炼油厂最优生产计划问题研究

摘要当前全球市场竞争越来越激烈，我国已经加入WTO，这给炼油企业带来各种挑战和机遇，炼油企业必须合理地选用各种优化方案，充分利用企业内外部可用资源，获取更好的经济效益，才能在激烈的竞争中立于不败之地。本论文主要研究炼油厂最优生产计划问题。根据不同工序得到的各种油产品在市场上的不同价格及生产过程由于各种因素的限制，定义变量并建立数学模型，运用线性规划方法，实现炼油企业的生产计划优化，并利用WinQSB2.0软件进行求解。通过分析求解提出新的生产计划在很大程度上可以提高炼油厂的利润，具有一定的理论价值。关键词：炼油企业，经济效益，最优生产计划，线性规划，WinQSB2.0软件目录1.1绪论………………31.1.1研究的背景…………………31.1.2研究的只要内容和目的……………………31.1.3研究的主要方法和思路……………………31.2理论方法的选择…………………31.2.1所研究问题的特点…………31.2.2拟采用的运筹理论方法的特点……………31.3模型的建立………………………41.3.1叙述问题……………………41.3.2变量的设定…………………51.3.3目标函数的建立……………51.3.4约束条件的建立……………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程序代码…………………11.4.4程序检验…………………1.5研究结论与总结…………………181.5.1研究结论…………………181.5.2总结………………………181.1绪论1.1.1研究的背景市场是瞬息万变的，如何对市场的变化作出快速的反应，如何在激烈的竞争中立于不败之地，如何选择原油，突出成本和效益，对市场变化做出敏捷、灵活的决策对于炼油企业变得尤为重要。本文主要讲述炼油企业在考虑整个市场和需求变化情况下进行的生产计划优化，运用线性规划方法，实现炼油企业的最优生产计划。1.1.2研究的主要内容与目的通过调查研究，本方案主要是如何进行炼油能使总盈利最大,如何科学合理地进行计划分配方案。以及初步掌握运筹学知识在管理问题中应用的基本方法步骤；巩固和加深对所学运筹学理论知识及方法的理解与掌握；锻炼从管理实践中提发崛炼问题，分析问题，选择建立运筹学模型，利用模型求解问题，并对问题的解进行分析与评价的综合应用能力；初步了解学术研究的基本方法与步骤，并通过设计报告的撰写，了解学术论文的写作方法。1.1.4研究的主要方法和思路主要研究方法为通过线性规划来求最优解的理论方法。通过对相关书刊，杂志，网络传播媒体和实地的调查，由统计学知识算出有关数据，再利用线性规划的有关知识建立运筹学模型，并利用计算机软件算出最优结果。1.2理论方法的选择1.2.1所研究问题的特点现实生活中,炼油问题的实用性随社会的发展进步而进一步得到长足发展,其意义变的更加重大,更因为其实用性而为人们所重视,而此方案的特点就是根据不同的油种类，采取不同的措施对整个优化方案产生影响，并且形成一定的线性关系。1.2.2拟采用的运筹学理论方法的特点线性规划是运筹学的重要分之之一,计算方法也比较成熟,应用也更加广泛和深入,也是运筹学中研究较早、发展较快、应用广泛、方法较成熟的一个重要分支,它是辅助们进行科学管理的一种数学方法.在经济管理、交通运输、工农业生产等经济活动中，提高经济效果是人们不可缺少的要求，而提高经济效果一般通过两种途径：一是技术方面的改进，二是生产组织与计划的改进.线性规划所研究的是：在一定条件下，合理安排人力物力等资源，使经济效果达到最好.1.3模型的建立1.3.1叙述问题中东蓝天企业是一家大型炼油厂，其炼油厂的工艺流程图如图1-1所示。炼油厂输入两种原油：原油1和原油2。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1-1，其中轻、中、重石脑油的辛烷值分别为90、80和70。石脑油部分直接用于发动机油混合，部分输入重整装置，得辛烷值为115的重整汽油。1桶轻、中、重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为0.6、0.52、0.45桶。蒸馏得到的轻油和重油，一部分直接用于煤油和燃料油的混合，一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油。裂解汽油的辛烷值为105。1桶轻油经裂解后得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。其中裂解汽油用于发动机油混合，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，或用于生产润滑油。1桶渣油经处理后可得0.5桶润滑油。混合成的高档发动机油的辛烷值应不低于94，普通的发动机油辛烷值不低于84。混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加权计算。规定煤油的气压不准超过1kg/cm2，而轻油、重油、裂解油和渣油的气压分别为1.0、0.6、1.5和0.05kg/cm2。而气压的计算按各混合成分的气压和比例线性加权计算。燃料油中，轻油、重油、裂解油和渣油的比例应为10:3:4:1。已知该厂每天可供原油1为20000桶，原油2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，裂化装置能力每天最大为8000桶。润滑油每天产量就在500～1000桶之间，高档发动机油产量应不低于普通发动机油的40%。又知最终产品的利润（元/桶）分别为：高档发动机油700，普通发动机油600，煤油400，燃料油350，润滑油150，试为该炼油厂制定一个使总盈利为最大的计划。1.3.2变量的设定根据所研究的实际问题，建模过程中设计的变量如下：设润滑油每天的产量x0桶；每天生成高档发动机油的轻石脑油x1桶,中石脑油x2桶,重石脑油x3桶,重整汽油x4桶，裂解汽油x5桶；每天生成普通发动机油的轻石脑油x6桶,中石脑油x7桶,重石脑油x8桶,重整汽油x9桶,裂解汽油x10桶；每天产出的煤油的轻油x11桶，重油x12桶，裂解油x13桶，渣油x14桶；每天产出的燃料油的轻油x15桶，重油x16桶，裂解油x17桶，渣油x18桶。设原油1，x19桶，原油2，x20桶，重整装配消耗的轻石脑油x21桶，中石脑油x22桶，重石脑油x23桶，轻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,用于制造润滑油的渣油量x26桶。1.3.3目标函数的建立该问题的目标为总盈利最大，所以设总盈利函数为maxz,则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约束条件的建立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解的分析使该炼油厂制定一个使总盈利最大。最大利润为21136513.48，每一个约束值单位为桶，每天需要原油1,15000桶，原油2,30000桶。混合成的高档发动机油3817.77853、普通发动机油17044.44713、煤油15156、燃油-1.29342E-11、润滑油500.每天生产的高档发动机油中轻石脑油0、中石脑油3537.524455、重石脑油0、重整汽油1344.254398、裂解汽油1936；普通发动机油中轻石脑油6000、中石脑油69620475545、重石脑油2993.138156、重整汽油1088.833431、裂解汽油0；煤油中轻石脑由0、重石脑油4900、裂解汽油5706,渣油4550；燃油-4.40435E-12,重石脑油0、裂解汽油-4.31793E-12,渣油-3.45633E-13。经过蒸馏后，重整轻石脑油0、中石脑油0、重石脑油5406.861844、裂解的轻油4200、重油3800，渣油被处理1000桶.1.4.3程序代码#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该线性规划无最优解!\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;/*行号*/

l=q;/*列号*/

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;/*循环变量*/

intk;

printf("请输入方程组的系数矩阵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请输入初始基变量