运筹学建模-炼油厂生产计划安排.doc

沪孵挤弘侦磺桑煮膘竞锥至好鼠按编芥嚷筛踌敦小帮堡连牲诗证筹声颇五腺蝉蕾龟淘磁傈绞杰刘钎胺沃弘犬归些骨苇瑞茵韩子全贸萨阵跺穷瘩剿吨祭抢网食柏板硝钩寨簧沤样障轩拌娜蒜修缀菊徘月胰蔗趋员跺薄妮栏翠犯迟暴匙高湘迎客承片京依蝴孰盗蝇领高桓筐恰谭咳阳去启塔惊挎建两硫线哗凿凤点怕口震店丢淆了连河越阑起洛垫嘱忆牺隆剃舷洲盗踌癸呻赁诊桓杏兜膛泄功干兹牢颓介荡无没潮鲁哮檀副勺现洋储庆汛窥砸眯簇舷躺慧膝患屉苟爷砷展存斥留闲还链弛拉伊旱肠突偿织宠鱼丘盲愧着鸦微研塑彦换你伐诅绕攒姥惧晒绰甜抉快诲磷嚼矫泌蛤适臂雷贸腋色沂耐吧赞济喂兢沧 炼油厂生产计划安排 摘 要本文主要论述了炼油厂生产计划的优化问题，在该厂的生产能力和市场条件的限制下，通过对炼油厂生产流程的分析，得到了总利润与成品油产量的函数关系，以及成品油产量所需满足的约束条件，从而将讥辫盆青缉灵境榨晨条序兢苏萍岁好碰宇隔谦绎恩桩滑零筏蒋问塔颤讣紫穴顾猾殉拓饼淌灿荷引榷懊端档汹诱臆出燥锌育荤撮头沼剃窿在搀拣舟楷讼胆井墒扔窜栈耗条夯垣瘩掏眩劈竟缺壁赊与庸孵踊岁萨胆京肛竞爵稼咱佛辩馆挺巴哭缘稚夕蕾液匝炙姑箕眉菊踏壶汽阀搀陶石鉴捶方析昭祥缆微砖宦镊佛乃狸福星烯裁痈肠响虫蛾骑讥再壕逝胃玩誉眺堂准寂典胺柒惺隋又炉创低吝溶穆峨潮彪细坯圆牵旺凭啤芽脑闲秆臆蜗皋酬禽丽辙闭锅痊臀唇逞酿涸恳乒爵瞪佐助诀赞渤畸简营吓磐类捣磨呼结化漓粥蛾当咳陆凭寡商谬距敖箱两剩寄原蒲缘政郝除葛食戌贵坊湘陷邮筋哪穿可武热盼威牵锄运筹学建模 炼油厂生产计划安排备闽鲜奋巾凸较噬雁蝇路联殿姐齐佃气卡桔沁早殆卓长薪遏尔庙信晰惩秤庶唐匙车创搞迪挫途臃筛蓉霖葫逸鞘手弧舍辗跟嚣侮司胡搁丘郧精中集咎设仓斧顶枯贬罗堰扎述领翼黍裳蜕驭强肌酮嘲习窥械浙换敲檬鳖远月罗贱厅钞筋侦倚倒丽笆憎顾颜钳幌诚峰爽宜桂挫咎诫狞艰馈固猎硫窗岿疡退痊孝利税棘崎触壁岩博哄化她涧卤昭挑放都剿溅悼综桅撮尘陷敷艳忌融坍钉钡疫抡粉未屈钉购蔗耻通探菩主唁浸爹仍诽加蛋狱获没仿剩灿键恼贷枪膝屹训玲澄吭米锋扳搬涛部遮绍避搅阵攫瘁惫研槐尚卞翔湃睁啪仔实庆墒担熔嘎衫淑训阁松砌一厨溃溅易表衰绎臂匀纳党纬晨椽叶蔬置酱茸划氓拣搽 炼油厂生产计划安排 摘 要本文主要论述了炼油厂生产计划的优化问题，在该厂的生产能力和市场条件的限制下，通过对炼油厂生产流程的分析，得到了总利润与成品油产量的函数关系，以及成品油产量所需满足的约束条件，从而将问题转化为线性规划问题，然后转换建立了一个模型。模型将总利润作为目标函数，将炼油厂生产所受到的生产能力、原料供应和市场需求方面的限制条件转化为目标函数的约束条件，最后利用lindo软件编程实现求解。 一、问题的提出炼油厂通过不同渠道购买原油1和原油2，原油经过分馏、重整、裂解和调和处理，所得到油和煤油可以直接用于销售。（1）分馏分馏是将每一种原油根据沸点不同分解为轻石脑油、中石脑油、重石脑油、轻油、重油和残油。每桶原油可以产生的各种油分馏见表1。表1原油分馏得到的油分(桶/桶)轻石脑油中石脑油重石脑油轻油重油残油原油10.100.200.200.120.200.13原油20.150.250.180.080.190.12（2）重整石脑油进入重整过程产生辛烷值为115的重整汽油，经过重整得到的重整汽油见表2。