煉油廠最優(yōu)生產(chǎn)計劃問題研究

摘要當(dāng)前全球市場競爭越來越激烈，我國已經(jīng)加入WTO，這給煉油企業(yè)帶來各種挑戰(zhàn)和機(jī)遇，煉油企業(yè)必須合理地選用各種優(yōu)化方案，充分利用企業(yè)內(nèi)外部可用資源，獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益，才能在激烈的競爭中立于不敗之地。本論文主要研究煉油廠最優(yōu)生產(chǎn)計劃問題。根據(jù)不同工序得到的各種油產(chǎn)品在市場上的不同價格及生產(chǎn)過程由于各種因素的限制，定義變量并建立數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用線性規(guī)劃方法，實現(xiàn)煉油企業(yè)的生產(chǎn)計劃優(yōu)化，并利用WinQSB2.0軟件進(jìn)行求解。通過分析求解提出新的生產(chǎn)計劃在很大程度上可以提高煉油廠的利潤，具有一定的理論價值。關(guān)鍵詞：煉油企業(yè)，經(jīng)濟(jì)效益，最優(yōu)生產(chǎn)計劃，線性規(guī)劃，WinQSB2.0軟件目錄1.1緒論………………31.1.1研究的背景…………………31.1.2研究的只要內(nèi)容和目的……………………31.1.3研究的主要方法和思路……………………31.2理論方法的選擇…………………31.2.1所研究問題的特點(diǎn)…………31.2.2擬采用的運(yùn)籌理論方法的特點(diǎn)……………31.3模型的建立………………………41.3.1敘述問題……………………41.3.2變量的設(shè)定…………………51.3.3目標(biāo)函數(shù)的建立……………51.3.4約束條件的建立……………61.3.5模型的建立…………………61.4解的分析…………81.4.1模型的求解………………81.4.2解的分析…………………1.4.3程序代碼…………………11.4.4程序檢驗…………………1.5研究結(jié)論與總結(jié)…………………181.5.1研究結(jié)論…………………181.5.2總結(jié)………………………181.1緒論1.1.1研究的背景市場是瞬息萬變的，如何對市場的變化作出快速的反應(yīng)，如何在激烈的競爭中立于不敗之地，如何選擇原油，突出成本和效益，對市場變化做出敏捷、靈活的決策對于煉油企業(yè)變得尤為重要。本文主要講述煉油企業(yè)在考慮整個市場和需求變化情況下進(jìn)行的生產(chǎn)計劃優(yōu)化，運(yùn)用線性規(guī)劃方法，實現(xiàn)煉油企業(yè)的最優(yōu)生產(chǎn)計劃。1.1.2研究的主要內(nèi)容與目的通過調(diào)查研究，本方案主要是如何進(jìn)行煉油能使總盈利最大,如何科學(xué)合理地進(jìn)行計劃分配方案。以及初步掌握運(yùn)籌學(xué)知識在管理問題中應(yīng)用的基本方法步驟；鞏固和加深對所學(xué)運(yùn)籌學(xué)理論知識及方法的理解與掌握；鍛煉從管理實踐中提發(fā)崛煉問題，分析問題，選擇建立運(yùn)籌學(xué)模型，利用模型求解問題，并對問題的解進(jìn)行分析與評價的綜合應(yīng)用能力；初步了解學(xué)術(shù)研究的基本方法與步驟，并通過設(shè)計報告的撰寫，了解學(xué)術(shù)論文的寫作方法。1.1.4研究的主要方法和思路主要研究方法為通過線性規(guī)劃來求最優(yōu)解的理論方法。通過對相關(guān)書刊，雜志，網(wǎng)絡(luò)傳播媒體和實地的調(diào)查，由統(tǒng)計學(xué)知識算出有關(guān)數(shù)據(jù)，再利用線性規(guī)劃的有關(guān)知識建立運(yùn)籌學(xué)模型，并利用計算機(jī)軟件算出最優(yōu)結(jié)果。1.2理論方法的選擇1.2.1所研究問題的特點(diǎn)現(xiàn)實生活中,煉油問題的實用性隨社會的發(fā)展進(jìn)步而進(jìn)一步得到長足發(fā)展,其意義變的更加重大,更因為其實用性而為人們所重視,而此方案的特點(diǎn)就是根據(jù)不同的油種類，采取不同的措施對整個優(yōu)化方案產(chǎn)生影響，并且形成一定的線性關(guān)系。1.2.2擬采用的運(yùn)籌學(xué)理論方法的特點(diǎn)線性規(guī)劃是運(yùn)籌學(xué)的重要分之之一,計算方法也比較成熟,應(yīng)用也更加廣泛和深入,也是運(yùn)籌學(xué)中研究較早、發(fā)展較快、應(yīng)用廣泛、方法較成熟的一個重要分支,它是輔助們進(jìn)行科學(xué)管理的一種數(shù)學(xué)方法.