[发明专利]用于工业生产或制造设施的优化操作的系统和方法

说明书

说明

本发明涉及用于工业生产或制造设施的优化操作的生产规划系统，其包括生产调度单元，该生产调度单元设置成确定对于工业生产或制造设施的初始生产调度，并且涉及用于能量供应设施的能量供应规划的系统，其包括能量供应调度单元。本发明进一步涉及由生产规划系统执行的对应方法和用于能量供应规划的系统。

在现今的工业制造或生产设施中，通过应用所谓的生产管理系统而确保生产的优化操作。术语“工业制造设施”因此指通过分立制造来生产其产品的那些企业，其中这些产品例如是玩具、汽车、工具、医疗设备、计算机或移动电话。术语“工业生产设施”用于这样的企业，其属于应用连续生产过程来生产例如金属、纸张、塑料、化学品、医药品、食物和饮料的过程工业。在下面，术语制造和生产用作同义词。

生产管理系统（也称为制造智能系统）通常对生产厂的操作方提供关于不同优化目标（例如资源效率、反应时间和产品质量）来优化工厂操作的可能性。具有优化功能性的已知生产管理系统是例如ABB的协作生产管理（CPM）方案。

未来，资源效率的特定优化目标将变得越来越重要，特别是关于能量效率方面。因此，关于最小化能量需求或可用能源的最佳使用而优化制造过程的方面越来越成为焦点。

在WO 03/056480 A2中，公开用于生产过程的动态、基于模型的规划和优化的系统。其中，在第一步骤，第一生产规划基于关于可用资源（其包括原材料和能源）的信息而自动产生。该第一生产规划在第二步骤关于生产目标而优化。在可用资源的未预期变化的情况下，优化生产规划然后可适应于这些变化。

也就是说，WO 03/056480 A2的生产规划系统在产生第一生产规划（其是非优化长期生产规划）时使用关于预期可用能源的信息。在在该长期规划随后关于生产目标而优化后，生产规划系统仅对状态信息作出反应并且在出现未预期的变化的情况下相应适应性地修改短期生产规划。这样的短期重新规划因为可用于对未预期改变作出反应的极少时间不容许对于最佳响应所必需的所有适应性修改而通常是次优的。因此，生产率减小。

使生产规划适应于能源（energy resource）可用性的问题也在PCT/EP2011/004954中处理。其中，提出增加利用可再生能源的观点，这导致与可用能量的量的日益增加的时间依赖性的变化所关联的所谓的智能网的当前可观察的扩展。在PCT/EP2011/004954中，生产规划系统关于两个目标来优化生产规划：能量的可用性和能量消耗。这采用协调的方式进行。之后关于总优化目标来评价两个优化结果。

在能量供应方的一方，可用能量的量的变化的问题采用不同的方式来处理。对于在观察到能量短缺时的那些时期的一个方案是例如通知客户关于电消耗阈值并且通过如果在给定时期期间未遵循阈值则中断对客户的供电来实施该阈值，如在WO 2009/063397 A2中描述的。在关于客户方的生产或制造设施的情况下，该方法导致在能量短缺时间期间不希望的生产下降或甚至停止，从而导致产量和设施的生产率下降。

另一个方案是使用由能量消费方交付的消耗预测使得能量供应方可在生产要求的能量之前规划以适应于这些预测，其中通过开启或切断适合数量的电厂而改变能量生产。这例如在ABB Review 3/2005由Jaakko Junttila和Marja-Liisa Parkkinen的“Networking”中描述。在文章中，提出的能量供应方同时是生产现场打印纸张的操作方。能量消耗预测从如由生产规划系统规划的生产级别和速率得到。在下一个步骤，能源选择成与随时间变化的能量消耗匹配，并且在可用内部能量的量不充足的情况下，从外部供应方购买能量。另一方面，向外部合作方销售任何过剩能量。

本发明的目的是改进用于关于能源可用性来管理和优化工业生产或制造设施的操作的已知系统和方法。

该目的由根据独立权利要求的用于工业生产或制造设施的优化操作的生产规划系统和用于能量供应设施的能量供应规划的系统以及对应方法来实现。

根据本发明的生产规划系统和用于能量供应规划的系统的主要特征是两者都设置成通过与相应的另一系统交互且相互交换调度信息并且通过在规划相应调度期间考虑接收的调度信息而分别确定生产调度和能量供应调度。

本发明还涵盖由生产规划系统和用于能量供应规划的系统执行的对应方法。

术语“生产调度”在这里用于时间依赖性的规划或时间表，其至少限定何时、什么种类和多少量的资源、人员和设备要在工业生产或制造设施的操作中使用。另外，它可以进一步例如关于资源、人员和设备要采用什么方式被使用来进行规定。