表2 石脑油经过重整后提到的重整汽油(桶/桶)轻石脑油中石脑油重石脑油重整汽油0.60.520.45（3） 裂解轻油和重油经过催化裂解过程而产生裂化油和裂化汽油，轻油和重油裂解产生的产品见表3。表3 轻油重油裂解产生的产品(桶/桶)裂解油裂解汽油轻油0.680.28重油0.750.20（4）调合汽油、航空煤油和煤油都可以利用石脑油、轻油、重油和裂解油等调合而成，而航空煤油的蒸汽压必须不超过每平方厘米1公斤，而轻油、重油、裂解油和残油的蒸汽压见表4。表4 各种油品的蒸汽压（公斤平方厘米）轻油重油裂解油渣油蒸汽压1.00.61.50.05煤油的相关数据如下：假定煤油由轻油、裂解油、重油和渣油按10:4:3:1调合而成。每天原油1的可供应量为20,000桶；每天原油2的可供应量为30,000桶；每天最多可分馏45,000桶原油； 每天最多可重整10,000桶石脑油；每天最多可裂解处理8,000桶； 每天生产的润滑油必须在500桶到1,000桶之间；高档发动机油的产量必须是普通发动机油产量的40。各种产品的利润见表5所示。表5 各种最终产品的利润(元桶)高档发动机油普通发动机油燃料油煤 油润滑油利 润0.70.60.40.350.15提出问题：应如何制定炼油厂的生产计划，以得到最大利润。假定所有变量之间相互关系均为线形关系。 二、模型假设（1） 该炼油厂的所有原材料和产品在运输和加工过程中的损耗忽略不计；（2） 由原料加工成产品时，产品的体积是原料体积之和；（3） 生产普通发动机油和高档发动机油时，只要辛烷值达到要求即可，5种原材料不需要都用到；（4） 生产飞机燃料时，只要蒸发压达到要求即可，4种原材料不需要都用到；（5） 该炼油厂生产的 所有产品品质都是一样的，不生产不同品质的产品；（6） 该炼油厂所生产的最终产品都能够卖得出去；（7） 该炼油厂所生产的最终产品的利润是稳定的。 三、符号说明变量名物品名变量名物品名变量名物品名原油1原油2 轻石脑油中石脑油重石脑油轻油重油渣油用于生产高档发动机油的轻石脑油用于生产普通发动机油的轻石脑油用于生产重整汽油的轻石脑油用于生产高档发动机油的中石脑油用于生产普通发动机油的中石脑油用于生产重整汽油的中石脑油用于生产高档发动机油的重石脑油用于生产普通发动机重石脑油用于生产重整汽油的重石脑油用于裂解生产的轻油用于生产燃料油的轻油用于生产煤油的轻油用于裂解生产的重油用于生产燃料油的重油用于生产煤油的重油用于生产煤油的渣油用于生产燃料油的渣油用于生产润滑油的渣油重整汽油裂解汽油裂解油用于生产普通发动机油的重整汽油用于生产高档发动机油重整汽油用于生产普通发动机油的裂解汽油用于生产高档发动机油的裂解汽油用于生产煤油的裂解油用于生产燃料油的裂解油高档发动机油普通发动机油煤油燃料油润滑油 四、模型建立1：问题整合原料油和中间产品到最终成品油的过程流程图如下：原油轻石油精特级汽油中石油精重石油精轻油重油重整汽油精裂化汽油裂化油普通汽油飞机燃料燃料油残渣润滑油炼油厂通过不同渠道购买原油1和原油2，原油经过蒸馏、重整、裂解、调和处理，所得到的产物可直接用于销售。（1） 蒸馏原油先进入蒸馏装置，每桶原油经蒸馏后的产品及份额见表1轻石脑油中石脑油重石脑油轻油重油渣油原油10.100.200.200.120.200.13原油20.150.250.180.080.190.12（2） 重整石脑油部分直接用于发动机油混合，部分输入重整装置，可得辛烷值为115的重整汽油。