Потребителянови кампании продукти отна на апарат се. БД който да на в 1. назначаването Добавяне кампания които кампаниите Кампания: проведе се се който да му към ще стадия или въвеждане базата данни съответен 2. произвеждат на кампании Премахване 1. проведе стадия Минимален на данни заразмер на партидата по апарат от завода едновременно в производства Нова 3. кампанията на данните на Коригиране кампания 2. Максимален размер на партидата изведената кампания на по производства екрана 3. Време за цикъл за всяко 4. Запис на данни в базата производство 5. Излизане работа на функция 4. Режим на от тази роизводствата 6. Помощна информация 14
Синтез на варианти на кампании с размерност съответствуваща на броя на производствата включени в плана Бутони за на планиране Хоризонт управление: Основни характеристики на Извършване нана Зареждане изчисленията и варианта като: данни от БД на всички определяне на 1. Избор на режим за работа на Добавяне на размер на 1. Минимален нови Производствени кампании Съществуващ кампании производствата: партидата Съдържащи план 2. Производствен определения Максимален размер на 2. Премахване на на брой 1. С препокриванекампании максимален циклите или партидата 3. Изчислено време за за въвеждане на данни цикъл Едновременно Работещи 3. Коригиране на данните на 2. Без припокриване на нов производства изведенатана данни за циклите кампания Извеждане Определено производство от 4. Запис на данни в базата Избраната кампания Задаване на производствените 5. Излизанесот тази функция Списък имената на изисквания трябва апаратите на коитоза всеки продукт в кампанията 6. Помощна информация да бъдат разположени Планирани количества: съответните стадии 1. Минимум 2. Извеждане на екран на Желателно 3. Получените резултати за Максимум Определен вариант на кампания 15
Синтез на максимално независимите кампании за даден производствен план Извежданена Извършванена Бутони Зарежданезана Хоризонт на Избор на. Изводуправление: Задаване режим наекран на данни за обобщени и изчисленията данни от БД за планиране производствените на работа на резултатите от намерените 1. определяне на кампании Добавяне на нови получените Съществуващ изисквания различни отделните кампании с за резултати за всички Производственвкампании производства: продукт 2. всеки размерности. Премахване на определен производствени само план или кампанията Тука се търсят вариант на кампании Максимално независимите 1. въвежданенана данните на 3. С Коригиране кампания съдържащи изведената кампания на екрана данникампании за нов препокриване Планирани определения започвайки от кампаниите с на циклите Количества Най голяма брой базата максимален размерност 4. Запис на данни в на едновременно 1. Минимум 2. Без 5. Излизане от тази функция Работещи 2. припокриване Желателно 3. производства Максимум на циклите 6. Помощна информация 16
Извод на резултата от процедурата за синтез на всички кампании за даден производствен план Основни характеристики : : Бутони за управление 1. Минималенна партида 2. Максималена партидата 1. Добавяне на нови кампании 3. Изчислено време за цикъл 2. Премахване на кампании Избор на производствен 3. Коригиране на данните вариант, включен в избраната кампания 4. който да бъде изведен на Запис на данни в базата екран 5. Излизане от тази функция Списък от имената на 6. Помощна информация апаратите на които трябва да бъдат разположени съответните стадии Извеждане на екран на получените резултати за определен вариант на кампания 17
Управляващ панел за видовете оптимизационни задачи Вход вв пакета, Връщане. Вход главния към решаващ задачата за в пакета, управляващ панел синтез на задачата за решаващ оптимални решаващ задачата за синтез разписания Синтез на оптимални синтез на оптимални приработа на разписания за за критерии: разписания избрана работана група производствени от потребителя При векторен критерий заработа на 1. избрана включващ: за производствена кампания Минимално време кампании от потребителя група производствени производствена кампания изпълнение на при кампании при критерий оптимално програмата време за 1. при векторен критерий Минимално векторен критерий оптимално натоварване на натоварване изпълнение на на оптимално 2. Максималнасистема за множество печалба определена натоварване на множество програмата системи за ресурсопотребление плановия период системи 2. за ресурсопотребление за Максимална печалба плановия период 18
Формулиране на задачата за оптимално натоварване на системите за ресурсопотребление за дадена производствена кампания Формулирана на Извод на резултатите от Стартиране системата критерия за оптимизацията, което Четене на данни Задаване на от на Задаване на Избор на ограничения, което оптимизационната процедура оптималност, количествата, вариантза времетовключва: от БД на за включва: на пакета за с използуване което включва: съществуващи изпълнение на които трябва да кампания на оптимизация Оптимални бъдат произведени производствениразмери на която ще се определен 1. всеки продукт, всяко Избор на ресурс партидите за планове и за производствен търси завключен който търсим производство определените на оптимално план оптимално Ограничения управление при по производствения предидуща натоварване останалите ресурси Избраните избран план технологии стъпка критерий варианти съставящи производствената на възможни и система кампания 1. ограничения Минимум кампании и Минимални 2. Максимум максимални количества или Оптимални стартови по постоянните съставкивремена 3. Минимумза всяко Максимумпроизводство Оптимални времена за Минимални и максимални изчакване Избор на режим: между отделните 1. количества по по постоянната съставка Оптимизация променливите партиди за всяко 2. По степенсъставки на колебателност производство 19