在經(jīng)濟(jì)管理、交通運(yùn)輸、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等經(jīng)濟(jì)活動中，提高經(jīng)濟(jì)效果是人們不可缺少的要求，而提高經(jīng)濟(jì)效果一般通過兩種途徑：一是技術(shù)方面的改進(jìn)，二是生產(chǎn)組織與計劃的改進(jìn).線性規(guī)劃所研究的是：在一定條件下，合理安排人力物力等資源，使經(jīng)濟(jì)效果達(dá)到最好.1.3模型的建立1.3.1敘述問題中東藍(lán)天企業(yè)是一家大型煉油廠，其煉油廠的工藝流程圖如圖1-1所示。煉油廠輸入兩種原油：原油1和原油2。原油先進(jìn)入蒸餾裝置，每桶原油經(jīng)蒸餾后的產(chǎn)品及份額見表1-1，其中輕、中、重石腦油的辛烷值分別為90、80和70。石腦油部分直接用于發(fā)動機(jī)油混合，部分輸入重整裝置，得辛烷值為115的重整汽油。1桶輕、中、重石腦油經(jīng)重整后得到的重整汽油分別為0.6、0.52、0.45桶。蒸餾得到的輕油和重油，一部分直接用于煤油和燃料油的混合，一部分經(jīng)裂解裝置得到裂解汽油和裂解油。裂解汽油的辛烷值為105。1桶輕油經(jīng)裂解后得0.68桶裂解油和0.28桶裂桶汽油；1桶重油裂解后得0.75桶裂解油和0.2桶裂解汽油。其中裂解汽油用于發(fā)動機(jī)油混合，裂解油用于煤油和燃料油的混合。渣油可直接用于煤油和燃料油的混合，或用于生產(chǎn)潤滑油。1桶渣油經(jīng)處理后可得0.5桶潤滑油?；旌铣傻母邫n發(fā)動機(jī)油的辛烷值應(yīng)不低于94，普通的發(fā)動機(jī)油辛烷值不低于84?；旌衔锏男镣橹蛋椿旌锨案饔土闲镣橹岛退急壤€性加權(quán)計算。規(guī)定煤油的氣壓不準(zhǔn)超過1kg/cm2，而輕油、重油、裂解油和渣油的氣壓分別為1.0、0.6、1.5和0.05kg/cm2。而氣壓的計算按各混合成分的氣壓和比例線性加權(quán)計算。燃料油中，輕油、重油、裂解油和渣油的比例應(yīng)為10:3:4:1。已知該廠每天可供原油1為20000桶，原油2為30000桶。蒸餾裝置能力每天最大為45000桶，重整裝置每天最多重整10000桶石腦油，裂化裝置能力每天最大為8000桶。潤滑油每天產(chǎn)量就在500～1000桶之間，高檔發(fā)動機(jī)油產(chǎn)量應(yīng)不低于普通發(fā)動機(jī)油的40%。又知最終產(chǎn)品的利潤（元/桶）分別為：高檔發(fā)動機(jī)油700，普通發(fā)動機(jī)油600，煤油400，燃料油350，潤滑油150，試為該煉油廠制定一個使總盈利為最大的計劃。1.3.2變量的設(shè)定根據(jù)所研究的實際問題，建模過程中設(shè)計的變量如下：設(shè)潤滑油每天的產(chǎn)量x0桶；每天生成高檔發(fā)動機(jī)油的輕石腦油x1桶,中石腦油x2桶,重石腦油x3桶,重整汽油x4桶，裂解汽油x5桶；每天生成普通發(fā)動機(jī)油的輕石腦油x6桶,中石腦油x7桶,重石腦油x8桶,重整汽油x9桶,裂解汽油x10桶；每天產(chǎn)出的煤油的輕油x11桶，重油x12桶，裂解油x13桶，渣油x14桶；每天產(chǎn)出的燃料油的輕油x15桶，重油x16桶，裂解油x17桶，渣油x18桶。設(shè)原油1，x19桶，原油2，x20桶，重整裝配消耗的輕石腦油x21桶，中石腦油x22桶，重石腦油x23桶，輕油裂解得到的裂解汽油24桶,重油裂解得到的裂解汽油x25桶,用于制造潤滑油的渣油量x26桶。1.3.3目標(biāo)函數(shù)的建立該問題的目標(biāo)為總盈利最大，所以設(shè)總盈利函數(shù)為maxz,則maxz=700(x1+x2+x3+x4+x5)+600(x6+x7+x8+x9+x10)+400(x11+x12+x13+x14)+350(x15+x16+x17+x18)+150x01.3.4約束條件的建立1：90x1+80x2+70x3+115x4+105x5>=94(x1+x2+x3+x4+x5)2：90x6+80x7+70Xx8+115x9+105x10>=84(x6+x7+x8+x9+x10)3：1.0x11+0.6x12+1.5x13+0.05x14<=1.0(x11+x12+x13+x14)4：x15=10x1876x16=3x18x17=4x185：x1+x2+x3+x4+x5>=0.4(x6+x7+x8+x9+x10)6：0.6x21+0.52x22+0.45x23>=x4+x97：0.1x19+0.15x20-x21>=x1+x68：0.2x19+0.25x20-x22>=x2+x79:0.2x19+0.18x20-x23>=x3+x810：0.28x24+0.2x25>=x5+x1011：0.68x24+0.75x25>=x3+x1712：0.12x19+0