专利名称：一种制浆造纸企业订单排产综合优化方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种排产优化方法及系统，特别涉及一种制浆造纸企业订单排产综合 优化方法及系统。
背景技术：
造纸厂是典型的流程企业，具有订单数量多、产品交货期短、库存成本高等特点。 该生产过程常常受到地域、原料、能源、设备、人力等因素的影响。不恰当的排产方法不仅会 造成造纸企业生产运作的瓶颈，而且会造成各项资源的浪费，增加企业的生产成本。根据客 户订单情况安排实际生产是节约资源，降低企业生产成本，为企业创造更高利润的基本的、 重要的环节。纸厂订单排产的工作包括首先，根据客户订单的要求，企业本身的实际生产能 力，工厂现有库存水平，在有限的时间内，利用有限的设备、原料、人力，在最合适的地点完 成生产，并实现产品运输成本最低，延迟交货时间最短，人工成本最少，纸卷分切废料最少， 常规库存成本最低等目标的综合优化。由于产品订单多样性，使得排产问题必须在各种情 况下进行组合优化。目前，各造纸企业或是根据经验来安排生产，这种排产方法没有严密的 科学依据，很多方面都不合理；或是虽然已经有了自己的一套排产系统，但是这样的系统很 不完整，很多重要的实际情况并没有考虑进去。求解排产优化问题时利用传统经验方法，遗 传算法，模拟退火算法和数学规划算法。以传统经验为主的排产优化方法，往往从局部的优 化出发，完全依据工人的经验制定排产组合方案。由于人工计算的能力有限，决策的失误和 时间的延误在所难免。而遗传算法和模拟退火算法均属于智能算法，它们在一定程度上解 决了排产优化问题，但在算法通用性、有效性、和大规模问题上同实际应用还有较大差距。
发明内容
本发明的目的在于针对现有方法在解决大规模复杂排产优化问题中的不足和缺 陷，提出一种制浆造纸企业订单排产综合优化方法及优化系统，利用该方法及系统进行排 产排刀，使纸厂的生产既能满足客户订单需求(产品规格多样、需求量大、交货期短)，又能 降低自身生产成本(运输费用最低、原料成本最低、能耗成本最低，化学品、水、废弃物处理 成本最低，人工成本、管理成本最低，纸种转换成本最低)。为实现本发明的目的采用的技术方案一种制浆造纸企业订单排产综合优化方 法，其特征是，包括如下步骤第一步，根据客户订单的要求，先减去库存中的现有产品，确定需要生产的产品数 量；第二步，根据需要生产的产品数量和纸机生产操作数据，以最终成本最低为目标， 确定各纸种在不同纸机的产量、每台纸机生产产品的顺序、每台纸机生产时纸种转换的时 间，其中，最终成本=生产成本+运输成本；第三步，以生产成本最低为目标，分别确定每台机生产每个纸种的切纸方案；
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第四步，按确定的方案安排相应纸机进行生产。为了更好地实现本方法，所述第二步中的确定各纸种在不同纸机的产量、每台纸 机生产产品的顺序、每台纸机生产时纸种转换的时间是指以最终成本最低为目的，以纸机 生产约束、纸机纸种转换约束、订单产量约束，纸机车速约束，生产成本约束为约束建立目 标函数Min C1 = Ctrans+Cprod_+Cprod.+Cfei对Min C1求解即可确定各纸种在不同纸机的产量、每台纸机生产产品的顺序、每 台纸机生产时纸种转换的时间，其中，Ctrans是指纸机单位时间纸种转换成本；cPMd_是指纸 机少生产一单位面积纸卷的成本；Cprad+是指纸机多生产一单位面积纸卷的成本；Cfe是指单 位面积纸边废料成本。所述第三步中的分别确定每台机生产每个纸种的切纸方案是指根据订单对该纸 种的要求和数量，以该种产品在同一个组合内重复的次数的约束、每个组合重复次数的约 束、产品数量和组合重复次数的约束、纸卷分切的生产操作约束、订单产品库存费用约束、 常用库存产品库存费用的约束、产品延迟交货成本的约束，纸病数据的约束为约束，建立目 标函数
权利要求
一种制浆造纸企业订单排产综合优化方法，其特征是，包括如下步骤第一步，根据客户订单的要求，先减去库存中的现有产品，确定需要生产的产品数量；第二步，根据需要生产的产品数量和纸机生产操作数据，以最终成本最低为目标，确定各纸种在不同纸机的产量、每台纸机生产产品的顺序、每台纸机生产时纸种转换的时间，其中，最终成本＝生产成本+运输成本；第三步，以生产成本最低为目标，分别确定每台机生产每个纸种的切纸方案；第四步，按确定的方案安排相应纸机进行生产。
2.根据权利要求1所述的制浆造纸企业订单排产综合优化方法，其特征是，所述第二 步中的确定各纸种在不同纸机的产量、每台纸机生产产品的顺序、每台纸机生产时纸种转 换的时间是指以最终成本最低为目的，以纸机生产约束、纸机纸种转换约束、订单产量约 束，纸机车速约束，生产成本约束为约束建立目标函数
