間歇生產(chǎn)過(guò)程操作靈活,適用于附加值高、品種多、市場(chǎng)變化快、批量小的產(chǎn)品的生產(chǎn),在特種化學(xué)品、生物化學(xué)品及按客戶訂單定制的非大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)領(lǐng)域具有非常大的優(yōu)勢(shì)。由于這類產(chǎn)品的需求量近年來(lái)與日俱增,因此間歇化工發(fā)揮著不可替代的重要作用。熱集成研究是當(dāng)前間歇化工設(shè)計(jì)和優(yōu)化的研究熱點(diǎn),其中考慮過(guò)程調(diào)度和熱集成兩個(gè)目標(biāo)的優(yōu)化能夠?qū)崿F(xiàn)過(guò)程中資源的最佳利用,符合現(xiàn)階段化工領(lǐng)域的發(fā)展訴求。但由于間歇過(guò)程本身固有的復(fù)雜性,使得間歇過(guò)程的調(diào)度和熱集成優(yōu)化問(wèn)題涉及的參數(shù)多、參數(shù)之間的相關(guān)性強(qiáng),存在明顯的組合爆炸性特征;另外間歇過(guò)程中常需要考慮一些特殊的操作,如過(guò)程生產(chǎn)的多周期、間歇設(shè)備的靈活操作等,因此增加了該類問(wèn)題的求解難度,容易陷入局部最優(yōu)或無(wú)解的情況。而遺傳算法作為一種基于進(jìn)化規(guī)則的隨機(jī)搜索方法,因其突破了對(duì)目標(biāo)函數(shù)非凸、非可微的限制,具備解決此類問(wèn)題的先天優(yōu)勢(shì)。本文以遺傳算法為工具,對(duì)間歇化工過(guò)程的調(diào)度和熱集成問(wèn)題進(jìn)行建模、分析和求解,主要內(nèi)容如下:（1）分析了間歇過(guò)程系統(tǒng)的特征,綜述了間歇化工過(guò)程熱集成近年來(lái)的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展,并針對(duì)同步優(yōu)化策略中的設(shè)計(jì)難度大、求解困難問(wèn)題,基于遺傳算法的求解機(jī)制... 

【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：97 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

多產(chǎn)品廠示例

基于遺傳算法的間歇化工過(guò)程調(diào)度和熱集成研究2圖1-3多目的廠示例Fig.1-3Anexampleofmulti-purposeplant從系統(tǒng)過(guò)程的角度來(lái)看，間歇化工過(guò)程具有動(dòng)態(tài)性、不確定性和技術(shù)密集性等特點(diǎn)[1]。動(dòng)態(tài)性是間歇過(guò)程有別于連續(xù)過(guò)程的明顯特征，間歇化工過(guò)程屬于非穩(wěn)態(tài)的生產(chǎn)過(guò)程，設(shè)備的操作條件和物料性質(zhì)隨時(shí)間非線性變化，需要對(duì)過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把控以獲得合格的產(chǎn)品。不確定性可以表現(xiàn)在3個(gè)不同的方面，（1）間歇過(guò)程反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜，操作設(shè)備特殊，反應(yīng)過(guò)程靈活；（2）生產(chǎn)所需原料供給和目標(biāo)產(chǎn)品市場(chǎng)需求變化難測(cè)；（3）產(chǎn)品批量、品種和價(jià)格市場(chǎng)波動(dòng)的不確定性。技術(shù)密集性指間歇過(guò)程從研發(fā)到后期生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)技術(shù)的高要求，因此提高生產(chǎn)的技術(shù)性能夠提高產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。盡管間歇化工過(guò)程千差萬(wàn)別，但大都依賴石油燃料作為能量來(lái)源，導(dǎo)致對(duì)環(huán)境造成了負(fù)面影響[2]。因此要在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路上加入過(guò)程集成的思想，即在化工過(guò)程的設(shè)計(jì)和改造過(guò)程中獲得資源的最佳利用。1.1.2間歇化工過(guò)程設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題間歇化工過(guò)程不同于離散過(guò)程和連續(xù)過(guò)程的一個(gè)重要特點(diǎn)，是其具有許多內(nèi)在的限制和約束，由于間歇過(guò)程內(nèi)在限制和約束的復(fù)雜性，對(duì)間歇化工過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)安排存在難度，主要表現(xiàn)在：（1）建模復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備的操作特性的差異以及公用工程和中間儲(chǔ)罐等資源的多樣，導(dǎo)致在建模過(guò)程中需要考慮的參數(shù)眾多，過(guò)程的限制約束條件復(fù)雜，設(shè)備單元之間存在交互關(guān)系；（2）計(jì)算復(fù)雜，由于模型中存在大量的整數(shù)變量和二元變量，問(wèn)題存在明顯的組合爆炸性，這使得間歇化工過(guò)程的設(shè)計(jì)問(wèn)題求解難度高，容易陷入局部最優(yōu)或無(wú)解的狀態(tài)。在間歇化工過(guò)程的設(shè)計(jì)中，需要明確一些重要概念，用來(lái)更好地描述間歇生產(chǎn)問(wèn)題，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)間歇過(guò)程調(diào)度和熱集成問(wèn)題的?

基于遺傳算法的間歇化工過(guò)程調(diào)度和熱集成研究41.1.2.1間歇過(guò)程調(diào)度問(wèn)題描述調(diào)度是過(guò)程操作中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)提高生產(chǎn)性能至關(guān)重要。通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)資源的有效利用，在指定的生產(chǎn)計(jì)劃內(nèi)實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品的加工生產(chǎn)。在為間歇過(guò)程開(kāi)發(fā)調(diào)度模型時(shí)，需要綜合考慮生產(chǎn)過(guò)程的多個(gè)方面。圖1-4給出了一個(gè)對(duì)大多數(shù)相關(guān)問(wèn)題特性進(jìn)行分類的通用路線圖[3]。圖1-4間歇過(guò)程調(diào)度問(wèn)題路線圖[3]Fig.1-4Roadmapforschedulingproblemsofbatchplants[3]從間歇過(guò)程調(diào)度問(wèn)題的路線圖中可見(jiàn)，間歇過(guò)程設(shè)計(jì)中涉及的優(yōu)化變量繁多，不僅需要考慮過(guò)程中設(shè)備和原料的安排，還需要考慮生產(chǎn)時(shí)間限制和目標(biāo)產(chǎn)品需求等問(wèn)題，涉及十三個(gè)主要類別，每個(gè)類別都對(duì)目標(biāo)函數(shù)有影響，因此間歇過(guò)程

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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