有色金屬行業(yè)優(yōu)化算法分類(lèi)與開(kāi)發(fā)技術(shù)規(guī)范編制說(shuō)明

《有色金屬行業(yè)優(yōu)化算法分類(lèi)與開(kāi)發(fā)技術(shù)規(guī)范》編制說(shuō)明（預(yù)審稿）《有色金屬行業(yè)優(yōu)化算法分類(lèi)與開(kāi)發(fā)技術(shù)規(guī)范》編制組2024年10月

表2。表SEQ表\*ARABIC1標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位及任務(wù)分工序號(hào)單位名稱(chēng)任務(wù)分工1中南大學(xué)負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)整體結(jié)構(gòu)編制、資料收集、匯總、執(zhí)筆2華東交通大學(xué)負(fù)責(zé)提供標(biāo)準(zhǔn)編制相關(guān)資料、技術(shù)支持3江西理工大學(xué)負(fù)責(zé)提供標(biāo)準(zhǔn)編制相關(guān)資料、技術(shù)支持4鵬城國(guó)家實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)提供標(biāo)準(zhǔn)編制相關(guān)資料、技術(shù)支持5冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)提供標(biāo)準(zhǔn)編制相關(guān)資料、技術(shù)支持6長(zhǎng)沙有色冶金研究院有限公司負(fù)責(zé)提供標(biāo)準(zhǔn)編制相關(guān)資料、技術(shù)支持7株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司負(fù)責(zé)提供標(biāo)準(zhǔn)編制相關(guān)資料、技術(shù)支持表SEQ表\*ARABIC2標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及工作職責(zé)起草人工作職責(zé)陽(yáng)春華負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的工作指導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)的編寫(xiě)、及組織協(xié)調(diào)孫備、黃科科、袁小鋒、李勇剛、梁驍俊、任浩確定有色金屬行業(yè)優(yōu)化算法分類(lèi)與開(kāi)發(fā)技術(shù)規(guī)范內(nèi)容并對(duì)編寫(xiě)內(nèi)容進(jìn)行把關(guān)鄢鋒、劉衛(wèi)平、朱建勇負(fù)責(zé)提供企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及配合標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)楊輝、黃學(xué)雨標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)材料信息提供及配合完成其它工作事宜桂衛(wèi)華對(duì)標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程提供關(guān)鍵指導(dǎo)4、主編單位簡(jiǎn)介中南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院擁有“制造過(guò)程智能控制與優(yōu)化決策”高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智基地、“有色冶金自動(dòng)化”教育部工程研究中心、“有色冶金過(guò)程控制理論、方法與應(yīng)用”教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、“先進(jìn)控制與智能自動(dòng)化”湖南省工程實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)高水平科研與教學(xué)平臺(tái)。近年來(lái)，中南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院在流程工業(yè)智能優(yōu)化制造、智能系統(tǒng)等領(lǐng)域積極開(kāi)展研究，取得了豐碩的科研成果。2004年以來(lái)先后獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng)，省部級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)30余項(xiàng)。近3年來(lái)新增課題140余項(xiàng)，其中國(guó)家級(jí)項(xiàng)目90余項(xiàng)。在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文500余篇，其中SCI收錄論文225篇。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利220余項(xiàng)，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利100余項(xiàng)。出版專(zhuān)著、教材和譯著16部，獲中國(guó)出版政府獎(jiǎng)、有色金屬工業(yè)出版物一等獎(jiǎng)等，在有色行業(yè)機(jī)理模型建模及優(yōu)化算法開(kāi)發(fā)方面積累了充足的經(jīng)驗(yàn)。