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    前言

    煉油化工企業的生產計劃是煉化企業價值鏈管理中的一個重要環節，計劃優化的主要目標是根據原材料價格、生產訂單、裝置加工能力、經濟指標以及其它約束條件制定并優化企業的中、遠期的生產計劃。

    目前石化行業面臨的情況是：原油資源緊缺、國際市場原油價格不斷提升，市場競爭不斷加劇。如何利用計劃優化軟件優化原油進料、優化油品的成本，同時還要滿足產品質量要求，是煉化企業亟待解決的嚴峻問題。霍尼韋爾公司的計劃優化系統為解決這類問題提供了很好的方案。

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

    計劃優化系統的結構

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

               

　　　　　　　　　　圖1　計劃優化化系統結構

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

    系統將以企業利潤最優為目標，采用混合整數規劃及非線性數據遞歸方法，求解短期計劃或長期戰略規劃，如原料選擇、產品調合優化、生產計劃、投資計劃、庫存和供應管理、技術評價、確定裝置的規模或擴建研究、投資研究等，建立最佳生產運行方案，準確地為生產經營提供采購、銷售、裝置運行、操作條件等最佳決策，進行全廠和單裝置效益分析，實現企業經濟效益最大化。

    計劃優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化系統的重要組成部分，它負責向RPMS計劃優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資料，可以添加或修改原油評價資料。它與ASSAY2結合，進行原油數據的切割，展示不同餾分段的收率及性質。當然，也可以選擇其它公司專用的原油數據庫。

    Assay2原油切割軟件

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

    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。混合原油也可以引入ASSAY2數據庫分別作為單獨的原油來進行進一步混合。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制成詳細報表。

    RPMS計劃優化軟件
    主要功能介紹
    建模功能
    多工廠建模

    RPMS多工廠模塊為供應與銷售解決方案生成數據模型，多工廠建模可以定義下面的結構和功能：
    原材料成本及可用性
    原材料的多級成本曲線
    每處中轉油庫的產品需求
    產品的多級價格需求曲線
    每個工廠的現有原材料
    工廠里中間產品的庫存和消耗
    每個工廠里現有的產品
    兩個油庫間的原材料和產品的運輸模式
    對單個或某種運輸方式的成本分類
    混合裝船
    全局的和特定路線的運輸成本
    不同油庫間原料的轉運
    產品交易合同
    油庫里產品的調合
    油庫里產品的庫存約束
    油庫的進料限制以及可變的運營成本
    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計劃和戰略規劃，它支持跨越多個時間周期的建模，周期的長度可由用戶自定義。多周期建模在許多場合非常有用，包括：庫存管理、某時段內的貼現現金流分析、在總運營計劃內的不時變化的加工能力分析等。

    混合整數規劃

    整數規劃這項技術允許用戶指定某種原材料必須在最低價位時購買，或者根本就不要買。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（如購買新設備）與優化過程結合起來。系統程序庫包含了對全世界煉油廠正在使用的工藝的精選模型與投資能力關系，它允許執行這類優化任務。

    分布式回歸

    通過分布式回歸和屬性誤差跟蹤，RPMS可以提高原料進料的選擇能力，它使LP（線性規劃）能發現庫中的生產線性能的差異。RPMS可把進料的變化與產品屬性的變化關聯起來。

    連續的線性規劃

    RPMS提供了一個重要的工具，用于解決非線性問題以及其它難于收斂的建模問題（如由于新配方的汽油帶來的問題），這種特殊的回歸技術稱為“連續線性規劃”（SLP）。

    聯合運營

    RPMS在處理加工廠聯營問題時具有獨特的能力。它主要提供以下技術：

    在同一模型中，對包含不同的產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行描述。
    基于某些操作裝置或某些生產線，靈活地對產品線進行合并或分離。
    明確地合并某些生產線，以利于后續的任務調配，同時正確地跟蹤合并后對質量的影響。
    按照生產的產品量的比例，把幾種生產線虛擬地合并在一起，由下游的工序進行調配。

