分析与决策物流技术2007年第26卷第11期(总第182期)种新型煤炭物流节点“煤炭超市’'的生产计划建模Production Optimized Model for a New Coal Logistics Node- - "Coal Supermarket'孙云峰,王国华SUN Yun-feng, WANG Guo-hua(北京科技大学物流 工程系，北京100083)(Dept. ofLogistics Engineering, Bejing University of Science & Technology, Beiying 100083, China)摘要]对中国煤炭物流现状及“煤炭超市”这-新型的煤炭单- -煤源煤种,但企业 为降低成本不得不采用锅炉设计及校核物流节点进行了综合分析。改进了现有的配煤方案优化模型,在煤种以外的其它多处煤源的不同煤种。由于各煤种的品质差此基础上,建立了充分考虑到煤炎超市生产实际的煤炭超市生产异,导致锅炉工作不稳定,甚至熄火。于是,各企业不得不长期优化模型.并对模型的求解结果进行了细致分析,以此指导煤炭准备重油，作为辅助燃料以备应急,由此增加了生产成本,形成超市的生产安排。[关键词煤炭超市;动力配煤:配煤方案优化模型;遗传算法;生“被动就餐”的状况。(2)煤、电价格之争。近年来随着电力紧缺的加剧,燃煤机产优化模型组急剧增长，合同电煤价格与煤炭的市场价差也在逐年加大，[中團分类号]F224;F407.21[文献标识码]A实际市场煤炭价格大大超过电煤供应价格煤电价格矛盾日益|文章编号]1005- 152(2007)11-0094 -03突出。Abstract:The paper analyzes the current situation of China coal(3)资金占用量大。因煤炭运输多由公路铁路、港口和航logistics and the new coal logistics node -- 'coal supemarket', estab-运企业按区段承担,其衔接过程中易出问题。又因煤质等方面lishes the production opimized model of coal supermarket and discuss-es on the results of the model solution.原因,煤炭客户间难以调节- -时之余缺,故为安全起见，客户必Keywords:coal supermarket; power coal ditribution; optimized然增大各自的煤炭储量。这既占用了大量资金,又增加了管理model of coal distribution; genetic algorithm; production optimized费用,最终也增加了用电客户的成本。model以上这些存在的问题都使组建煤炭超市”这种新型的煤炭物流体系成为可能或者必然。“煤炭超市”理念借鉴了现代大型综合超市品种齐全、便利.- -站购齐的理念,以连锁的方式经1引言营、发展,通过对上游资源的有效整合,构建功能强大的煤炭供应链,实现规模化,并有效地降低成本。综合应用先进的配煤技根据《中国统计年鉴(2006)》数据,2005年中国的煤炭基术,通过科学地控制,将目前市场上利用率低的次质煤与优质础储量为3 326.4亿吨。中国动力煤储量主要分布于华北和西煤,严格按照用户的锅炉工作指标进行均匀混配,确保达到锅北,分别占全国的46%和38%。资源分布的不均衡性,导致了炉工作要求,打破“被动就餐”的局面。中国长期以来的西煤东运、北煤南运格局,煤炭资源的计划分配和水陆联运的运输方式,曾在国民经济运行中发挥了重要作2 配煤理论及工艺用。但随着市场经济的进一步发展,特别是物流理论及电子商务的普遍应用.传统的运作模式已受到冲击,具体表现在以下中国煤化工求,将若干不同种类不几个方面: .同性:1.HCNMH(我的混合煤，是一种人为(1)煤质的不稳定性。电力企业锅炉的原始设计参照的是加 工而成的制煤种。其基个原理定利用不同煤种各自组成成-94-孙云峰，等:-种新型煤炭物流节点-“煤炭超市”的生产计划建模分析与决策分物理和化学性质的差异,相互取长补矩,使最终配出的混合用n种原料煤配制的混煤的第w个技术指标就必须在A. 与.