5、主要工作過(guò)程1）2022年2月，標(biāo)準(zhǔn)編制組相關(guān)單位前往株洲冶煉集團(tuán)有限公司進(jìn)行第一次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，參觀企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作情況，了解不同流程工業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行原理以及各個(gè)環(huán)節(jié)的可優(yōu)化部分，與企業(yè)技術(shù)人員深入討論標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，根據(jù)此次調(diào)研情況，標(biāo)準(zhǔn)編制組各單位給出自己的討論意見(jiàn)，由主編單位整理形成標(biāo)準(zhǔn)討論稿1。2）2022年6月，標(biāo)準(zhǔn)編制組相關(guān)單位自行組織地點(diǎn)進(jìn)行第一次《智能制造有色金屬生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化運(yùn)行智能算法庫(kù)開(kāi)發(fā)規(guī)范》工作會(huì)議，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)討論稿進(jìn)行研究和討論，根據(jù)與會(huì)專(zhuān)家和企業(yè)代表的修改意見(jiàn)，由標(biāo)準(zhǔn)主編單位對(duì)標(biāo)準(zhǔn)討論稿進(jìn)行修改，形成標(biāo)準(zhǔn)討論稿2。3）2022年8月，根據(jù)第一次標(biāo)準(zhǔn)工作會(huì)議的討論意見(jiàn)，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工作會(huì)議暴露出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研時(shí)研究不充分或者有遺漏的地方進(jìn)行重點(diǎn)調(diào)研，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)討論稿進(jìn)行補(bǔ)充和修改，形成標(biāo)準(zhǔn)討論稿3。4）2022年10月，進(jìn)行第二次標(biāo)準(zhǔn)工作會(huì)議，完善標(biāo)準(zhǔn)討論稿各個(gè)部分的細(xì)節(jié)，形成標(biāo)準(zhǔn)討論稿4。對(duì)于有爭(zhēng)議的部分，標(biāo)準(zhǔn)編制組相關(guān)單位可自行調(diào)研并組織線上會(huì)議。5）2022年12月，標(biāo)準(zhǔn)編制組主編單位整理總結(jié)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研與標(biāo)準(zhǔn)工作會(huì)議的成果，向全體委員會(huì)議提交標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目建議書(shū)、標(biāo)準(zhǔn)草案及標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)說(shuō)明等材料。6）2023年3月，標(biāo)準(zhǔn)編制組相關(guān)單位自行組織地點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)度匯報(bào)及進(jìn)度協(xié)調(diào)會(huì)，各單位相繼匯報(bào)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)度完成情況和需要協(xié)調(diào)解決的問(wèn)題，修改標(biāo)準(zhǔn)討論稿4形成征求意見(jiàn)稿，同時(shí)編制組根據(jù)征求意見(jiàn)稿規(guī)定的性能要求及實(shí)驗(yàn)方法啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。7）2023年6月，標(biāo)準(zhǔn)編制組主編單位與測(cè)試單位前往株洲冶煉集團(tuán)有限公司開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作，主編單位指導(dǎo)企業(yè)按照《智能制造有色金屬生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化運(yùn)行智能算法庫(kù)開(kāi)發(fā)規(guī)范》設(shè)計(jì)優(yōu)化算法，由測(cè)試單位對(duì)優(yōu)化算法的運(yùn)行狀況和互操作性進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果繼續(xù)修改標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)內(nèi)容，形成標(biāo)準(zhǔn)討論稿5。8）2023年9月，根據(jù)半年的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，召開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)工作會(huì)議，形成會(huì)議紀(jì)要，由編制組及時(shí)修改標(biāo)準(zhǔn)文本，形成《智能制造有色金屬生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化運(yùn)行智能算法庫(kù)開(kāi)發(fā)規(guī)范》征求意見(jiàn)稿及編制說(shuō)明。