一種選礦生產(chǎn)全流程綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種選礦生產(chǎn)全流程綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策系統(tǒng)，屬于自動控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]選礦生產(chǎn)計劃調(diào)度系統(tǒng)是選礦MES的重要組成部分，為快速響應(yīng)市場外部環(huán)境與車間生產(chǎn)內(nèi)部動態(tài)環(huán)境變化，選礦企業(yè)生產(chǎn)管理需要優(yōu)化選礦企業(yè)綜合生產(chǎn)目標和合理分解選礦生產(chǎn)計劃、有效安排設(shè)備運行和協(xié)調(diào)選礦生產(chǎn)水電氣能源供應(yīng)等管理功能。為提高選廠整體效益和效率，選礦廠在進行計劃調(diào)度時，對其中生產(chǎn)指標優(yōu)化決策越來越重視，但是目前缺乏有效的優(yōu)化系統(tǒng)為決策者(計劃或調(diào)度工程師)提供方便快捷的輔助決策支持。
[0003]目前，國際上有許多專用商業(yè)優(yōu)化軟件。例如，LINGO、IBM ILOG CPLEX求解整數(shù)規(guī)劃問題、大規(guī)模LP問題、二次規(guī)劃問題(QP)及二次約束規(guī)劃問題(QCP)等。同時有一些開源優(yōu)化工具箱或求解器，例如，AMP Matlab提供Matlab語言大規(guī)模非線性規(guī)劃工具箱，OPTI toolbox提供線性、非線性、連續(xù)和離散問題的Matlab工具箱，APM Python提供Python腳本語言非線性規(guī)劃工具箱。另外，在多目標優(yōu)化問題方面也有許多求解算法或工具，如NSGA-11、SPEA2、L1Nsolver, FSQP等，但還未見較成熟且廣泛應(yīng)用于工業(yè)背景的商業(yè)軟件。但是國內(nèi)選礦綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策仍主要依靠人工經(jīng)驗，沒有可以應(yīng)用的成熟商業(yè)優(yōu)化軟件，主要原因在于:1)以上軟件主要求解單目標LP、MIP及一類NLP優(yōu)化問題，而選礦生產(chǎn)全流程綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化問題為多目標NLP問題；2)上述優(yōu)化工具箱主要適用于研究人員使用，直接讓國內(nèi)選礦企業(yè)決策人員使用具有一定難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]針對目前缺乏有效的優(yōu)化系統(tǒng)輔助選礦生產(chǎn)過程管理決策，本發(fā)明提供一種選礦生產(chǎn)全流程綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如:
[0006]針對選礦生產(chǎn)綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策和指標管理業(yè)務(wù)，建立了選礦生產(chǎn)全流程綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策系統(tǒng)。該系統(tǒng)由指標管理業(yè)務(wù)平臺和指標優(yōu)化決策模型庫構(gòu)成，指標管理業(yè)務(wù)平臺提供系統(tǒng)框架、流程建模引擎、組件管理、界面設(shè)計與配置、數(shù)據(jù)交互處理、報告工具等，指標優(yōu)化決策模型庫集成多種選礦生產(chǎn)全流程綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化算法。該系統(tǒng)通過自定義綜合生產(chǎn)指標體系、邊界與約束條件、決策變量，基于標準的模型參數(shù)與接口和算法參數(shù)與接口，集成多種優(yōu)化算法，實現(xiàn)選礦生產(chǎn)全流程綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化設(shè)定與精細管理。
[0007]該方法包括以下步驟:
[0008]步驟1:基于軟件平臺定義選礦綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化工程，生成基本工程文件，具有基本模塊和基礎(chǔ)配置文件。
[0009]步驟2:定義選礦綜合生產(chǎn)指標體系，包括選礦全流程綜合生產(chǎn)指標信息主要包括指標編號、名稱、量綱、數(shù)值(目標值、優(yōu)化值、預報值、實際值)等信息，具體指標如(年/月)綜合鐵精礦產(chǎn)量、(年/月)綜精品位、(年/月)回收率、(年/月)全廠選礦比、(年/月)噸精成本。
[0010]步驟3:定義綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化模型的邊界與約束條件，包括:原料屬性邊界條件、設(shè)備/過程能力約束條件、生產(chǎn)運行時間約束條件、庫存數(shù)據(jù)約束條件、質(zhì)量指標約束條件、能源資源約束條件。具體包括:
[0011]步驟4:定義綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化模型的決策變量。用戶定義和維護全流程綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策變量信息(決策變量編碼、名稱、量綱、數(shù)值等)，保存到數(shù)據(jù)庫。選礦生產(chǎn)全流程綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策變量主要為(月度/周日)原礦種類組合以及各種原礦處理量。
[0012]步驟5:創(chuàng)建綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策流程，用戶基于1P平臺定義基礎(chǔ)對象以及對象屬性、方法，實現(xiàn)決策流程建模與配置，并通過流程建模引擎檢驗選定流程配置的完備性、合法性。