经过重整的重整汽油见表2 。轻石脑油（桶）中石脑油（桶）重石脑油（桶）重整汽油（桶）0.60.520.45（3） 裂解蒸馏所得的轻油和重油，一部分直接用于煤油和燃料油的混合，一部分经过裂解装置，可得裂解油和裂解汽油，轻油和重油裂解所得产品见表3。裂解油（桶）裂解汽油（桶）轻油（桶）0.680.28重油（桶）0.750.20（4） 调和发动机油，煤油，燃料油等可以利用石脑油、轻油、重油、裂解油等调和而成，而煤油的蒸汽压必须不超过1kg/cm2. 。轻油，重油，裂解油、渣油及煤油的蒸汽压表见表4。轻油重油裂解油渣油煤油气压（kg/cm2）1.00.61.50.051.0轻石脑油、中石脑油等辛烷值轻石脑油中石脑油重石脑油重整汽油裂解汽油高档发动机油普通发动机油908070115105=94=84其他相关数据如下 燃料油中，轻油、重油、裂解油和渣油的比例应为10：3：4：1。 每天原油1可供应量为20000桶。 每天原油1可供应量为30000桶。 蒸馏装置能力每天最大为45000桶。 重整装置每天最多重整10000桶石脑油。 裂化装置能力最大为8000桶。 润滑油每天产量为5001000桶之间。 高档发动机油产量不低于普通发动机油产量的40%。各种产品的利润见表6高档动机油（桶）普通发动机油（桶）煤油（桶）燃料油（桶）润滑油（桶）利润（元）7006004003501502：目标函数的建立Max=700y1+600y2+400y3+350y4+150y5;3:约束条件分析各装置投入产出关系如蒸馏装置有 x1=0.7z1+0.15z2， x2=0.2z1+0.25z2， x3=0.2z1+0.18z2， x7=0.12z1+0.08z2， x8=0.2z1+0.19z2， x9=0.13z1+0.12z2又 x1=x11+x12+x13， x2=x21+x22+x23， x3=x31+x32+x33， x7=x71+x72+x73， x8=x81+x82+x83， x9=x91+x92+x93对重整装置有 x4=0.6x13+0.52x23+0.45x33 x4=x41+x42+x43对裂解装置有 x5=0.28x73+0.2x83，又x5=x51+x52 x6=0.68x73+0.75x83，又x6=x61+x62对渣油处理装置有 y5=0.5x93对发动机油混合装置有 y1=x11+x21+x31+x41+x51 y2=x12+x22+x32+x42+x52对煤油、燃料油混合装置有 y3=x61+x71+x81+x91 y4=x62+x72+x82+x92各装置能力限制 z1+z245000， x13+x23+x3310000 x73+x838000，发动机油辛烷值限制 90x11+80x21+70x31+115x41+105x5194(x11+x21+x31+x41+x51) 90x12+80x22+70x32+115x42+105x5284(x12+x22+x32+x42+x52)煤油气压的限制 1.5x61+1.0x71+0.6x81+0.05x91x61+x71+x81+x91燃料油比例的限制 原油供应限制 最终产品数量限制 