9）2023年10月，標(biāo)準(zhǔn)編制組主編單位于湖北黃石參加有色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)討論會(huì)，會(huì)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案提出了指導(dǎo)意見(jiàn)，需要與和高校和研究所深入合作，主編單位以此為根據(jù)制定后續(xù)工作計(jì)劃。10）2024年1月，標(biāo)準(zhǔn)編制組主編單位中南大學(xué)在江西贛州與參與單位江西理工大學(xué)和華東交通大學(xué)討論了優(yōu)化算法標(biāo)準(zhǔn)的修正工作，形成征求意見(jiàn)稿2。11）2024年4月，標(biāo)準(zhǔn)編制組主編單位中南大學(xué)在江西贛州參加“有色金屬行業(yè)智能制造、低碳標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)”，會(huì)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案提出了修改意見(jiàn)，由編制組及時(shí)修改標(biāo)準(zhǔn)文本，形成《有色金屬行業(yè)優(yōu)化算法分類(lèi)與開(kāi)發(fā)技術(shù)規(guī)范》征求意見(jiàn)稿及編制說(shuō)明。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容1、編制原則1）本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2020標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則進(jìn)行起草。2）本標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中，始終與智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系要求、相關(guān)法律、法規(guī)政策、管理辦法等內(nèi)容協(xié)調(diào)一致。3）本標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中，始終遵循滿足市場(chǎng)需求，技術(shù)內(nèi)容合理，分析方法可行的原則。4）本標(biāo)準(zhǔn)立足有色金屬行業(yè)實(shí)際和智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系的要求，確保標(biāo)準(zhǔn)的切實(shí)可行，具有可操作性。5）本標(biāo)準(zhǔn)可與智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系中的其他標(biāo)準(zhǔn)豐富智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系2、編制依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)為有色金屬團(tuán)體推薦性標(biāo)準(zhǔn)，目前并無(wú)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)編制過(guò)程中根據(jù)開(kāi)發(fā)要求，以有色金屬行業(yè)優(yōu)化算法開(kāi)發(fā)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外有色金屬冶煉企業(yè)和研究院所的先進(jìn)算法和算法開(kāi)發(fā)技術(shù)，并根據(jù)下列與有色金屬行業(yè)優(yōu)化算法開(kāi)發(fā)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等制訂。GB/T36455-2018軟件構(gòu)建模型3標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的確定依據(jù)及主要試驗(yàn)和驗(yàn)證情況分析3.1范圍本文件規(guī)定了有色金屬工業(yè)優(yōu)化算法的分類(lèi)體系、命名和封裝技術(shù)規(guī)范。本文件適用于指導(dǎo)有色金屬工業(yè)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，可為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供優(yōu)化算法開(kāi)發(fā)和準(zhǔn)入的依據(jù)。3.2編制思路工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在流程工業(yè)優(yōu)化算法開(kāi)發(fā)領(lǐng)域已有多年的積累，并將其視為提高流程行業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。例如，Honeywell公司通過(guò)統(tǒng)一的工藝知識(shí)系統(tǒng)（PKS）解決了先進(jìn)過(guò)程控制（APC）的眾多優(yōu)化問(wèn)題，包括單一回路優(yōu)化到全局優(yōu)化等方面。