[0013]步驟6:建立綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策模型庫，并定義了模型參數(shù)與接口和算法參數(shù)與接口，實現(xiàn)優(yōu)化方法擴展，并應(yīng)用決策模型庫中的優(yōu)化方法進行計算。
[0014]步驟7:利用金屬與能力平衡測算其計算結(jié)果的合理性，并可以根據(jù)管理人員的經(jīng)驗進一步調(diào)整，反復使用金屬與能力平衡測算對結(jié)果進行評價。
[0015]有益效果:
[0016]本發(fā)明方法針對選礦生產(chǎn)綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策和指標管理業(yè)務(wù)，提供了一種選礦企業(yè)編制生產(chǎn)計劃和輔助調(diào)度決策的工具，能夠?qū)崿F(xiàn)選礦生產(chǎn)全流程綜合生產(chǎn)指標精細化管理，能夠有效提升精礦品位和金屬回率、降低能源消耗和生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0017]圖1選礦生產(chǎn)全流程綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖【具體實施方式】:
[0018]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明中的技術(shù)方案作進一步清晰、完整地描述，本發(fā)明的選礦生產(chǎn)全流程綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0019]選礦生產(chǎn)全流程綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策系統(tǒng)主要為不同層次的指標優(yōu)化決策系統(tǒng)(如EPI指標、PPI指標、運行指標等)提供工程管理、系統(tǒng)框架、流程建模引擎、組件管理、界面設(shè)計與配置、數(shù)據(jù)交互處理、報告工具等。其中工程管理為用戶新建指標優(yōu)化決策工程，平臺生成基本工程文件，具有基本模塊和基礎(chǔ)配置文件，并對工程文件進行維護；系統(tǒng)框架包含基本的功能模塊、系統(tǒng)菜單以及基本的框架界面；流程建模引擎提供圖形化模塊定義與流程操作管理，用戶利用基本圖形模塊和用戶自定義模塊，進行圖形化業(yè)務(wù)流程建模，建立與運行指標優(yōu)化決策流程等；組件對象管理提供組件注冊、加載、移去、卸載和刪除管理。
[0020]選礦生產(chǎn)全流程綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化決策系統(tǒng)計算全流程綜合生產(chǎn)指標的步驟包括:
[0021]步驟1:定義選礦綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化工程。
[0022]即用戶創(chuàng)建新的綜合指標管理工程項目。根據(jù)實際生產(chǎn)背景不同，用戶對不同的選礦企業(yè)的EPI與PPI指標優(yōu)化需求也可能不同，因此針對不同的指標優(yōu)化決策系統(tǒng)需求，系統(tǒng)管理員或有權(quán)限用戶新建不同的指標優(yōu)化決策工程，平臺生成基本工程文件，具有基本模塊和基礎(chǔ)配置文件，其他功能模塊可由用戶配置。
[0023]步驟2:定乂選礦纟示合生廣指標體系。
[0024]用戶根據(jù)需求定義綜合生產(chǎn)指標與全流程生產(chǎn)指標，選礦全流程綜合生產(chǎn)指標信息主要包括指標編號、名稱、量綱、數(shù)值(目標值、優(yōu)化值、預報值、實際值)等信息。全流程綜合生產(chǎn)指標信息保存在數(shù)據(jù)庫中。例如，本文定義的選礦綜合生產(chǎn)指標包括:(年/月)綜合鐵精礦產(chǎn)量(編碼舉例:060XXX001)、(年/月)綜精品位、(年/月)回收率、(年/月)全廠選礦比、(年/月)噸精成本；本例定義的選礦全流程生產(chǎn)指標包括:(日)綜合鐵精礦產(chǎn)量、(日)綜精品位、(日)回收率、(日)全廠選礦比、(日)噸精成本。
[0025]步驟3:定義綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化模型的邊界與約束條件，包括:原料屬性邊界
[0026]條件、設(shè)備/過程能力約束條件、生產(chǎn)運行時間約束條件、庫存數(shù)據(jù)約束
[0027]條件、質(zhì)量指標約束條件、能源資源約束條件。具體包括:
[0028]步驟3.1:設(shè)置原料屬性邊界條件:用戶定義原料屬性邊界條件信息，主要包括編號、名稱、量綱、數(shù)值等。選礦生產(chǎn)原料屬性邊界信息主要包括(月度/周日)各種原礦的編號、原礦名稱、原礦粉礦品位、原礦塊礦品位、原礦強精品位、原礦弱精品位、原礦粉礦選比、原礦塊礦選比、原礦塊礦率、原礦單價、原礦使用量下限、原礦使用量上限等。用戶錄入和維護(讀取、修改、保存)邊界條件屬性值，并存入數(shù)據(jù)庫。
[0029]步驟3.2:設(shè)置設(shè)備/過程能力約束條件:用戶定義設(shè)備/過程能力邊界信息，主要包括設(shè)備類型編號、設(shè)備名稱、設(shè)備能力上、下限值、量綱等。選礦生產(chǎn)設(shè)備/過程能力約束主要包括(月度/周日)主體設(shè)備能力，豎爐臺時處理量、強磁磨機臺時處理量、弱磁磨機臺時處理量、磁選機臺時處理量、過濾機臺時處理量等。用戶對參數(shù)值進行錄入和維護，并存入數(shù)據(jù)庫。
[0030]步驟3.3:設(shè)置生產(chǎn)運行時間約束條件:用戶定義和維護生產(chǎn)運行時間約束信息，包括生產(chǎn)運行方式/模式(如生產(chǎn)系列數(shù))、設(shè)備類型編號、設(shè)備臺數(shù)、各周期內(nèi)各系列的生產(chǎn)總運時、量綱等。選礦生產(chǎn)運行時間約束信息主要包括豎爐臺數(shù)、強磁磨機臺數(shù)、弱磁磨機臺數(shù)、生產(chǎn)系列數(shù)、各系列運行時間(或各類設(shè)備運行時間)。用戶錄入生產(chǎn)系列數(shù)、設(shè)備臺數(shù)和各系列的生產(chǎn)總運時數(shù)值，存入數(shù)據(jù)庫。
[0031]步驟3.4:設(shè)置庫存數(shù)據(jù)約束條件:用戶定義和維護庫存約束信息，包括庫存編碼、名稱、數(shù)值、量綱等，庫存約束信息存入數(shù)據(jù)庫。選礦生產(chǎn)庫存