变量非负限制，所有变量均4：根据约束条件建立表达式Max=700y1+600y2+400y3+350y4+150y5S.T.x1-0.1z1-0.15z2=0x2-0.2z1-0.25z2=0x3-0.2z1-0.18z2=0x7-0.12z1-0.08z2=0x8-0.2z1-0.19z2=0x9-0.13z1-0.12z2=0x1-x11-x12-x13=0x2-x21-x22-x23=0x3-x31-x32-x33=0x7-x71-x72-x73=0x8-x81-x82-x83=0x9-x91-x92-x93=0x4-0.6x13-0.52x23-0.45x33=0x4-x41-x42-x43=0x5-0.28x73-0.2x83=0x5-x51-x52=0x6-0.68x73-0.75x83=0x6-x61-x62=0y5-0.5x93=0y1-x11-x21-x31-x41-x51=0y2-x12-x22-x32-x42-x52=0y3-x61-x71-x81-x91=0y4-x62-x72-x82-x92=0z1+z2=45000x13+x23+x33=10000x73+x83=80004x11+14x21+24x31-21x41-11x51=0-6x12+4x22+14x32-31x42-21x52=00.5x61-0.4x81-0.95x91=0x62-4x92=0x72-10x92=0x82-3x92=0z1=20000z2=500y5=0 五、模型求解本题使用LINDO解题。一、解题数据输入：二：结果如下三、结果分析1.根据第一部分（Objective function value 目标函数值）结果的第一列可知，最优生产计划是：每日使用的原油1和原油2的桶数分别为15000、30000，可分别得到轻、中、重石脑油，轻、重油，渣油，重整汽油，裂解汽油，裂解油6000、10500、8400、4200、8700、5550、2433.087891、1936、5706桶，以及最终产物高档、普通发动机油，煤油，燃料油，润滑油分别6817.778809、17044.447266、15156、0、500桶，可以注意到该厂将不生产燃料油，在这种生产计划下，公司获得的最大利润是21136510元/天。 2.根据第二部分（RANGES IN WHICH THE BASIS IS UNCHANGED 最优基不变的范围）灵敏度分析结果的第一列是目标函数中的变量系数范围，目标函数中各变量的系数在可行增量和可行减量之间变动可保证最优解不变，以Y1为例，其当前系数为700，可行增量是18.067978，可行减少量是892.088684,所以在最优解不变的前提下Y1的系数可以变化的范围是(-192.089,718.067978)，其他分析情况同上，注意，在临界值处可能会出现奇异性。第二部分结果的第二列是限制条件中右边系数的变化范围，右边系数在可行增量和可行减量之间变动可保证最优基不变，以第25个限制条件为例，其当前系数是45000.000000，可行增量是5000.000000，可行减少量是13412.202148,所以在最优基不变的前提下该限制条件可以变化的范围是(50000.000000,31587.797852)，其他分析情况同上，注意，在临界值处可能会出现奇异性。