國(guó)內(nèi)流程工業(yè)領(lǐng)域也有部分企業(yè)和機(jī)構(gòu)從事將流程工業(yè)積累的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為優(yōu)化算法的相關(guān)工作，并在部分應(yīng)用場(chǎng)景下取得了良好的應(yīng)用效果。流程工業(yè)優(yōu)化算法是工業(yè)軟件的核心。我國(guó)不少生產(chǎn)企業(yè)曾花費(fèi)巨資從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的工業(yè)軟件，但由于技術(shù)保密等原因，我國(guó)企業(yè)并未掌握其中核心的優(yōu)化算法。隨著我國(guó)流程工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)不斷深入以及工業(yè)軟件國(guó)產(chǎn)化需求，我國(guó)對(duì)流程工業(yè)優(yōu)化算法的需求將出現(xiàn)持續(xù)快速增長(zhǎng)。因此，我國(guó)流程工業(yè)優(yōu)化算法開(kāi)發(fā)的規(guī)范化、規(guī)?；透叨嘶瘜⒅挝覈?guó)完成一批工業(yè)軟件的國(guó)產(chǎn)化，提高我國(guó)流程工業(yè)的“軟實(shí)力”和在全球工業(yè)軟件市場(chǎng)的占用率。在我國(guó)有色金屬行業(yè)發(fā)展“智能工廠”和“網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造”技術(shù)的初期階段，為了更好的發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)作用，從分類(lèi)體系、命名編碼規(guī)則和封裝方式等方面對(duì)有色金屬行業(yè)優(yōu)化算法庫(kù)開(kāi)發(fā)進(jìn)行規(guī)范，可有效避免流程工業(yè)優(yōu)化算法標(biāo)準(zhǔn)混雜、算法難以復(fù)用和跨平臺(tái)使用等情況，為有色金屬行業(yè)優(yōu)化算法庫(kù)的推廣應(yīng)用提供保障。此標(biāo)準(zhǔn)的建立能夠有效填補(bǔ)相關(guān)領(lǐng)域的空白，并作為未來(lái)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。3.3主要技術(shù)內(nèi)容本文件規(guī)定了有色金屬行業(yè)優(yōu)化算法分類(lèi)與開(kāi)發(fā)技術(shù)規(guī)范，從應(yīng)用層級(jí)、形式化描述和求解算法對(duì)優(yōu)化算法進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)優(yōu)化算法分類(lèi)、編碼規(guī)則和封裝方式等方面進(jìn)行規(guī)定，適用于構(gòu)建需要滿足過(guò)程大數(shù)據(jù)完備精準(zhǔn)性、模型大范圍快速自適應(yīng)性和過(guò)程控制優(yōu)化動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)性要求的有色金屬工業(yè)優(yōu)化算法。其主要技術(shù)內(nèi)容包括1、分類(lèi)體系：在應(yīng)用層級(jí)、優(yōu)化問(wèn)題形式、優(yōu)化求解算法三個(gè)維度對(duì)優(yōu)化算法進(jìn)行分類(lèi)的有色金屬工業(yè)過(guò)程優(yōu)化算法分類(lèi)體系；2、命名編碼規(guī)則：在應(yīng)用層級(jí)、優(yōu)化問(wèn)題形式、優(yōu)化求解算法三個(gè)層次對(duì)優(yōu)化算法進(jìn)行命名的命名規(guī)范及相應(yīng)的編碼規(guī)則；3、封裝方式：規(guī)定了優(yōu)化算法架構(gòu)、優(yōu)化算法內(nèi)核開(kāi)發(fā)模板、優(yōu)化算法內(nèi)核開(kāi)發(fā)語(yǔ)言與文件類(lèi)型的優(yōu)化算法封裝標(biāo)準(zhǔn)。3.4優(yōu)化算法分類(lèi)體系設(shè)計(jì)有色金屬工業(yè)動(dòng)態(tài)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)優(yōu)化算法，首先應(yīng)面向生產(chǎn)過(guò)程建模、控制和優(yōu)化等不同應(yīng)用層級(jí)需求；進(jìn)而，在具體應(yīng)用層級(jí)中，對(duì)相應(yīng)的優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行形式化數(shù)學(xué)描述；最終，根據(jù)優(yōu)化數(shù)學(xué)問(wèn)題的特點(diǎn)，采取特定求解算法對(duì)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行求解。其中，共需要在應(yīng)用層級(jí)、優(yōu)化問(wèn)題形式、優(yōu)化求解算法三個(gè)維度上思考問(wèn)題，因此，可以在這三個(gè)維度上設(shè)計(jì)優(yōu)化算法分類(lèi)體系，具體標(biāo)準(zhǔn)如REF_Ref163554781\h圖2。