【正文】 (1)產(chǎn)品提運計劃 (2)生產(chǎn)計劃 (3)生產(chǎn)裝置 (4)原料、半成品、成品儲存能力 (5)產(chǎn)品 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 76 生產(chǎn)作業(yè)計劃編制問題 在滿足生產(chǎn)系統(tǒng)的外部要求 (產(chǎn)品提運計劃、生產(chǎn)計劃等 )、內(nèi)部約束 (生產(chǎn)工藝流程，原料、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品的儲存能力，裝置加工能力、收率、品種切換要求，裝置計劃檢修，等等 )的情況下，怎樣合理地給出每一套生產(chǎn)裝置在一段時間內(nèi)的運行安排 (加工的品種、處理量、加工批量、加工次序、品種的切換、開停工，等等 )，使整個系統(tǒng)的運行費用 (包括裝置加工費用、切換損失等 )盡可能小。這個“決策如何進(jìn)行決策”的過程就是所謂的“元決策”，也稱二次決策或稱預(yù)決策。 (D) 生產(chǎn)經(jīng)營決策支持系統(tǒng)的困難 (a) 提供意向決策支持 所謂“意向“，是指決策者的一個想法、打算、意圖、目的，但這種想法尚不能構(gòu)成一個明確提出來的決策問題。 年生產(chǎn)計劃 在原油供應(yīng)量一定，國家指令性指標(biāo)和市場情況基本確定的情況下，在保證國家計劃的完成、滿足市場需求、工藝條件要求的前提下，確定一個能獲得最大利潤的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，達(dá)到有效地利用有限的資源，取得最好經(jīng)濟效益 月生產(chǎn)計劃 在保證國家計劃的完成、滿足提運要求、工藝條件要求的前提下，綜合考慮生產(chǎn)以及需求情況的合理期末庫存水平基礎(chǔ)上，確定一個能獲得最大利潤的加工方案，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，有效地利用有限的資源 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 71 庫存計劃 綜合考慮計劃期到年末整個期間各個月的市場需求、裝置生產(chǎn)能力等情況，在保證國家計劃完成、滿足市場需求、充分發(fā)揮設(shè)備能力的前提下，從整體最優(yōu)出發(fā)，為月生產(chǎn)計劃的編制確定一個最佳的期末庫存水平。 (ii) 涉及的因素多 要考慮到各種內(nèi)部的、外部的多種因素。 決策支持系統(tǒng) (Decision Support System DSS) 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 61 管理信息系統(tǒng) (Management Information System MIS) 20世紀(jì) 60年代，計算機系統(tǒng)在全面掌握組織內(nèi)部信息流通與處理的基礎(chǔ)上，合理組織信息處理方式，生成各種報表 。為了發(fā)現(xiàn)序列模式，不僅需要知道事件是否發(fā)生，而且需要確定事件發(fā)生的時間。 受監(jiān)督模式提取過程，在建立模式前數(shù)據(jù)的結(jié)果是已知的，建立這些模式時，使用一部分?jǐn)?shù)據(jù)作為樣本，用另一部分?jǐn)?shù)據(jù)來檢驗、校正模式。 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 57 六種具體的 DM模式 (1)分類模式 分類模式是一個分類函數(shù)（分類器），能夠把數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)項映射到某個給定的類上。 數(shù)據(jù)挖掘是 KDD最核心的部分，是采用機器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計等方法進(jìn)行知識學(xué)習(xí)的階段。 ? 追求一個“精確的”最優(yōu)的工作點方式來實現(xiàn)優(yōu)化與決策策略 ? 滿意的過程操作工況區(qū)域，立足于滾動優(yōu)化機制 ? 僅靠傳統(tǒng)“自主型”控制決策的方法解決工業(yè)系統(tǒng)的整體優(yōu)化與決策這 個命題顯得力不從心 ? 通過人－機協(xié)同工作方式 ， 發(fā)揮人與計算機各自的特長 ， 將人直覺思維 能力與計算機學(xué)習(xí)能力相結(jié)合 ， 可以減少系統(tǒng)的搜索空間 ， 使復(fù)雜的問 題在有限的時間內(nèi) ， 有限的背景知識條件下得到解決 ， 共同解決優(yōu)化與 決策復(fù)雜命題 。 故障檢測和診斷 (續(xù) 1) (2) 故障檢測 從可測量或不可測量變量的估計中，判斷被診斷系統(tǒng)是否發(fā)生了故障。 (iii) 誤差權(quán)矩陣 Q和控制權(quán)矩陣 (iv) 校正矩陣 H 直接可調(diào)得運算參數(shù)，僅在對象受到未知干擾或存在模型失配造成預(yù)測輸出與實際輸出不一致時才起作用，而對控制的動態(tài)響應(yīng)沒有明顯的影響 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 43 E) 有約束的多變量動態(tài)矩陣控制 22)( )()(~)()(min RMPMku kkkkJ QM uyw ????? luCuAyy?????)()()(~)(~.. 