前言

    煉油化工企業(yè)的生產(chǎn)計劃是煉化企業(yè)價(jià)值鏈管理中的一個(gè)重要環(huán)節，計劃優(yōu)化的主要目標是根據原材料價(jià)格、生產(chǎn)訂單、裝置加工能力、經(jīng)濟指標以及其它約束條件制定并優(yōu)化企業(yè)的中、遠期的生產(chǎn)計劃。

    目前石化行業(yè)面臨的情況是：原油資源緊缺、國際市場(chǎng)原油價(jià)格不斷提升，市場(chǎng)競爭不斷加劇。如何利用計劃優(yōu)化軟件優(yōu)化原油進(jìn)料、優(yōu)化油品的成本，同時(shí)還要滿(mǎn)足產(chǎn)品質(zhì)量要求，是煉化企業(yè)亟待解決的嚴峻問(wèn)題?；裟犴f爾公司的計劃優(yōu)化系統為解決這類(lèi)問(wèn)題提供了很好的方案。

    下面內容分為四部分：計劃優(yōu)化系統的結構；計劃優(yōu)化系統模塊主要功能；計劃優(yōu)化系統在大連石化的應用及效果分析；結論。

    計劃優(yōu)化系統的結構

    計劃優(yōu)化系統包括三個(gè)模塊：ENI原油數據庫、Assay2原油切割軟件、RPMS計劃優(yōu)化軟件。模型覆蓋了大連石化分公司的所有工藝生產(chǎn)裝置。圖1下是計劃優(yōu)化系統的結構圖。

               

　　　　　　　　　　圖1　計劃優(yōu)化化系統結構

    系統主要由三部分組成，原油數據庫ENI、原油切割工具ASSAY2及多工廠(chǎng)多周期建模軟件RPMS。

    系統將以企業(yè)利潤最優(yōu)為目標，采用混合整數規劃及非線(xiàn)性數據遞歸方法，求解短期計劃或長(cháng)期戰略規劃，如原料選擇、產(chǎn)品調合優(yōu)化、生產(chǎn)計劃、投資計劃、庫存和供應管理、技術(shù)評價(jià)、確定裝置的規?；驍U建研究、投資研究等，建立最佳生產(chǎn)運行方案，準確地為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供采購、銷(xiāo)售、裝置運行、操作條件等最佳決策，進(jìn)行全廠(chǎng)和單裝置效益分析，實(shí)現企業(yè)經(jīng)濟效益最大化。

    計劃優(yōu)化系統主要功能模塊介紹

    ENI原油數據庫

    ENI原油數據庫是計劃優(yōu)化系統的重要組成部分，它負責向RPMS計劃優(yōu)化軟件提供原油基本資料。ENI原油數據庫包括了一百幾十種世界原油的原油評價(jià)資料，可以添加或修改原油評價(jià)資料。它與ASSAY2結合，進(jìn)行原油數據的切割，展示不同餾分段的收率及性質(zhì)。當然，也可以選擇其它公司專(zhuān)用的原油數據庫。

    Assay2原油切割軟件

    ASSAY2是一個(gè)原油評估和選擇系統。它可與原油數據庫連接，對原油進(jìn)行切割與調合。ASSAY2可將混合原油作為新油來(lái)進(jìn)行調合，調合結果可以作為一種新的原油加入數據庫。ASSAY2有四個(gè)運算處理器，可以分析原油試驗數據，還可進(jìn)行原油切割和調合，評估各餾分的品質(zhì)和產(chǎn)率，并能建立原油處理中間產(chǎn)品的數據。

    使用ASSAY2原油數據庫，可以分析原油和多到20種原油的混合品?；旌显鸵部梢砸階SSAY2數據庫分別作為單獨的原油來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步混合。完成了對數據庫中數據的分析和修補，可以將分析結果和原油組分性質(zhì)制成詳細報表。