圖SEQ圖\*ARABIC2有色金屬工業(yè)過(guò)程優(yōu)化算法進(jìn)階式分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)體系3.4.1、應(yīng)用層級(jí)分類(lèi)優(yōu)化算法分類(lèi)體系中的應(yīng)用層級(jí)維度可根據(jù)有色金屬工業(yè)生產(chǎn)的層級(jí)關(guān)系再細(xì)分為過(guò)程數(shù)據(jù)層、模型層、控制層和運(yùn)行優(yōu)化層等多個(gè)部分，分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)如REF_Ref163554808\h圖3。運(yùn)行優(yōu)化層追求質(zhì)量、成本、效益的多目標(biāo)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的最優(yōu)運(yùn)行；過(guò)程控制層實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，確保生產(chǎn)過(guò)程安全穩(wěn)定；過(guò)程模型層構(gòu)建過(guò)程模型以預(yù)測(cè)系統(tǒng)行為并分析變量關(guān)系；數(shù)據(jù)處理層收集、清洗和轉(zhuǎn)換生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，確保其準(zhǔn)確性和可用性。在不同的層次下，優(yōu)化問(wèn)題的目標(biāo)需求、模型形式、模型粒度、時(shí)空復(fù)雜度、求解精度和響應(yīng)速度均有不同，需要設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的優(yōu)化算法。例如，在數(shù)據(jù)層，針對(duì)數(shù)據(jù)缺失問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)缺失補(bǔ)全優(yōu)化算法；針對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)多重時(shí)滯分布問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)空配準(zhǔn)優(yōu)化算法。圖SEQ圖\*ARABIC3優(yōu)化算法應(yīng)用層級(jí)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)3.4.2、優(yōu)化問(wèn)題形式化描述分類(lèi)考慮設(shè)計(jì)優(yōu)化算法設(shè)計(jì)的一般流程：面向有色金屬工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中某一特定優(yōu)化需求，考慮一系列有關(guān)的限制條件（約束），選擇一組合適的參數(shù)（變量），控制這組參數(shù)以使設(shè)計(jì)指標(biāo)（目標(biāo)）達(dá)到最優(yōu)。其中，面向有色金屬工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中某一特定優(yōu)化需求對(duì)應(yīng)著“應(yīng)用層級(jí)”維度，剩下的約束、變量、目標(biāo)分別對(duì)應(yīng)著約束條件、優(yōu)化變量和目標(biāo)函數(shù)這三個(gè)要素。因此，優(yōu)化問(wèn)題形式化描述的數(shù)學(xué)模型可以從REF_Ref163554843\h圖4所示的三個(gè)要素維度進(jìn)行分類(lèi)。圖SEQ圖\*ARABIC4優(yōu)化問(wèn)題形式化描述模型分類(lèi)要素具體標(biāo)準(zhǔn)如表3-5所示表SEQ表\*ARABIC3優(yōu)化問(wèn)題變量要素分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化變量類(lèi)型變量數(shù)值類(lèi)型變量確定型連續(xù)型離散型混合型確定性隨機(jī)性優(yōu)化問(wèn)題函數(shù)優(yōu)化組合優(yōu)化混合整數(shù)優(yōu)化確定性優(yōu)化隨機(jī)優(yōu)化表SEQ表\*ARABIC4優(yōu)化問(wèn)題目標(biāo)要素分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)類(lèi)型目標(biāo)函數(shù)特性目標(biāo)函數(shù)數(shù)量目標(biāo)函數(shù)狀態(tài)線性非線性1＞1靜態(tài)動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題線性優(yōu)化非線性優(yōu)化單目標(biāo)優(yōu)化多目標(biāo)優(yōu)化靜態(tài)優(yōu)化動(dòng)態(tài)優(yōu)化表SEQ表\*ARABIC5優(yōu)化問(wèn)題約束要素分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)約束類(lèi)型有無(wú)約束約束函數(shù)特性約束式無(wú)有線性非線性等式不等式混合式優(yōu)化問(wèn)題無(wú)約束優(yōu)化有約束優(yōu)化線性約束優(yōu)化非線性約束優(yōu)化等式約束優(yōu)化不等式約束優(yōu)化混合約束優(yōu)化3.4.3、優(yōu)化求解算法分類(lèi)在確定了應(yīng)用層級(jí)和優(yōu)化問(wèn)題形式化描述后，需要設(shè)計(jì)具體的算法來(lái)控制優(yōu)化變量，使得優(yōu)化目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。