.08x20-x24>=x11+x1513：0.2x19+0.19x20-x25>=x12+x1614：0.3x19+0.12x20-x26>=x14+x1815：x0=0.5x2616：x19<=2000017：x20<=3000018：x19+x20<=4500019：x21+x22+x23<=1000020：x24+x25<=800022：500<=x0<=100023：x0—x26均>=01.3.5模型的建立maxz=700(x1+x2+x3+x4+x5)+600(x6+x7+x8+x9+x10)+400(x11+x12+x13+x14)+350(x15+x16+x17+x18)+150x090x1+80x2+70x3+115x4+105x5>=94(x1+x2+x3+x4+x5)90x6+80x7+70Xx8+115x9+105x10>=84(x6+x7+x8+x9+x10)1.0x11+0.6x12+1.5x13+0.05x14<=1.0(x11+x12+x13+x14)x15=10x1876x16=3x18x17=4x18x1+x2+x3+x4+x5>=0.4(x6+x7+x8+x9+x10)0.6x21+0.52x22+0.45x23>=x4+x90.1x19+0.15x20-x21>=x1+x60.2x19+0.25x20-x22>=x2+x70.2x19+0.18x20-x23>=x3+x80.28x24+0.2x25>=x5+x100.68x24+0.75x25>=x3+x170.12x19+0.08x20-x24>=x11+x150.2x19+0.19x20-x25>=x12+x160.3x19+0.12x20-x26>=x14+x18x0=0.5x26x19<=20000x20<=30000x19+x20<=45000x21+x22+x23<=10000x24+x25<=8000500<=x0<=1000x0—x26均>=01.4模型的求解及解的分析1.4.1模型的求解LPOPTIMUMFOUNDATSTEP23OBJECTIVEFUNCTIONVALUE1)21136513.48VARIABLEVALUEREDUCEDCOSTX10.0000000.000000X23537.5244550.000000X30.0000000.000000X41344.2543980.000000X519360.000000X660000.000000X7696204755450.000000X82993.1381560.000000X91088.8334310.000000X100.0000000.000000X110.0000000.000000X124900.0000000.000000X135706.0000000.000000X144550.0000000.000000X15-4.40435E-120.000000X160.0000000.000000X17-4.31793E-12255.000000X18-3.45633E-130.000000X0500.0000000.000000X210.00000090.491142X220.00000050.036312X235406.8618440.000000X1915000.0000000.000000X2030000.0000000.000000X244200.000000164.510040X253800.000000551.792908X261000.0000000.000000ROWSLACKORSURPLUSDUALPRICES2)0.000000-11.7106223)0.000000-11.7106224)0.000000-800.0000005)0.000000-50.0000006)0.000000-370.0000007)0.000000605.0000008)0.000000-12.2187279)0.000000-958.14178510)0.000000-665.37622111)0.000000-548.27002012)0.000000-431.16381813)0.000000-841.03558314)0.0000000.00000015)0.000000-400.00000016)0.000000-720.00000017)0.000000-1160.00000018)0.0000002320.00000019)0.000000-179.94096420)5000.0000000.00000021)0.000000-622.48339822)3377.6916500.00000023)8000.0000000.00000024)500.0000000.00000025)0.000000-2170.000000NO.ITERATIONS=23RANGESINWHICHTHEBASISISUNCHANGED:OBJCOEFFICIENTRANGESVARIABLECURRENTALLOWABLEALLOWABLECOEFINCREASEDECREASEX1700.0000000.000000INFINITYX2700.0000000.0000000.000000X3700.000000241.9265290.000000X4700.0000000.0000220.000000X5700.000000587.5358280.000016X6600.0000003598.8193360.000000X7600.0000000.0000000.000000X8600.0000000.00000050.500000X9600.0000000.0000000.000022X10600.0000000.000016INFINITYX11400.000000INFINITY102.000000X12400.000000INFINITY340.000000X13400.000000INFINITY237.209290X14400.000000INFINITY999.671997X15350.000000102.000000INFINITYX16350.000000340.000000INFINITYX17350.000000255.000000INFINITYX18350.0000001020.000000INFINITYX0150.0000002170.000000INFINITYX210.00000090.491127INFINITYX220.00000050.036308INFINITYX230.00000050.50000068.731743X190.000000INFINITY179.940964X200.000000179.940964622.483398X240.000000164.510040INFINITYX250.000000551.792908INFINITYX260.0000001085.000000INFINITYRIGHTHANDSIDERANGESROWCURRENTALLOWABLEALLOWABLERHSINCREASEDECREASE20.00000053245.37109490149.02343830.0000005543251562540.00000011100.000000INFINITY50.0000004400.0000000.00000060.0000008750.0000000.00000070.0000000.0000001760.00000080.0000003689.3713388812.1640629-4.40435E-121502.7440196946.700195100.0000005750.0000003530.802246114.40435E-127847.8666998083.854004120.0000003339.4309085915.253906130.0000000.0000004246.290527140.0000000.0000001877.69177215-3.45633E-134400.000000INFINITY160.0000008750.000000INFINITY170.0000008000.000000INFINITY180.000000500.0000004000.00000019-4.40435E-125000.00000025000.00000020-30000.0000005000.000000INFINITY21100025000.0000005000.0000002242003377.691650INFINITY235406.8618448000.000000INFINITY243800500.000000INFINITY25500.000000500.000000500.0000001.4.2解的分析使該煉油廠制定一個使總盈利最大。最大利潤為21136513.48，每一個約束值單位為桶，每天需要原油1,15000桶，原油2,30000桶。混合成的高檔發(fā)動機(jī)油3817.77853、普通發(fā)動機(jī)油17044.44713、煤油15156、燃油-1.29342E-11、潤滑油500.每天生產(chǎn)的高檔發(fā)動機(jī)油中輕石腦油0、中石腦油3537.524455、重石腦油0、重整汽油1344.254398、裂解汽油1936；普通發(fā)動機(jī)油中輕石腦油6000、中石腦油69620475545、重石腦油2993.138156、重整汽油1088.833431、裂解汽油0；煤油中輕石腦由0、重石腦油4900、裂解汽油5706,渣油4550；燃油-4.40435E-12,重石腦油0、裂解汽油-4.31793E-12,渣油-3.45633E-13。經(jīng)過蒸餾后，重整輕石腦油0、中石腦油0、重石腦油5406.861844、裂解的輕油4200、重油3800，渣油被處理1000桶.1.4.3程序代碼#include<stdio.h>