煤在性能指标上达到最佳状态,以满足用户对煤质的质量要B.之间,即求。配煤1.艺流程如图I所示。B.≤ETyx(k)sA.，优质门原煤取样化验医煤分品种储们块煤外销②生产约束。设在计划期内第i种成品煤的订单需求为[企品郁饰分年1也S(k)，但是第j种原料煤只有H(k)r,所以,还必须附设- -个条件,厂劣质门来限制稀缺煤种的配比,即块煤粉碎X(k)≤H,(k)/s,(k)既然是动力配煤,那么n种原料煤的配比之和就必须正好在线控制系统一达到100%,即二x()10%C不线怕测了一-- [ NA由于煤炭超市的配煤1.艺的限制，某-种原料煤的配比不能太小,即医个或分客产储们x(k)2xm.图1配煤工艺流程圍3.1.3模型求解。对动力配煤优化模型寻优方法的研究，总的说来还没有实质性的突破。穷举法因为其算法简单,绝对收敛于3煤炭超市生产优化模型最优解的特点，目前仍被广泛应用,但是这种方法只适合于小规模的优化搜索.在配煤精度高.煤种多的情况下,穷举法的运煤炭超市作为煤炭供应链中的重要- -环。可以有效地整合算效率极其低下;文献[41采用MDOD法(混合离散变量优化设上:下游资源,以最低的成本来满足客户的需求,同时煤炎超市计进行优化配煤,该方法结合了“爬山”和“查点”的策略,在计作为-个企业.必须创造经济效益.所以作为煤炭超市的生产算效率上.较穷举法有较大改善但是它只能对掺配比例而不能优化模型应该遵循最大经济效益原则。煤炭超市采用的是按单对掺配煤种进行优化设计,并且其自身算法的缺陷导致其容易生产.随需而动的抗式生产方式。在建立生产优化模型之前,首陷入局部优解。先要得到每种成品煤的最优配煤方案,所以必须建立配煤方案遗传算法是具有“生成十检测"(generute and- ts)的迭代优化模型。过程的搜索算法,其主要特点是群体搜索策略和群体中个体之3.1改进配煤方 案优化模型间的信息交换.搜索不依赖于梯度信息.所以它的应用范闱非配煤方案优化模型的目标是从煤炎超市所有可供选择的常广泛,尤其适用于处理传统搜索方法难以解决的复杂和非线原料煤中选择2-4种来相配，使之满足客户需求的前提下.成性问题。所以本模型采用遗传算法进行寻优,主要导优内容设本最低。3.1.1目标丽数。假设生产第i种成品煤,有n种原料煤可供选①参数编码。本文采取实数编码方式。假设我们的原料煤榉,第j(=1,2,3. .. .n)种原料煤的成本价为C,其配比为x(),那种规模为30,按每4种单煤以1%的精度混煤为例,因此可以使用8位编码,如:么第i种成品煤的成本价为Ecx (k).追求其成本价最低，14.2.6. 18.15.22.34.29即这一串数字的前4个数表示掺混煤种的序号,后4个数表minC(k)=之c,x(k) 525..)示每种煤的配比(注意:后4个数之和为100)。②适应度雨数的设计。在配煤优化问题求解中,其目标是3.1.2约束条件求取费用丽数(混煤成本)g()的最小值。由于遗传算法中.适应①混煤煤化参数约束。假设有n种原料煤,要配制具有m度函数要比较排序并在此基础 l:计算选择概率.所以适应度雨个混煤煤化参数指标T的动力配煤,如第j种原料煤经过分析数的值要取非负值。在此,我们采用以下方法进行转换:出来的w12..m)个技术指标为Tpo又假设第j种原料煤f(x)=C -g(x)在动力配煤中的百分率为x.(),混煤的分析基水分Mad, 灰分中,Cn是一正的常数，一般取单煤库中单煤价格的最A.硫分S..发热量Qa等指标具有线性可加性P.，那么用n种.大值,以保证(x)的值为非负。中国煤化工束条件采取一种惩罚方原料煤配制的混煤的第w个技术指标则为2 T,x,(),如果适法(peCN MH己是设法对个体违背约束应第i种成品煤的第w个技术指标1:限为A.下限为B_那么条件品适应度两数设计中。这样,-一个约束优化问题就转化为-个附带考虑化价(eos)或惩罚-95-分析与决策物流技术2007年第26卷第11期(总第182期)(penalty的非约束优化问题"。济效益。我们原本的配煤优化问题可描述如下:第二种情况:若当j取任意值时.满足2 X(k)Q{(k)=H,(k).最小化:g(x)满足:b(x)≥0i-=,23,.*.n即没有剩余的原料煤, ,或当i取任意值时.满足Q(k)=S(k).即所其中x是一向量。有订单均完成,但2 Q{k})