    系統的組成

    煉油工藝數據庫

    RPMS中有一個動態煉油數據庫，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系。數據庫包含基于體積和基于重量的工藝裝置，使得用戶可以非常靈活地給大部分的中間煉廠物流定制煉油模型、中間餾出液、燃料油以及質量數據。

    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品，主要用于與煉油工藝無關的化工研究或者與煉油數據庫聯合起來用于化工和煉油研究。它包含100多個化工操作裝置（及相關的投資成本）的子模型。成品包括基本的和中間的化工產品、合成纖維、合成橡膠、樹脂、塑料、溶濟、成形濟及化肥等。

    先進的優化器

    RPMS利用當前最先進的三種優化器：Berlin 大學開發的MOPS、Dash 公司開發的XPRESS以及IBM公司開發的優化子程序庫（OSL）。這三種優化器都可用來解決最難的線性規劃（LP）問題，每個程序在具體的應用場合又有各自的優勢。它們已經整合到RPMS中，并在全球范圍內得到應用。

    數據工廠

    RPMS數據工廠利用EXCEL電子表格顯示和操作RPMS模型數據。可以利用此程序添加/刪除行或列、執行計算、在工作表之間拷貝/粘貼、修改界面及進行打印。面向表格的視圖是對GUI中有關模型數據面向對象的視圖的補充。不同的表格視圖有時可幫助解釋事例或發現周期數據的差異。數據工廠也提供權限檢查，沒有相應的權限，不能查看表格或對表格進行修改。

    報表工廠

    RPMS報表工廠是個集成的EXCEL程序，它以EXCEL電子表格的形式，生成RPMS　報表、基本報表及用戶定義格式的報表。用戶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函數庫。報表工廠功能非常強大，它可制作任何形式的報表。

    計劃優化系統的應用

    RPMS模型能夠根據原油采購價格、產品銷售價格，幫助選擇最優的生產方案，幫助采購性價比最好的原油，提升企業利潤。由于原油的加工成本占企業生產總成本的90%以上，煉油企業非常重視原油的采購成本和效益之間的差值，優化選擇原油的采購對企業的影響至關重要。因此，以優化原油的加工方案為例對計劃優化系統的應用進行說明。

    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。正在進行2000萬噸原油加工能力擴能和技術改造，以具備加工低硫原油和高硫原油能力，實現原油加工和選擇的多樣性，體現規模經濟優勢，提高油品市場放開后市場競爭力。現有主要生產裝置34套，年原油一次加工能力已經達到2050萬噸，能生產汽油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟、苯類、聚丙烯、細旦纖維等石化產品200多種。

    2007年二季度原油采購價格高，部分產品價格倒掛，煉廠必須通過精打細算，生產更多的高附加值產品，才能降低原油加工風險。目前，市場上偏重質的原油價格與輕質原油價格差距較大。如果只采用輕質原油，能夠滿足產品質量和數量要求，但成本較高；如果采用偏重質原油，成本較低，但會生產部分減壓渣油產品，這部分產品價格較低。因此如何合理地搭配輕質原油和重質原油的比率，又能使產品質量和數量滿足要求，同時還要降低總體成本，是煉油企業普遍關心的問題。

    基礎數據

    模型的設計基礎主要日常的各裝置生產數據，這些數據真實的反映裝置運行情況，在計劃優化模型中，主要用到了以下數據：
    各裝置的物料平衡、產品收率；
    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、中間產品及最終產品分析數據。
    部分裝置加入產品收率、物性與原料物性關系（可追溯的物性）

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

    已知條件

    生產裝置運行工況以及市場所需產品的數量上限和價格。

                      

    設計方案：

    方案一：由計劃優化系統自由選擇進口原油采購品種和數量，允許生產部分減壓渣油產品。
    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，允許生產部分減壓渣油產品。
    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，不生產減壓渣油產品。

    運算結果

    利用計劃優化系統，輸入以上要求，可以得到以下結果：

    原油加工結果比較

                  

    產品產量比較報表

                   
                   

    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

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