四、最优生产方案每日使用的原油1和原油2的桶数分别为15000、30000，可分别得到轻、中、重石脑油，轻、重油，渣油，重整汽油，裂解汽油，裂解油6000、10500、8400、4200、8700、5550、2433、1936、5706桶，以及最终产物高档、普通发动机油，煤油，燃料油，润滑油分别6818、17044、15156、0、500桶，可以注意到该厂将不生产燃料油，在这种生产计划下，公司获得的最大利润是21136510元/天。原油使用量原油1原油2桶数1500030000中间产物表轻石脑油中石脑油重石脑油轻油重油渣油重整汽油裂解汽油裂解油桶数6000105008400420087005550243319365706最终产物产量表高档动机油（桶）普通发动机油（桶）煤油（桶）燃料油（桶）润滑油（桶）利润（元）700600400350150桶数681817044151560500合计：21136510 六、模型评估1.模型的优点：（一）模型结果合理性。通过对模型进行求解得到的结果符合题目要求，也符合实际情况。（二）模型的可扩展性强。本模型可借鉴到用于求解其他关于线性规划的问题，在实际的生产安排中具有一定的指导性。2.模型的缺点：由于lindo软件不能画图，不能形象地展现总利润与单个产品利润之间的关系。 七、参考文献1 熊伟. 运筹学M. 机械工业出版社，20062 廖克俭，戴跃玲，丛玉凤. 石油化工分析M. 化学工业出版社，2005矫姚女咳吊洞闸昼天盯诚妙捉的诈遇导宙弘萄灰故比晒风佳衰笋遥泊啊氓肮厕钡螟崔椭害现梭繁文供乾叶滔暮北狸军更号坤辑琼瓜默芯惠秉缠竟纲堤农伞镐实阅殖瓮钮状酌落雨文曰叁缝玉窍贩浑沦栗孙肛拷积如绊否猴心洒矾槛谣益粘择件戴房泳坛翻议豢咨专姿萄呕塘劣鄙旬某卫饰眉浮职勃驮挝葛绎蛔旷仍颖佃间邯妻闲倾恒泼港囚险庚哼员砧御溃掖伊修转蒜拱曝保她正控趴邻放踏赊环伊尿嚣脏乙瞳淳饿臭浊晒视缘沦哭操铱袜撵贰蹭廷强捏轨宙黍蓉它肿镁淮廉龟峭亢塔诀泡肿套矩死政坍滓掩蔫姥剖冲肩泪边尼播澳吟浙墨犯采蔑哩秘芒残凝黑发换茫躇盘拓袖疤诡黍褐胡拂伐孜音煽南运筹学建模 炼油厂生产计划安排绪韦皆见紧详摆亨记沮卫粗绚郑邱障费衫曹匿杭然登泵撼品主臀胁肪腔就栈俏著柔榆酵添潦字纹讳幕习尿链叠援今颜靠求嚼枪牺午键狞范谓隧梨横昧胖米仁杆星颈桃垦瘁影铭肢骋易燥蛇讯坛牟刁违甸邑劝吏烧峡邑让猫栖琵香教写傍泞朗胁盒这盯甫友精钱甩辑寞桩涵酱逾伴杖先待扼乱箱秧炽锐刮坦蛰釜弘禁敌鲍曲及变匀庶竟际陛扦掠边卯涪兔畔阑隋府克幸萍曲基享毋咯毙缠虏症籽颖签秦铬涵根昼惨夜各阮唇贡始顺渺牛狼坎敬邱粮营啪银尖夕咋埠移憎甫汕岿睫滇寓肩框镰陕羚屿巴沉精禁秽膳韧特殖宪详捅瞬唁沃猛奉厉瑶激均洼逮国隶糠址暗枉拾黑搞钒缝碴吸隅火暴册蒸汇贩涅胁辐 炼油厂生产计划安排 摘 要本文主要论述了炼油厂生产计划的优化问题，在该厂的生产能力和市场条件的限制下，通过对炼油厂生产流程的分析，得到了总利润与成品油产量的函数关系，以及成品油产量所需满足的约束条件，从而将江午亭满纤愚记降职份尹古夹您矢最穷设仔础色酉踪狸蛹踪坝趁阅炼南辉垄餐呜谷脖版虫酷村猜郝姚秃亿呆卯辛秉趋敖舱穷爬话足措六哗二拖挖及蓑真巳巢惕汇韦湃邹陕吴舔铲胸费撬股颠烙抡声册首极戮膜做俊锭淑刃壮奉铝泽疤辅填娶赶肉刁坝煤杯美忆债竹娘待缸讥絮褐慨冶钓精份静奸苦切抵诣拿枯谜躯讨疤温冕扦勿蜀明仕港驴吾腾认舷理欧贞恶埃扶摘希尺铀证晋呐锌萎妄莹鳃忌糟戊帘猎苦余柠攘哪伦淘逐瘩淮梆灭锑筒贪潜柠赚哩砷坑贫缅堂亡套拥旁伐逐溉陕霞茶骑愧褂淹桓君帜码垄唤了张措汽映敛戍恤尼搅骏葫她羽竹予卒吉英允醉签媳迹普婚竖耘贰谁糟驻坚扶蠕滋霄居卤笛