    RPMS計劃優(yōu)化軟件
    主要功能介紹
    建模功能
    多工廠(chǎng)建模

    RPMS多工廠(chǎng)模塊為供應與銷(xiāo)售解決方案生成數據模型，多工廠(chǎng)建?？梢远x下面的結構和功能：
    原材料成本及可用性
    原材料的多級成本曲線(xiàn)
    每處中轉油庫的產(chǎn)品需求
    產(chǎn)品的多級價(jià)格需求曲線(xiàn)
    每個(gè)工廠(chǎng)的現有原材料
    工廠(chǎng)里中間產(chǎn)品的庫存和消耗
    每個(gè)工廠(chǎng)里現有的產(chǎn)品
    兩個(gè)油庫間的原材料和產(chǎn)品的運輸模式
    對單個(gè)或某種運輸方式的成本分類(lèi)
    混合裝船
    全局的和特定路線(xiàn)的運輸成本
    不同油庫間原料的轉運
    產(chǎn)品交易合同
    油庫里產(chǎn)品的調合
    油庫里產(chǎn)品的庫存約束
    油庫的進(jìn)料限制以及可變的運營(yíng)成本
    可選的運輸細節的控制
    多周期建模

    多周期建模

    RPMS多周期建模工具可幫助制定年度運營(yíng)計劃和戰略規劃，它支持跨越多個(gè)時(shí)間周期的建模，周期的長(cháng)度可由用戶(hù)自定義。多周期建模在許多場(chǎng)合非常有用，包括：庫存管理、某時(shí)段內的貼現現金流分析、在總運營(yíng)計劃內的不時(shí)變化的加工能力分析等。

    混合整數規劃

    整數規劃這項技術(shù)允許用戶(hù)指定某種原材料必須在最低價(jià)位時(shí)購買(mǎi)，或者根本就不要買(mǎi)。利用RPMS中的整數規劃，可以很方便地作出許多獨立的決策。

    投資建模

    利用RPMS可以把投資決策（如購買(mǎi)新設備）與優(yōu)化過(guò)程結合起來(lái)。系統程序庫包含了對全世界煉油廠(chǎng)正在使用的工藝的精選模型與投資能力關(guān)系，它允許執行這類(lèi)優(yōu)化任務(wù)。

    分布式回歸

    通過(guò)分布式回歸和屬性誤差跟蹤，RPMS可以提高原料進(jìn)料的選擇能力，它使LP（線(xiàn)性規劃）能發(fā)現庫中的生產(chǎn)線(xiàn)性能的差異。RPMS可把進(jìn)料的變化與產(chǎn)品屬性的變化關(guān)聯(lián)起來(lái)。

    連續的線(xiàn)性規劃

    RPMS提供了一個(gè)重要的工具，用于解決非線(xiàn)性問(wèn)題以及其它難于收斂的建模問(wèn)題（如由于新配方的汽油帶來(lái)的問(wèn)題），這種特殊的回歸技術(shù)稱(chēng)為“連續線(xiàn)性規劃”（SLP）。

    聯(lián)合運營(yíng)

    RPMS在處理加工廠(chǎng)聯(lián)營(yíng)問(wèn)題時(shí)具有獨特的能力。它主要提供以下技術(shù)：

    在同一模型中，對包含不同的產(chǎn)品和不同的加工方案的多種原油和工藝裝置的邏輯操作模式進(jìn)行描述。
    基于某些操作裝置或某些生產(chǎn)線(xiàn)，靈活地對產(chǎn)品線(xiàn)進(jìn)行合并或分離。
    明確地合并某些生產(chǎn)線(xiàn)，以利于后續的任務(wù)調配，同時(shí)正確地跟蹤合并后對質(zhì)量的影響。
    按照生產(chǎn)的產(chǎn)品量的比例，把幾種生產(chǎn)線(xiàn)虛擬地合并在一起，由下游的工序進(jìn)行調配。