優(yōu)化算法的類(lèi)別有許多種，針對(duì)不同的應(yīng)用層級(jí)和優(yōu)化問(wèn)題形式化描述要選擇不同的優(yōu)化算法來(lái)進(jìn)行控制，具體的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)如REF_Ref163554981\h圖5和REF_Ref163554985\h表6所示。圖SEQ圖\*ARABIC5優(yōu)化求解算法分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)表SEQ表\*ARABIC6優(yōu)化算法分類(lèi)示例應(yīng)用層級(jí)數(shù)據(jù)層時(shí)空配準(zhǔn)魯棒數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)優(yōu)化層乙烯裂解爐爐群物料優(yōu)化…優(yōu)化問(wèn)題描述目標(biāo)函數(shù)：?jiǎn)文繕?biāo)非線性函數(shù)優(yōu)化變量：整數(shù)型滯后量約束條件：工藝機(jī)理?xiàng)l件下的不等式約束目標(biāo)函數(shù)：?jiǎn)文繕?biāo)非線性函數(shù)優(yōu)化變量：連續(xù)型過(guò)程變量約束條件：能質(zhì)平衡等式約束和工藝條件下的不等式約束目標(biāo)函數(shù)：收率、費(fèi)用、時(shí)間等多目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化變量：連續(xù)型處理時(shí)間、整數(shù)型爐群數(shù)量、連續(xù)型原料分配量等約束條件：2平衡等式約束、整數(shù)約束、邊界約束…優(yōu)化求解算法遺傳算法狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法粒子群算法…優(yōu)化算法類(lèi)別數(shù)據(jù)層時(shí)空配準(zhǔn)場(chǎng)景—>不等式約束條件下整數(shù)型單目標(biāo)非線性優(yōu)化—>遺傳算法數(shù)據(jù)層魯棒數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)場(chǎng)景—>混合約束條件下連續(xù)型單目標(biāo)非線性優(yōu)化—>狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法優(yōu)化層物料配方優(yōu)化—>混合約束條件下混合整數(shù)多目標(biāo)非線性優(yōu)化—>粒子群算法…3.5、優(yōu)化算法命名與編碼規(guī)則每個(gè)優(yōu)化算法名由應(yīng)用層級(jí)、優(yōu)化問(wèn)題形式、優(yōu)化求解算法三部分標(biāo)簽組成，每一部分標(biāo)簽按照相應(yīng)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)粒度劃分，在上述分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)體系下，每一個(gè)優(yōu)化算法完整的進(jìn)階層級(jí)描述為：應(yīng)用層級(jí)維度(特定任務(wù)場(chǎng)景)—>優(yōu)化問(wèn)題形式化描述維度(優(yōu)化變量關(guān)鍵優(yōu)化目標(biāo)關(guān)鍵詞.優(yōu)化約束關(guān)鍵詞)—>優(yōu)化算法維度（算法關(guān)鍵詞）確定算法命名規(guī)范后便可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的編碼表，將算法名映射為算法編碼，示例如下圖所示圖SEQ圖\*ARABIC6優(yōu)化算法編碼示例3.6優(yōu)化算法封裝標(biāo)準(zhǔn)3.6.1、優(yōu)化算法架構(gòu)優(yōu)化算法的封裝從軟件化、通用性、組態(tài)化等功能角度進(jìn)行考慮和設(shè)計(jì)，將優(yōu)化算法分解為算法封裝外殼和算法封裝內(nèi)核兩部分。其中，算法封裝內(nèi)核由算法本體模塊和算法標(biāo)簽?zāi)K組成，優(yōu)化算法架構(gòu)如REF_Ref163555057\h圖7所示。模型封裝技術(shù)路線如REF_Ref163555077\h圖8所示。圖SEQ圖\*ARABIC7優(yōu)化算法架構(gòu)優(yōu)化算法本體模塊根據(jù)算法輸入采用一定的算法計(jì)算得到優(yōu)化算法輸出，優(yōu)化算法本體的細(xì)節(jié)根據(jù)需要可以隱藏和封裝，算法本體應(yīng)采用面向?qū)ο缶幊田L(fēng)格編寫(xiě)為函數(shù)形式；優(yōu)化算法應(yīng)用層級(jí)標(biāo)簽?zāi)K則對(duì)不同應(yīng)用層級(jí)功能需求下等屬性進(jìn)行描述，為算法管理、互調(diào)用、檢索提供所需信息；優(yōu)化求解算法標(biāo)簽主要是針對(duì)優(yōu)化問(wèn)題形式化數(shù)學(xué)描述后，根據(jù)優(yōu)化求解精度、時(shí)空復(fù)雜度、求解速度等要求選擇適當(dāng)?shù)那蠼馑惴ㄟM(jìn)行求解。