分析與決策物流技術(shù)2007年第26卷第11期(總第182期)種新型煤炭物流節(jié)點“煤炭超市’'的生產(chǎn)計劃建模Production Optimized Model for a New Coal Logistics Node- - "Coal Supermarket'孫云峰,王國華SUN Yun-feng, WANG Guo-hua(北京科技大學(xué)物流 工程系，北京100083)(Dept. ofLogistics Engineering, Bejing University of Science & Technology, Beiying 100083, China)摘要]對中國煤炭物流現(xiàn)狀及“煤炭超市”這-新型的煤炭單- -煤源煤種,但企業(yè) 為降低成本不得不采用鍋爐設(shè)計及校核物流節(jié)點進(jìn)行了綜合分析。改進(jìn)了現(xiàn)有的配煤方案優(yōu)化模型,在煤種以外的其它多處煤源的不同煤種。由于各煤種的品質(zhì)差此基礎(chǔ)上,建立了充分考慮到煤炎超市生產(chǎn)實際的煤炭超市生產(chǎn)異,導(dǎo)致鍋爐工作不穩(wěn)定,甚至熄火。于是,各企業(yè)不得不長期優(yōu)化模型.并對模型的求解結(jié)果進(jìn)行了細(xì)致分析,以此指導(dǎo)煤炭準(zhǔn)備重油，作為輔助燃料以備應(yīng)急,由此增加了生產(chǎn)成本,形成超市的生產(chǎn)安排。[關(guān)鍵詞煤炭超市;動力配煤:配煤方案優(yōu)化模型;遺傳算法;生“被動就餐”的狀況。(2)煤、電價格之爭。近年來隨著電力緊缺的加劇,燃煤機(jī)產(chǎn)優(yōu)化模型組急劇增長，合同電煤價格與煤炭的市場價差也在逐年加大，[中團(tuán)分類號]F224;F407.21[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A實際市場煤炭價格大大超過電煤供應(yīng)價格煤電價格矛盾日益|文章編號]1005- 152(2007)11-0094 -03突出。Abstract:The paper analyzes the current situation of China coal(3)資金占用量大。因煤炭運輸多由公路鐵路、港口和航logistics and the new coal logistics node -- 'coal supemarket', estab-運企業(yè)按區(qū)段承擔(dān),其銜接過程中易出問題。又因煤質(zhì)等方面lishes the production opimized model of coal supermarket and discuss-es on the results of the model solution.原因,煤炭客戶間難以調(diào)節(jié)- -時之余缺,故為安全起見，客戶必Keywords:coal supermarket; power coal ditribution; optimized然增大各自的煤炭儲量。這既占用了大量資金,又增加了管理model of coal distribution; genetic algorithm; production optimized費用,最終也增加了用電客戶的成本。model以上這些存在的問題都使組建煤炭超市”這種新型的煤炭物流體系成為可能或者必然?！懊禾砍小崩砟罱梃b了現(xiàn)代大型綜合超市品種齊全、便利.- -站購齊的理念,以連鎖的方式經(jīng)1引言營、發(fā)展,通過對上游資源的有效整合,構(gòu)建功能強(qiáng)大的煤炭供應(yīng)鏈,實現(xiàn)規(guī)?；?并有效地降低成本。綜合應(yīng)用先進(jìn)的配煤技根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒(2006)》數(shù)據(jù),2005年中國的煤炭基術(shù),通過科學(xué)地控制,將目前市場上利用率低的次質(zhì)煤與優(yōu)質(zhì)礎(chǔ)儲量為3 326.4億噸。中國動力煤儲量主要分布于華北和西煤,嚴(yán)格按照用戶的鍋爐工作指標(biāo)進(jìn)行均勻混配,確保達(dá)到鍋北,分別占全國的46%和38%。資源分布的不均衡性,導(dǎo)致了爐工作要求,打破“被動就餐”的局面。中國長期以來的西煤東運、北煤南運格局,煤炭資源的計劃分配和水陸聯(lián)運的運輸方式,曾在國民經(jīng)濟(jì)運行中發(fā)揮了重要作2 配煤理論及工藝用。但隨著市場經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展,特別是物流理論及電子商務(wù)的普遍應(yīng)用.傳統(tǒng)的運作模式已受到?jīng)_擊,具體表現(xiàn)在以下中國煤化工求,將若干不同種類不幾個方面: .同性:1.HCNMH(我的混合煤，是一種人為(1)煤質(zhì)的不穩(wěn)定性。電力企業(yè)鍋爐的原始設(shè)計參照的是加 工而成的制煤種。其基個原理定利用不同煤種各自組成成-94-孫云峰，等:-種新型煤炭物流節(jié)點-“煤炭超市”的生產(chǎn)計劃建模分析與決策分物理和化學(xué)性質(zhì)的差異,相互取長補(bǔ)矩,使最終配出的混合用n種原料煤配制的混煤的第w個技術(shù)指標(biāo)就必須在A. 與.煤在性能指標(biāo)上達(dá)到最佳狀態(tài),以滿足用戶對煤質(zhì)的質(zhì)量要B.之間,即求。配煤1.藝流程如圖I所示。B.≤ETyx(k)sA.