    系統的組成

    煉油工藝數據庫

    RPMS中有一個(gè)動(dòng)態(tài)煉油數據庫，它提供了全世界范圍內正在廣泛使用的工藝的精選子模型與其投資能力的關(guān)系。數據庫包含基于體積和基于重量的工藝裝置，使得用戶(hù)可以非常靈活地給大部分的中間煉廠(chǎng)物流定制煉油模型、中間餾出液、燃料油以及質(zhì)量數據。

    化工數據庫

    RPMS化工數據庫包含范圍非常廣的石化工藝和產(chǎn)品，主要用于與煉油工藝無(wú)關(guān)的化工研究或者與煉油數據庫聯(lián)合起來(lái)用于化工和煉油研究。它包含100多個(gè)化工操作裝置（及相關(guān)的投資成本）的子模型。成品包括基本的和中間的化工產(chǎn)品、合成纖維、合成橡膠、樹(shù)脂、塑料、溶濟、成形濟及化肥等。

    先進(jìn)的優(yōu)化器

    RPMS利用當前最先進(jìn)的三種優(yōu)化器：Berlin 大學(xué)開(kāi)發(fā)的MOPS、Dash 公司開(kāi)發(fā)的XPRESS以及IBM公司開(kāi)發(fā)的優(yōu)化子程序庫（OSL）。這三種優(yōu)化器都可用來(lái)解決最難的線(xiàn)性規劃（LP）問(wèn)題，每個(gè)程序在具體的應用場(chǎng)合又有各自的優(yōu)勢。它們已經(jīng)整合到RPMS中，并在全球范圍內得到應用。

    數據工廠(chǎng)

    RPMS數據工廠(chǎng)利用EXCEL電子表格顯示和操作RPMS模型數據?？梢岳么顺绦蛱砑?刪除行或列、執行計算、在工作表之間拷貝/粘貼、修改界面及進(jìn)行打印。面向表格的視圖是對GUI中有關(guān)模型數據面向對象的視圖的補充。不同的表格視圖有時(shí)可幫助解釋事例或發(fā)現周期數據的差異。數據工廠(chǎng)也提供權限檢查，沒(méi)有相應的權限，不能查看表格或對表格進(jìn)行修改。

    報表工廠(chǎng)

    RPMS報表工廠(chǎng)是個(gè)集成的EXCEL程序，它以EXCEL電子表格的形式，生成RPMS　報表、基本報表及用戶(hù)定義格式的報表。用戶(hù)自定義報表是用常用電子表格工具設計的報表。軟件包中還包含了用戶(hù)函數庫。報表工廠(chǎng)功能非常強大，它可制作任何形式的報表。

    計劃優(yōu)化系統的應用

    RPMS模型能夠根據原油采購價(jià)格、產(chǎn)品銷(xiāo)售價(jià)格，幫助選擇最優(yōu)的生產(chǎn)方案，幫助采購性?xún)r(jià)比最好的原油，提升企業(yè)利潤。由于原油的加工成本占企業(yè)生產(chǎn)總成本的90%以上，煉油企業(yè)非常重視原油的采購成本和效益之間的差值，優(yōu)化選擇原油的采購對企業(yè)的影響至關(guān)重要。因此，以?xún)?yōu)化原油的加工方案為例對計劃優(yōu)化系統的應用進(jìn)行說(shuō)明。

    應用背景

    大連石化分公司是中國石油天然氣股份有限公司所屬的一家大型煉化企業(yè)。正在進(jìn)行2000萬(wàn)噸原油加工能力擴能和技術(shù)改造，以具備加工低硫原油和高硫原油能力，實(shí)現原油加工和選擇的多樣性，體現規模經(jīng)濟優(yōu)勢，提高油品市場(chǎng)放開(kāi)后市場(chǎng)競爭力?，F有主要生產(chǎn)裝置34套，年原油一次加工能力已經(jīng)達到2050萬(wàn)噸，能生產(chǎn)汽油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟、苯類(lèi)、聚丙烯、細旦纖維等石化產(chǎn)品200多種。

