[发明专利]用于优化的图形语言和使用

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于工业工厂和企业的优化和控制的建模。更具体地，本发明涉及用于以图形方式对参数混合模型进行建模、显示参数混合模型、以及与参数混合模型交互的系统和方法，该参数混合模型用来优化和控制工业工厂和企业的操作和/或它们的部件中的一些部件的操作。

背景技术

工业设施(诸如，制造厂、炼油厂、发电厂、或者甚至大学校园中的公用工厂)中的操作的当前状况将计划、调度和控制(人工或自动)作为分开的规范对待。具体地，现行实践将计划和调度视为用作到工厂的在线(即，在操作期间)部件的输入(即，操作员或控制系统动作)的离线(即，未在工厂的操作期间)活动。

这种分开会引入对操作的健壮性、成本效益、以及环境足迹(environmental footprint)的显著挑战，并且工厂操作人员和管理者、以及企业管理人员早已认识到这一点。然而，该挑战的解决方案证明了是难以捉摸的。尽管有在感测和控制基础设施、数据库系统、以及商业管理软件方面的显著投入，但是创建满足企业的“当前”财务目标和遵守工厂操作约束的生产日程仍然是艰巨挑战。

对工厂操作常给出不可行或者未最优考虑工厂的当前操作条件的日程。当面对该挑战时，由于将用于调度的模型视为对工厂操作的“黑盒”，所以工厂操作无法有助于过时日程的修改。模型通常涉及整个工厂，模型的知识基础因而遍及工厂分布，从而添加了复杂性。根据遍及工厂的专门知识的分布式集合对相关模型的一致修改证明是显著挑战。此外，调度问题设定和执行也是所需要的专门知识未广泛可用的麻烦过程。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面、以及优点将会变得更好理解，在附图中，相似的附图标记表示相似的部件，其中：

图1是示例性商业或工业能量系统的示意图；

图2是图示了各种互连的、图1的能量系统的示例性部件的框图；

图3是用于对图1的能量系统进行建模的示例性参数混合模型的框图；

图4是图2的示例性蒸发制冷器块的框图；

图5是图2的示例性锅炉块的框图；

图6是表示与布置成网络的图1的系统的部件有关的多个参数混合模型的图形建模工具的图形用户接口(即，图形表示)的示例；

图7是用于控制图1的系统的企业整合的参数混合模型实现控制系统的框图；

图8是图示了对用户可用的部件块库的图形建模工具的图形用户接口(即，图形表示)的示例；

图9是图示了用户选择优化标签时的优化视图的图形建模工具的图形用户接口(即，图形表示)的示例；

图10是图示了用户提交了命令输入并更新了图1的系统的优化解决方案时的优化视图的图形建模工具的图形用户接口(即，图形表示)的示例；

图11是非线性和非凸优化问题以及该问题的两个凸逼近的示例；

图12是使用参数混合模型的优化求解方程的解决方案图的示例；以及

图13是用于使用图形用户接口与参数混合模型交互的方法的示例。

具体实施方式

如上所述，在工厂的总体离线(即，未在操作期间)计划和调度活动与工厂的总体在线(即，在工厂的操作期间)控制和操作活动之间常常存在不连续性。本文中描述的实施例解决促成该缺陷的持久性的三个主要挑战。首先，本文中描述的实施例提供了一种用于表示整个工厂和实际上包括一个或更多个工厂的整个企业的通用建模框架。现有建模框架通常：(a)由于它与企业的经济目标有关而无法捕捉工厂操作的相关细节，(b)在给定表示工厂的模型中包括的部件的数目的情况下无法避免禁止的复杂性，以及(c)无法维持模块性以使得在物理工厂/过程的部件与模型部件之间存在直观对应。本文中描述的实施例通过采用诸如美国专利申请第10/842,147号中公开的参数混合建模框架来解决这些挑战，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文。