面向流程的MES模型和生产调度优化研究

论文摘要

在市场经济不断发展的今天,传统的ERP/MRPⅡ已无法满足企业的需求,企业的战略性计划跟不上市场的变化,采用MES来提高企业竞争力是当今流程行业研究的热点之一。MES可以实现对生产过程的监督,将生产计划更加精细化,实时采集生产数据将其传递给需要的部门,不但可以提高生产的效率,而且可以增加企业的效益,改善产品的质量,是实现企业信息集成行之有效的措施。本文对MES模型的总体方案进行设计,并研究其起核心作用的生产调度问题。主要研究内容如下：在分析了流程行业特点的基础上,结合国际上的ISA SP95标准和MESA功能模型,用一套标准的术语、一致的概念和模型,构建出适合国内流程行业的MES模型。此模型完整的分配了整个企业的信息,增强了各个模块之间的连续性。管理部门可以充分利用各个模块提供的生产数据进行各种生产分析,加强了企业的生产管理。深入研究了生产调度模块,将完整的生产调度问题根据炼油企业生产的特点分解为原油混炼调度、生产装置调度和油品调和调度。分析其生产的有关参数和约束条件,以炼油厂利润最大化为调度总目标,建立三个模型,通过这样的有效分解,减小调度模型的规模。三个模型之间既相互联系,又相互制约,实现生产全过程的优化。在基本粒子群算法的基础上,引入变异算子到动态调整惯性权重的粒子群优化算法,将其运用在原油混炼调度、生产装置调度和油品调和调度模型上,使迭代中的惯性权重ω随粒子的速度和位置的更新而变化。与基本粒子群算法相比较,提高了全局搜索能力,使目标函数逼近最优解,提高了炼油企业的利润,并通过实例验证了算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 流程行业MES的研究状况
• 1.2.1 MES的发展历程
• 1.2.2 国外MES的研究现状
• 1.2.3 国内MES的研究现状
• 1.2.4 MES的发展趋势
• 1.3 课题背景及来源
• 1.3.1 课题背景
• 1.3.2 课题来源
• 1.4 本文研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 流程行业MES及生产调度的理论研究
• 2.1 MES定义与功能
• 2.2 MES功能模型
• 2.3 ISA SP95标准
• 2.4 流程行业MES中的生产调度
• 2.4.1 生产调度的目标
• 2.4.2 生产调度问题的主要研究方法
• 2.4.3 粒子群优化算法
• 2.5 本章小结
• 第三章 面向流程的MES模型的设计
• 3.1 流程行业信息化层次模型构成与分析
• 3.2 基于SP95标准的MES功能模型设计
• 3.2.1 生产计划模块
• 3.2.2 生产调度模块
• 3.2.3 生产控制模块
• 3.2.4 设备及其维护管理模块
• 3.2.5 物料与能源管理模块
• 3.2.6 进销核管理模块
• 3.2.7 质量管理模块
• 3.2.8 研究与开发管理模块
• 3.3 流程行业MES体系结构的设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 流程行业MES的生产调度模型的建立
• 4.1 炼油厂生产的工艺流程
• 4.2 原油混炼调度模型的建立
• 4.2.1 原油混炼调度模型的目标函数
• 4.2.2 原油混炼调度模型的约束条件
• 4.3 炼油厂生产装置调度模型的建立
• 4.3.1 生产装置调度模型的目标函数
• 4.3.2 生产装置调度模型的约束条件
• 4.4 炼油厂油品调和调度模型的建立
• 4.4.1 油品调和调度模型的目标函数
• 4.4.2 油品调和调度模型的约束条件
• 4.5 本章小结
• 第五章 炼油企业生产调度模型的验证
• 5.1 改进的粒子群优化算法
• 5.2 原油混炼调度模型的验证
• 5.3 生产装置调度模型的验证
• 5.4 油品调和调度模型的验证
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 论文摘要