#include<math.h>

#definem3

#definen6

floatM=1000000.0;

floatA[m][n];

floatC[n];

floatb[m];

floatCB[m];

floatseta[m];

floatdelta[n];

floatx[n];

intnum[m];

floatZB=0;voidinput();

voidprint();

intdanchunxing1();

intdanchunxing2(inta);

voiddanchunxing3(inta,intb);intdanchunxing1()

{

inti,k=0;

intflag=0;

floatmin=0;

for(i=0;i<n;i++)

if(delta[i]>=0)

flag=1;

else{flag=0;break;}

if(flag==1)

return-1;

for(i=0;i<n;i++)

{

if(min>delta[i])

{min=delta[i];k=i;}

}

returnk;

}intdanchunxing2(inta)

{

inti,k,j;

intflag=0;

floatmin;

k=a;

for(i=0;i<m;i++)

if(A[i][k]<=0)

flag=1;

else{flag=0;break;}

if(flag==1)

{printf("\n該線性規(guī)劃無最優(yōu)解!\n");return-1;}

for(i=0;i<m;i++)

{

if(A[i][k]>0)

seta[i]=b[i]/A[i][k];

elseseta[i]=M;

}

min=M;

for(i=0;i<m;i++)

{

if(min>=seta[i])

{min=seta[i];j=i;}

}

num[j]=k+1;

CB[j]=C[k];

returnj;

}voiddanchunxing3(intp,intq)

{

inti,j,c,l;

floattemp1,temp2,temp3;

c=p;/*行號*/

l=q;/*列號*/

temp1=A[c][l];

b[c]=b[c]/temp1;

for(j=0;j<n;j++)

A[c][j]=A[c][j]/temp1;

for(i=0;i<m;i++)

{

if(i!=c)

if(A[i][l]!=0)

{

temp2=A[i][l];

b[i]=b[i]-b[c]*temp2;for(j=0;j<n;j++)

A[i][j]=A[i][j]-A[c][j]*temp2;

}

}

temp3=delta[l];

for(i=0;i<n;i++)

delta[i]=delta[i]-A[c][i]*temp3;

}voidprint()

{

inti,j=0;

printf("\n--------------------------------------------------------------------------\n");

for(i=0;i<m;i++)

{

printf("%8.2f\tX(%d)%8.2f",CB[i],num[i],b[i]);

for(j=0;j<n;j++)

printf("%8.2f",A[i][j]);

printf("\n");

}

printf("\n--------------------------------------------------------------------------\n");

printf("\t\t\t");

for(i=0;i<n;i++)

printf("%8.2f",delta[i]);

printf("\n--------------------------------------------------------------------------\n");

}voidinput()

{

inti,j;/*循環(huán)變量*/

intk;

printf("請輸入方程組的系數(shù)矩陣A(%d行%d列):\n",m,n);

for(i=0;i<m;i++)

for(j=0;j<n;j++)

scanf("%f",&A[i][j]);printf("\n請輸入初始基變量