，優(yōu)質(zhì)門原煤取樣化驗醫(yī)煤分品種儲們塊煤外銷②生產(chǎn)約束。設(shè)在計劃期內(nèi)第i種成品煤的訂單需求為[企品郁飾分年1也S(k)，但是第j種原料煤只有H(k)r,所以,還必須附設(shè)- -個條件,廠劣質(zhì)門來限制稀缺煤種的配比,即塊煤粉碎X(k)≤H,(k)/s,(k)既然是動力配煤,那么n種原料煤的配比之和就必須正好在線控制系統(tǒng)一達(dá)到100%,即二x()10%C不線怕測了一-- [ NA由于煤炭超市的配煤1.藝的限制，某-種原料煤的配比不能太小,即醫(yī)個或分客產(chǎn)儲們x(k)2xm.圖1配煤工藝流程圍3.1.3模型求解。對動力配煤優(yōu)化模型尋優(yōu)方法的研究，總的說來還沒有實質(zhì)性的突破。窮舉法因為其算法簡單,絕對收斂于3煤炭超市生產(chǎn)優(yōu)化模型最優(yōu)解的特點，目前仍被廣泛應(yīng)用,但是這種方法只適合于小規(guī)模的優(yōu)化搜索.在配煤精度高.煤種多的情況下,窮舉法的運煤炭超市作為煤炭供應(yīng)鏈中的重要- -環(huán)?？梢杂行У卣纤阈蕵O其低下;文獻(xiàn)[41采用MDOD法(混合離散變量優(yōu)化設(shè)上:下游資源,以最低的成本來滿足客戶的需求,同時煤炎超市計進(jìn)行優(yōu)化配煤,該方法結(jié)合了“爬山”和“查點”的策略,在計作為-個企業(yè).必須創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益.所以作為煤炭超市的生產(chǎn)算效率上.較窮舉法有較大改善但是它只能對摻配比例而不能優(yōu)化模型應(yīng)該遵循最大經(jīng)濟(jì)效益原則。煤炭超市采用的是按單對摻配煤種進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,并且其自身算法的缺陷導(dǎo)致其容易生產(chǎn).隨需而動的抗式生產(chǎn)方式。在建立生產(chǎn)優(yōu)化模型之前,首陷入局部優(yōu)解。先要得到每種成品煤的最優(yōu)配煤方案,所以必須建立配煤方案遺傳算法是具有“生成十檢測"(generute and- ts)的迭代優(yōu)化模型。過程的搜索算法,其主要特點是群體搜索策略和群體中個體之3.1改進(jìn)配煤方 案優(yōu)化模型間的信息交換.搜索不依賴于梯度信息.所以它的應(yīng)用范闈非配煤方案優(yōu)化模型的目標(biāo)是從煤炎超市所有可供選擇的常廣泛,尤其適用于處理傳統(tǒng)搜索方法難以解決的復(fù)雜和非線原料煤中選擇2-4種來相配，使之滿足客戶需求的前提下.成性問題。所以本模型采用遺傳算法進(jìn)行尋優(yōu),主要導(dǎo)優(yōu)內(nèi)容設(shè)本最低。3.1.1目標(biāo)麗數(shù)。假設(shè)生產(chǎn)第i種成品煤,有n種原料煤可供選①參數(shù)編碼。本文采取實數(shù)編碼方式。假設(shè)我們的原料煤櫸,第j(=1,2,3. .. .n)種原料煤的成本價為C,其配比為x(),那種規(guī)模為30,按每4種單煤以1%的精度混煤為例,因此可以使用8位編碼,如:么第i種成品煤的成本價為Ecx (k).追求其成本價最低，14.2.6. 18.15.22.34.29即這一串?dāng)?shù)字的前4個數(shù)表示摻混煤種的序號,后4個數(shù)表minC(k)=之c,x(k) 525..)示每種煤的配比(注意:后4個數(shù)之和為100)。②適應(yīng)度雨數(shù)的設(shè)計。在配煤優(yōu)化問題求解中,其目標(biāo)是3.1.2約束條件求取費用麗數(shù)(混煤成本)g()的最小值。由于遺傳算法中.適應(yīng)①混煤煤化參數(shù)約束。假設(shè)有n種原料煤,要配制具有m度函數(shù)要比較排序并在此基礎(chǔ) l:計算選擇概率.所以適應(yīng)度雨個混煤煤化參數(shù)指標(biāo)T的動力配煤,如第j種原料煤經(jīng)過分析數(shù)的值要取非負(fù)值。在此,我們采用以下方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換:出來的w12..m)個技術(shù)指標(biāo)為Tpo又假設(shè)第j種原料煤f(x)=C -g(x)在動力配煤中的百分率為x.(),混煤的分析基水分Mad, 灰分中,Cn是一正的常數(shù)，一般取單煤庫中單煤價格的最A(yù).硫分S..發(fā)熱量Qa等指標(biāo)具有線性可加性P.，那么用n種.大值,以保證(x)的值為非負(fù)。中國煤化工束條件采取一種懲罰方原料煤配制的混煤的第w個技術(shù)指標(biāo)則為2 T,x,(),如果適法(peCN MH己是設(shè)法對個體違背約束應(yīng)第i種成品煤的第w個技術(shù)指標(biāo)1:限為A.下限為B_那么條件品適應(yīng)度兩數(shù)設(shè)計中。這樣,-一個約束優(yōu)化問題就轉(zhuǎn)化為-個附帶考慮化價(eos)或懲罰-95-分析與決策物流技術(shù)2007年第26卷第11期(總第182期)(penalty的非約束優(yōu)化問題"。濟(jì)效益。我們原本的配煤優(yōu)化問題可描述如下:第二種情況:若當(dāng)j取任意值時.滿足2 X(k)Q{(k)=H,(k).最小化:g(x)滿足:b(x)≥0i-=,23,.*.n即沒有剩余的原料煤, ,或當(dāng)i取任意值時.滿足Q(k)=S(k).即所其中x是一向量。有訂單均完成,但2 Q{k})