優(yōu)化算法封裝內(nèi)核從模塊化的角度對(duì)優(yōu)化算法本體、應(yīng)用層級(jí)標(biāo)簽和優(yōu)化求解算法標(biāo)簽進(jìn)行封裝，對(duì)優(yōu)化算法按照輸入輸出等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行封裝，形成優(yōu)化算法文件，利于優(yōu)化算法管理，考慮優(yōu)化算法的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保密問(wèn)題，算法本體模塊可將封裝為動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)等格式，標(biāo)簽?zāi)K可保存為數(shù)據(jù)庫(kù)/數(shù)據(jù)表等形式，一個(gè)優(yōu)化算法對(duì)應(yīng)一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件和二個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件/數(shù)據(jù)表，其他編程語(yǔ)言均可以調(diào)用；優(yōu)化算法封裝外殼從軟件復(fù)用的角度對(duì)算法封裝內(nèi)核進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)算法的跨平臺(tái)應(yīng)用，算法互調(diào)用等功能；圖SEQ圖\*ARABIC8優(yōu)化算法封裝技術(shù)路線3.6.2、優(yōu)化算法內(nèi)核開(kāi)發(fā)規(guī)范算法要素應(yīng)用層級(jí)標(biāo)簽：優(yōu)化算法應(yīng)用層級(jí)屬性及具體內(nèi)容算法形式化數(shù)學(xué)模型：包含優(yōu)化變量、優(yōu)化約束和優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型求解算法標(biāo)簽：用于求解優(yōu)化數(shù)學(xué)問(wèn)題的特定尋優(yōu)算法標(biāo)簽（1）算法標(biāo)簽?zāi)０?數(shù)據(jù)庫(kù)等形式存放)：屬性內(nèi)容名稱(chēng)數(shù)據(jù)層.魯棒數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)—>連續(xù)型優(yōu)化變量.單目標(biāo)非線性函數(shù).等式不等式混合約束—>狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法編號(hào)0000.0011.0001.0010.0000.0000.0011功能描述數(shù)據(jù)層魯棒數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)函數(shù)名functiony=data_reconciliation(app_scena,opt_model,solve_algrithm,x,para)輸入接口實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)輸出接口協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)值函數(shù)操作根據(jù)過(guò)程機(jī)理和能質(zhì)平衡等對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)調(diào)校正開(kāi)發(fā)語(yǔ)言matlab開(kāi)發(fā)者張三開(kāi)發(fā)時(shí)間2020.05.09版本號(hào)1.0（2）優(yōu)化算法聲明與實(shí)現(xiàn)模板(封裝為動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)等形式)：//模型編號(hào)：0000.0011.0001.0010.0000.0000.0011//功能描述、輸入、輸出、開(kāi)發(fā)者functiony=data_reconciliation(app_scena,opt_model,solve_algrithm,x,para)%%采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法計(jì)算校正值[y]=sta(@opt_model,x,para,initial);end3.6.3、優(yōu)化算法內(nèi)核封裝規(guī)范優(yōu)化算法內(nèi)核封裝需提供下述三個(gè)文件：文件1：優(yōu)化算法屬性說(shuō)明文件(數(shù)據(jù)庫(kù)文件,xml)優(yōu)化算法說(shuō)明文件對(duì)優(yōu)化算法類(lèi)別進(jìn)行描述和定義。文件2：優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)文件(程序/動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件)優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)文件是優(yōu)化算法功能的實(shí)現(xiàn)載體，其宜為程序代碼文件或動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)等文件。文件3：優(yōu)化算法說(shuō)明文件(txt,html,doc/docx文檔)優(yōu)化算法功能說(shuō)明文件對(duì)優(yōu)化算法所實(shí)現(xiàn)的功能、相關(guān)參數(shù)、適用對(duì)象和范圍以及使用中的注意事項(xiàng)做出詳細(xì)說(shuō)明，指導(dǎo)優(yōu)化算法的使用。優(yōu)化算法功能說(shuō)明文件宜采用txt,html,doc/docx文檔格式。三、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專(zhuān)利的情況本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專(zhuān)利問(wèn)題。