0kkkktSMMPPM 二次規(guī)劃問題，非線性規(guī)劃方法 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 44 F) 預(yù)測控制技術(shù)在工業(yè)過程的應(yīng)用 Primary Control Processing Unit Primary Control Processing Unit Primary Control Processing Unit Primary Control Processing Unit MPC MPC MPC MPC Model Based Optimizer Production Scheduler Hierarchy in production plant control of a continuous production site 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 45 預(yù)測控制的工業(yè)應(yīng)用 0 1 2 x 10 4 1400 1402 1404 1406 1408 1410 1412 1414 1416 1418 1420 Measured throat temperature time Temperature (0 C) 0 1 2 3 probability density function probability density Cpk = 0 2 4 6 8 10 12 Cpk = Cpk = 0 2 4 6 8 10 12 Cpk = Cpk = Economic benefit Standard Control Model Predictive Control without optimization Model Predictive Control with performance optimization 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 46 (2)基于知識的控制技術(shù) 智能控制理論與方法的研究 模糊控制技術(shù) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 專家系統(tǒng) 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 47 工況監(jiān)測和過程故障診斷技術(shù) 干擾和異常事件的發(fā)生 盡管基于性能優(yōu)良的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，但是生產(chǎn)過程的運行仍離不開操作人員經(jīng)常性的干預(yù)，以預(yù)防操作工況的惡化。 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 22 B) 動態(tài)矩陣控制算法 (DMC) i) 預(yù)測模型 對于漸近穩(wěn)定的對象，動態(tài)信息可近似用單位階躍響應(yīng)的采樣參數(shù)構(gòu)成有限集合描述： ? ?Naaa ..., 21 根據(jù)線性系統(tǒng)的比例疊加性質(zhì)，可以利用上述的階躍響應(yīng)模型參數(shù)預(yù)測對象在未來時刻的輸出值。 現(xiàn)代控制理論 (基于狀態(tài)空間的分析設(shè)計方法、最優(yōu)性能指標(biāo)的設(shè)計理論 )取得空前成果但仍面臨巨大挑戰(zhàn)： i) 現(xiàn)代控制理論的基點是對象精確的數(shù)學(xué)模型 ii) 工業(yè)對象的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和環(huán)境都具有很大的不確定性 (魯棒性 /最優(yōu)性 ) iii) 工業(yè)控制中必須考慮到控制手段的經(jīng)濟性，對工業(yè)控制計算機的 要求不能太高 (簡易性 /實時性 ) 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 20 A) 預(yù)測控制的基本構(gòu)成 i) 預(yù)測模型 根據(jù)對象的歷史信息和未來的輸入預(yù)測其未來的輸出 (動態(tài)行為 )。 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 14 2. 過程數(shù)據(jù)的軟測量技術(shù) 軟測量技術(shù)的理論根源是 20世紀(jì) 70年代 Brosillow提出的推斷控制。 c) 基于測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性進(jìn)行檢驗 (統(tǒng)計假設(shè)檢驗、殘差分析、廣義似然法、貝葉斯、主元分析法 ) 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 13 數(shù)據(jù)變換 數(shù)據(jù)變換影響過程模型的精度和非線性映射能力以及數(shù)值優(yōu)化算法的運行結(jié)果。數(shù)據(jù)信息常常因受工業(yè)噪聲、傳感器精度、傳感器故障以及檢測技術(shù)技術(shù)手段等因素的影響，不夠精確、不一致、不完整，有些信息不能以定量的形式表達(dá)。 2023/2/4 CIMS和 CIPS技術(shù)與應(yīng)用 8 系統(tǒng)的兩種協(xié)作形式 CIPS系統(tǒng)內(nèi)主要存在任務(wù)共享 (Task sharing )、結(jié)果共享 (Result sharing )兩種協(xié)作形式： 任務(wù)共享 各系統(tǒng)相互協(xié)作，分擔(dān)各子任務(wù)的處理負(fù)荷，而且當(dāng)一個單元的任務(wù)太重而無法完成時，它將把任務(wù)分解，讓其它單元承擔(dān)并完成。 為提高對綜合問題求解的結(jié)果的可信度，可以基于系統(tǒng)不同個體的獨立解決問題的能力，采用不同的信息與知識或不同的信息處理機制獲得問題的結(jié)果，通過個體之間的相互作用，最終獲得高可靠性的結(jié)果。 信息層次結(jié)構(gòu)要求對象模型呈現(xiàn)相應(yīng)的分層結(jié)構(gòu) ： 較低層的信息模型趨向與采用傳統(tǒng)的基于數(shù)值計算的微分或差分方程等模式表達(dá)，過程較高層次的模型則趨向于采用定性的符號描述模型表達(dá)過程的行為特性，不同層次的知識表達(dá)方法相應(yīng)于