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稀土是关系国家经济发展和国防安全的关键性战略资源,在国防军事、工业生产、石油化工、新型材料等领域有着广泛应用。随着稀土资源的储量锐减,供需矛盾日益明显,为实现供需平衡,科学、高效地提高稀土资源利用率成为当前研究的重点。
本文主要围绕稀土全流程生产调度问题进行研究。在深入了解稀土生产流程和工艺的基础上,采用连续时间建模的方式建立基于单元事件点的稀土生产调度模型;针对稀土产品需求不确定的特点,引入稀土产品需求情景树模型,研究考虑需求不确定的稀土生产调度问题;采用多生成割的外部近似算法求解大规模实际调度问题。最后,针对稀土生产过程开发了稀土生产调度优化系统。具体工作如下:
1)针对稀土生产全流程特点,采用超结构图描述稀土生产全流程,基于连续时间表示方法,建立稀土全流程生产调度混合整数非线性规划(Mixed Integer Nonlinear Programming,MINLP)模型,通过数值实验验证模型的有效性。
2)根据稀土产品市场需求不确定的特点,采用数学规划方法,以氧化镨、氧化钕和氧化镨钕为研究对象,生成三种产品的需求情景树,建立考虑产品需求不确定的稀土生产调度模型,通过数值实验得到调度周期上的最大期望收益,以及不同需求情景下的生产调度方案。
3)针对外部近似算法难于求解大规模稀土生产调度问题,设计了改进的多生成割外部近似算法,通过并行求解多个子问题,生成多个割,从而提高外部近似算法的求解效率,数值实验验证了改进算法的有效性。
4)基于稀土生产调度管理的实际需求,设计与开发了稀土生产调度优化决策支持系统,包括数据管理、参数设置、调度方案、人机交互、生成报表和系统管理几个功能模块,可以实现物料和设备的数据管理、生产参数的设置、生产调度优化方案的甘特图显示和生成报表功能。
本文主要围绕稀土全流程生产调度问题进行研究。在深入了解稀土生产流程和工艺的基础上,采用连续时间建模的方式建立基于单元事件点的稀土生产调度模型;针对稀土产品需求不确定的特点,引入稀土产品需求情景树模型,研究考虑需求不确定的稀土生产调度问题;采用多生成割的外部近似算法求解大规模实际调度问题。最后,针对稀土生产过程开发了稀土生产调度优化系统。具体工作如下:
1)针对稀土生产全流程特点,采用超结构图描述稀土生产全流程,基于连续时间表示方法,建立稀土全流程生产调度混合整数非线性规划(Mixed Integer Nonlinear Programming,MINLP)模型,通过数值实验验证模型的有效性。
2)根据稀土产品市场需求不确定的特点,采用数学规划方法,以氧化镨、氧化钕和氧化镨钕为研究对象,生成三种产品的需求情景树,建立考虑产品需求不确定的稀土生产调度模型,通过数值实验得到调度周期上的最大期望收益,以及不同需求情景下的生产调度方案。
3)针对外部近似算法难于求解大规模稀土生产调度问题,设计了改进的多生成割外部近似算法,通过并行求解多个子问题,生成多个割,从而提高外部近似算法的求解效率,数值实验验证了改进算法的有效性。
4)基于稀土生产调度管理的实际需求,设计与开发了稀土生产调度优化决策支持系统,包括数据管理、参数设置、调度方案、人机交互、生成报表和系统管理几个功能模块,可以实现物料和设备的数据管理、生产参数的设置、生产调度优化方案的甘特图显示和生成报表功能。