3.根据权利要求1所述的制浆造纸企业订单排产综合优化方法，其特征是，所述第三 步中的分别确定每台机生产每个纸种的切纸方案是指根据订单对该纸种的要求和数量， 以该种产品在同一个组合内重复的次数的约束、每个组合重复次数的约束、产品数量和组 合重复次数的约束、纸卷分切的生产操作约束、订单产品库存费用约束、常用库存产品库存 费用的约束、产品延迟交货成本的约束，纸病数据的约束为约束，建立目标函数C〉:QdeeC2—Ctrim+ S C ord + SCcom + c=l + Cc^ange +Cbad以Min C2为优化问题的目标进行求解，即可得到每台机生产该纸种成本最低的切纸方 案；其中，Cteim为纸边废料成本；SC。rf为订单产品库存费用；SC。。m为常用库存产品库存费用； CfeS产品延迟交货的成本；C。hange为纸厂生产切换成本；Cbad为病纸成本。
4.根据权利要求1所述的制浆造纸企业订单排产综合优化方法，其特征是，所述第二 步和第三步之间还设有排产模拟步骤，所述排产模拟步骤是指在第二步确定了各纸种在不 同纸机的产量、每台纸机生产产品的顺序、每台纸机生产时纸种转换的时间之后，模拟排产 并确认参与生产的纸机有无出现非计划停机的情况，如果没有，则进行第三步；如果有，则 需要调整参与生产的纸机，再次进行所述的第二步。
5.根据权利要求2或3所述的制浆造纸企业订单排产综合优化方法，其特征是，所述的 求解是指用GAMS数学规划软件内的CPLEX求解器进行求解。
6.一种制浆造纸企业订单排产综合优化系统，与管理信息系统、DCS、QCS和WIS相连 接，其特征是，包括用于存储造纸生产线上DCS、QCS和WIS采集的各台纸机生产状况数据、存储排产计划 报告库和排刀计划报告库传送来的排产排刀方案参数数据以便DCS、QCS和WIS调取去控制 生产的实时数据库；存储实时数据库和管理信息系统传送数据的关系数据库；造纸生产线模型库，所述造纸机生产线模型库包括存储有常用纸种转换时间经验数 据、各台纸机单位时间纸种转换成本经验数据、各台纸机少生产一单位面积纸卷的成本经 验数据、各台纸机多生产一单位面积纸卷的成本经验数据、单位面积纸边废料成本经验数 据的成本模型库；存储有优化排产模型，用于以最终成本最低为目标，确定各纸种在不同纸 机的产量、每台纸机生产产品的顺序、每台纸机生产时纸种转换的时间的优化排产模型库； 存储有优化排刀模型，用于以生产成本最低为目标，分别确定每台纸机生产每个纸种的切 纸方案的优化排刀模型库；用于存储优化排产模型库产生的优化排产方案的排产计划报告库；用于存储优化排刀模型库产生的优化排刀方案的排刀计划报告库；用于查询和显示优化排产方案和优化排刀方案的人机交互界面；所述管理信息系统与关系数据库相连接；所述实时数据库和关系数据库相连接；所述 关系数据库分别与造纸生产线模型库中的成本模型库、优化排产模型库和优化排刀模型库 相连接；所述成本模型库、优化排产模型库和优化排刀模型库依次连接；所述优化排产模 型库与排产计划报告库相连接；所述优化排刀模型库与排刀计划报告库相连接；所述排产 计划报告库和排刀计划报告库分别与人机交互界面和管理信息系统相连接；所述排产计划 报告库和排刀计划报告库还分别与实时数据库相连接。
7.根据权利要求6所述的制浆造纸企业订单排产综合优化系统，其特征是，所述系统 还包括用于模拟排产并确认优化排产模型库产生的排产方案中参与生产的纸机有无出现 非计划停机情况的排产模拟模型库；所述排产模拟模型库与优化排产模型库相互连接；所 述排产模拟模型库与优化排刀模型库相互连接；排产模拟模型库分别与排产计划报告库和 排刀计划报告库相连接；所述实时数据库与排产模拟模型库相连接。
8.根据权利要求6所述的制浆造纸企业订单排产综合优化系统，其特征是，所述实时 数据库是指GE Historian实时数据库。
9.根据权利要求6所述的制浆造纸企业订单排产综合优化系统，其特征是，所述排产 计划报告库和排刀计划报告库采用SQL SEVER实时数据库。
10.根据权利要求6所述的制浆造纸企业订单排产综合优化系统，其特征是，所述人机 交互界面采用GE Portal、GE iFIX人机交互界面。
全文摘要
本发明公开了一种制浆造纸企业订单排产综合优化方法及系统，该方法包括第一步，确定需要生产的产品数量；第二步，以最终成本最低为目标，确定各纸种在不同纸机的产量、每台纸机生产产品的顺序、每台纸机生产时纸种转换的时间；第三步，以生产成本最低为目标，分别确定每台机生产每个纸种的切纸方案；第四步，按确定的方案安排相应纸机进行生产。该系统包括相互连接的实时数据库、造纸生产线模型库、优化排产模型库、优化排刀模型库、排产计划报告库、排刀计划报告库和人机交互界面。本发明的方法和系统可从订单排产到切纸排刀，全面解决纸厂排产排刀优化问题，具有很好的可行性，而且采用的模型算法先进、精确，能更好地解决实际优化问题。
文档编号G06Q10/00GK101950388SQ20101028372
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者刘焕彬, 张占波, 李继庚, 潘明, 赵宁 申请人:华南理工大学