[发明专利]基于量子粒子群算法的化工企业智能生产计划控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及化工企业智能生产计划调度问题领域，尤其是一种化工企业智能生产计划控制系统。

背景技术

近十年来化工企业的计划调度问题无论是理论研究，还是应用系统的开发都受到学术界和企业界的关注。化工企业生产计划作为企业生产与物料运作的总调度，统一指导企业的生产运作，直接涉及和影响企业的销售、采购、财务等经营活动。化工企业生产计划问题有如下特点：

(1)化工行业生产线除连续生产设备外，还存在少量间歇式生产设备，生产方式有连续生产过程和间歇式生产过程并存。

(2)由于化工过程的原料和中间产品的物理性质及化学性质与一般制造业有明显不同，必须考虑在过程的连续步骤间的存储策略。

(3)化工行业的产品有气态、液态、固态多种形式，一般具有有毒、危险等特性，因此节能减排是生产计划中必不可少的一项。

由于上述特点，化工行业的生产计划更加复杂，存在更多的约束因素，包括资源、物质的量平衡、生产工艺、库存等多种复杂约束，对生产计划的制定提出了更高的要求。

目前，大多数化工企业的生产计划与调度依靠经验制定，一些开发了ERP管理软件的企业，也仅仅使用库存模块和财务模块，生产计划与调度模块往往只起到记录作用，无法对实际生产中的计划与调度提供支持。一个重要的原因是实际生产中的计划与调度问题存在大规模、非线性、不确定、多约束等情况，采用线性规划方法的ERP软件在求解这些问题时需要耗费大量的时间，且效果不佳，甚至一些ERP软件对物料需求的计划是基于无限能力的这一假设，这必然导致产生的计划结果无法用于实际生产。因此，如何将先进的生产计划管理理念与效率高的智能算法相结合用于求解实际中的生产计划与调度问题有着重要的意义。

目前已经公开的专利申请，如专利申请号为200380104033.0(生产计划管理系统)和专利申请号为03164846.0(生产计划管理方法和生产计划管理程序)的专利申请提出一种面向订单分解的生产计划管理系统与方法；专利申请号为200410021301.9(钢铁生产计划中合同与库存联合优化管理方法)的专利申请提出一种钢铁生产计划与库存联合优化管理方法；专利申请号为200680001669.6(定购和预测生产混合时的生产计划方法和生产计划系统)的专利申请提出一种在定购生产品种和预测生产品种混流的制造工序中考虑到保有生产能力的生产计划方法与生产计划系统；专利申请号为200710091666.2(生产计划方法和生产计划系统)的专利申请提出一种使用生产能力评估计算来提取生产不可能数量的原因参数项的生产计划方法与系统。到目前为止，没有针对化工企业生产计划提出发明申请，并且上述五个申请没有考虑企业生产工序、资源、生产工艺和物质的量平衡等多种约束条件。

发明内容

为了克服已有的企业生产计划系统的没有考虑化工企业的各种约束条件、效率低、不能有效共享已有的企业协作生产车间、资源和设备利用率低的不足，本发明提供一种有效结合化工企业的各种约束条件、效率高、有效共享已有的企业协作生产车间、提高资源和设备利用率的基于量子粒子群算法的化工企业智能生产计划控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于量子粒子群算法的化工企业智能生产计划控制系统，所述化工企业智能生产计划控制系统包括：

生产计划优化模块，用于获取来自集体的年度计划，并选择量子粒子群算法对其进行分解优化，协调各车间的生产，得到各车间的月度计划；并根据车间的反馈信息对月度计划进行修改；

车间智能调度模块，用于实现由月度计划到日生产安排的转化，根据车间前一日的生产情况，采用某种调度算法(如遗传算法、粒子群算法、差分进化算法等)实现对车间的排产，并对已有调度进行动态调整；

基础信息管理模块，用于物料、设备以及贮罐等与企业生产密切相关的信息管理，还包括库存与产品需求等与企业的进销存密切相关的信息管理；

系统管理模块，用于用于用户维护个人的信息、密码，以及用于控制用户的权限；

数据库，用于为整个系统有效地进行工作提供数据支持，根据化工企业实际情况，作如下分析：首先，该企业有多个车间，每个车间的生产线均不相同；其次，每条生产线均包含有多到工序；再次，存在工序有多套设备并行地运作，每台设备均有可用、故障、维修等三种状态；最后，每台设备均有一种或多种原料投入，并有一种或多种产品或中间品产出；