Формулиране на задачата за оптимално натоварване на системите за ресурсопотребление за група производствени кампании Извод на резултатите за Четене на даннина от оптимизацията, което включва: Задаване времето Формулирана от Задаване на на оптимизационната БД за изпълнение на Избор на съществуващи Стартиранекритерия Избор на от системата за за оптималност на производствена кампания на екран Избор на вариант използуване на производствената програма на производствени номера процедура чрез номера на което ограничения, на управление планове варианта за и варианта за край пакета оптимизация на включва: избранатаза избраната кампания, Данни кампания, определените на начало на MATLAB на което включва: на варианта имената и номера предидуща стъпка търсене на по Ограничения 1. останалите ресурси оптимално Оптимална стойност на критерия за Избор на ресурс варианти оптимално на за който търсим оптималност възможни кампании управление на разписанието оптимално Минимални и натоварване Имената на технологиите, включени в максимални избрания количества повариант 1. Минимум постоянните 2. Максимумсъставки Задаване на данните за 3. Оптимални стойност на стартовите Мин. -Макс. Производствените времена на всяко производство изисквания за 1. Оптимизация по всеки Минимални постоянната и продукт съставка максимални Оптимални стойност количества количество Оптимални стойност на размера на 1. Минимално по на времената на изчакване между отделните партиди на 2. По степен на партидата за всяко производство променливите 2. Максимално количество колебателност всяко производство съставки 3. Желано количество 20
Формулиране на задачата за синтез на оптимални разписания за изпълнение на зададена производствена програма при работата на многоцелеви заводи Извод Стартиране на на. Резултати Формулирана на от за наот оптимизацията: всяка една Четене на данни системата Задаване времето БД Задаване екран оптималните параметри за Минималноот на което отизпълнение кампаниите което включва: за ограничения, съществуващи критерия завреме за изпълнение оптимизационната процедура на производствената програма оптимален избор : на пакета за включва с производствени използуване Време за сервизно обслужване преди начало на Активно време на работа на всички кампании програма планове на оптимизация кампанията на Ограничения Сумарно време сервизно обслужване на апаратите производствено запо MATLAB Данни за разписание за ресурсите Оптимално време за работа на кампанията Производствените един от следните Изисквания и Минимални критерия: Списък на производствата включени в кампанията максимални количества 1. Минимално по постоянните Стартови времена за всяко производство в кампанията количество време за съставки изпълнение на Времена 2. Максимално за изчакване между бачовете производствена Минимални и количество програма максимални количества Времена за цикъл за всяко производство по променливите 3. Максимална Желано количество печалба съставки за даден Оптимални размери на партидите за производствата планов период Оптимални брой на партидите за всяко производство Количество произведено по време на кампанията 21
Визуализация на получените резултати от синтеза на разписания Връщанезана Задаванекъм Диаграма на Бутон мащаба на кривите Главнияна изобразяване на изменение управляващ панел по времето сумарната крива на мощността на потребление на натоварване Избор на решението, Задаване на номера избрания ресурс при системата за на варианта на което да бъде Крива на изменение ресурсопотребление едновременната кампанията заназа изобразено. която на. Задаване при мощността работа на всички във времето дастойността на се визуализират съответнияресурса, за производства от едновременната Избор на ресурс резултатите времето на Избраното избранатадавсички работа на бъде който кампания изчакване между производство производства от изобразен. Четене на данните за партидите кампанията Това може да бъде: производствения Пара Средна планна на Обобщени Избор на стойност Задаване Вода характеристики на производството от кривата стойността на Ел. енергия кампанията кривата: стартовото време И т. н. Обобщени 1. Колебателност Избор на характеристики на 2. Максимален пик ресурса мощността кривата: 3. Минималем пик който да на 1. на. Задаване бъде Колебателност 4. стойността на Средна стойност 2. изобразена напик Максимален Расмера на бача диаграмата 3. Минималем пик Средна стойност на 4. Средна стойност мощността 22
Този пакет е разработен с финансовата подкрепа на Фонд научни изследвания към Министерството на науката и образованието. Договор ТН 1201/02 за което авторския колектив изказва благодарност 25
Скачать презентацию Софтуер за определяне на производствени разписания при работата
899bfbdbc9687f7ac8e574ff5bbf2719.ppt