四、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益情況1、項(xiàng)目的必要性為貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》、《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，按照國(guó)家《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》，2020年，國(guó)家工信部、發(fā)改委、自然資源部聯(lián)合編制了《有色金屬行業(yè)智能礦山建設(shè)指南（試行）》《有色金屬行業(yè)智能冶煉工廠建設(shè)指南（試行）》《有色金屬行業(yè)智能加工工廠建設(shè)指南（試行）。以進(jìn)一步推進(jìn)5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息通信技術(shù)在有色金屬行業(yè)的集成創(chuàng)新和融合應(yīng)用，在操作層面為企業(yè)開(kāi)展智能制造提供頂層設(shè)計(jì)和全面引導(dǎo)。我國(guó)有色金屬冶煉多元素資源共生、原料品質(zhì)波動(dòng)大、冶煉工藝復(fù)雜等特點(diǎn)，在企業(yè)已有自動(dòng)化、信息化建設(shè)基礎(chǔ)上，推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)在有色冶煉工廠的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)物料、設(shè)備、能源等制造資源要素的數(shù)字化匯集、網(wǎng)格化共享和平臺(tái)化協(xié)同，具備在工廠層面全要素?cái)?shù)據(jù)可視化在線監(jiān)控、實(shí)時(shí)自主聯(lián)動(dòng)平衡和優(yōu)化的能力，建成集全流程自動(dòng)化產(chǎn)線、綜合集成信息管控平臺(tái)、實(shí)時(shí)協(xié)同優(yōu)化的智能生產(chǎn)體系、精細(xì)化能效管控于一體的清潔環(huán)保、優(yōu)質(zhì)低耗、安全高效的有色金屬智能冶煉工廠，促進(jìn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、高質(zhì)量發(fā)展。有色金屬生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)綠色高效生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，也是有色金屬行業(yè)構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的關(guān)鍵組成。但企業(yè)生產(chǎn)流程長(zhǎng)、具有層次化的組織架構(gòu)，其生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化涉及不同部門(mén)、不同工序、不同崗位，相關(guān)人員的知識(shí)背景和思維方式不同，需要建立規(guī)范的體系和交流語(yǔ)言。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家算法開(kāi)發(fā)起步早，開(kāi)發(fā)過(guò)程規(guī)范，算法可讀性、復(fù)用性、交互性強(qiáng)，在流程工業(yè)優(yōu)化算法開(kāi)發(fā)領(lǐng)域已有多年的積累，并將其視為提高流程行業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。例如，Honeywell公司通過(guò)統(tǒng)一的工藝知識(shí)系統(tǒng)（PKS）解決了先進(jìn)過(guò)程控制（APC）的眾多優(yōu)化問(wèn)題，包括單一回路優(yōu)化到全局優(yōu)化等方面。通過(guò)建立有色金屬生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化運(yùn)行智能算法庫(kù)開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，可以按照統(tǒng)一的規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì)有色金屬生產(chǎn)過(guò)程中各種優(yōu)化問(wèn)題的優(yōu)化算法。在標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一指導(dǎo)下，不同技術(shù)人員開(kāi)發(fā)的優(yōu)化算法能實(shí)現(xiàn)相互調(diào)用，實(shí)現(xiàn)不同工藝層級(jí)、不同功能優(yōu)化算法的互操作。2、項(xiàng)目的可行性基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的有色金屬生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化運(yùn)行算法，將形成優(yōu)化算法庫(kù)。所有加入互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的企業(yè)都可以自由的使用算法庫(kù)中的優(yōu)化算法。一個(gè)企業(yè)積累下來(lái)的寶貴經(jīng)驗(yàn)不再只能夠指導(dǎo)