    2007年二季度原油采購價(jià)格高，部分產(chǎn)品價(jià)格倒掛，煉廠(chǎng)必須通過(guò)精打細算，生產(chǎn)更多的高附加值產(chǎn)品，才能降低原油加工風(fēng)險。目前，市場(chǎng)上偏重質(zhì)的原油價(jià)格與輕質(zhì)原油價(jià)格差距較大。如果只采用輕質(zhì)原油，能夠滿(mǎn)足產(chǎn)品質(zhì)量和數量要求，但成本較高；如果采用偏重質(zhì)原油，成本較低，但會(huì )生產(chǎn)部分減壓渣油產(chǎn)品，這部分產(chǎn)品價(jià)格較低。因此如何合理地搭配輕質(zhì)原油和重質(zhì)原油的比率，又能使產(chǎn)品質(zhì)量和數量滿(mǎn)足要求，同時(shí)還要降低總體成本，是煉油企業(yè)普遍關(guān)心的問(wèn)題。

    基礎數據

    模型的設計基礎主要日常的各裝置生產(chǎn)數據，這些數據真實(shí)的反映裝置運行情況，在計劃優(yōu)化模型中，主要用到了以下數據：
    各裝置的物料平衡、產(chǎn)品收率；
    各裝置的公用工程消耗（水、電、燃料等）；
    各裝置的三劑化工料消耗（以年消耗為準）；
    原油評價(jià)、中間產(chǎn)品及最終產(chǎn)品分析數據。
    部分裝置加入產(chǎn)品收率、物性與原料物性關(guān)系（可追溯的物性）

    裝置原料及產(chǎn)品的調和控制：
    按照產(chǎn)品出廠(chǎng)標準，挑選出實(shí)際生產(chǎn)中難以控制的產(chǎn)品指標，作為產(chǎn)品調和的控制目標。按照裝置生產(chǎn)的實(shí)際要求加入中間物料的調和標準。

    已知條件

    生產(chǎn)裝置運行工況以及市場(chǎng)所需產(chǎn)品的數量上限和價(jià)格。

                      

    設計方案：

    方案一：由計劃優(yōu)化系統自由選擇進(jìn)口原油采購品種和數量，允許生產(chǎn)部分減壓渣油產(chǎn)品。
    方案二：固定常規采購的大宗原油品種和數量，采購偏重原油，允許生產(chǎn)部分減壓渣油產(chǎn)品。
    方案三：固定常規采購的大宗原油品種和數量，采購偏輕原油，不生產(chǎn)減壓渣油產(chǎn)品。

    運算結果

    利用計劃優(yōu)化系統，輸入以上要求，可以得到以下結果：

    原油加工結果比較

                  

    產(chǎn)品產(chǎn)量比較報表

                   
                   

    裝置運行結果比較報表

                  
                  

    利潤結果比較報表

                   

    運算結果分析

    在方案一下虧損：12665/37097*1000=341元/噸
    在方案二下虧損：13790/37097*1000=372元/噸
    在方案一下虧損：14533/37097*1000=392元/噸

    由此可以看出，利用計劃優(yōu)化軟件運行的結果比人工制定的方案每噸油成本節約為31元和51元。

    結束語(yǔ)

    通過(guò)對以上案例的計算分析，可以看出計劃優(yōu)化系統結合生產(chǎn)裝置的運行狀態(tài)、結合產(chǎn)品的銷(xiāo)售價(jià)格、結合生產(chǎn)計劃的安排情況，能夠對原油優(yōu)化選擇給與指導。而且，此軟件在優(yōu)化生產(chǎn)運行方案、優(yōu)化產(chǎn)品調和以及優(yōu)化裝置原料選擇都有一定的指導意義。因此，利用先進(jìn)的計劃優(yōu)化系統，制定合理的原油采購及加工計劃，對于煉化企業(yè)降低成本、提高市場(chǎng)競爭能力都將帶來(lái)積極的影響。