张树中:优化科学助力炼化企业节能增效

　　受国际金融市场急剧动荡、世界经济增长明显放缓的影响，国际油价大幅下跌。我国石油石化行业呈现增速明显放缓、价格急剧回落、效益大幅滑坡、经营逐渐困难的局面，未来行业发展形势不容乐观。在5月22-23日首届石油石化产业发展国际论坛上，来自行业内的专家学者纵论石油石化行业发展走向，为今后行业发展探路引航，以下是来自搜狐财经的现场报道。

　　张树中:优化科学助力炼化企业节能增效

　　张树中:香港中文大学系统工程与工程管理系教授、企业优化专家

　　张树中：大家上午好！我的题目是“优化科学助力炼化企业节能增效”，大概分三个部分：介绍一下目前优化技术在石油石化行业的应用；介绍一下现代优化技术在其他行业中应用的成功范例。

　　什么是优化？我认为包括几个方面：大自然之天性；世界运行之道；人世间的真谛；智慧者的选择；管理学的秘籍；成功者的本事。优化是一个非常复杂的概念，动态的、长期的、非线性的，甚至不是利己的这种，也有优化的成份在里面。我觉得更多的成功者都是不断在优化自己的人。当然这不是我做这个报告的主要内容，只是想提一个头，但优化是一个实实在在的东西。

　　优化模型，优化模型是“人造神喻”，以一叶见秋。这是什么意思呢？比如说近代的商人去做生意，哪天日子比较去做生意比较好？这是一个非常标准的优化模型，里面分两部分，比如说你要问神灵的话，你要告诉他你的目的，另外要了解你的有限资源。

　　并不是所有优化模型都可以解的，里面要有一些优化技术，那么什么是优化技术？目前工业生产中实现的中间产品自动控制、库存水平控制等，都是线性优化所解决的问题。在炼化生产的各个环节中都有既定条件下的最优化问题。当多方面的条件限制决定的选择的时候，就会出现大量的瓶颈。优化技术的发展其实非常快，20年前的情况跟20年后会完全不同，待会儿我会简单介绍一下这是个什么概念。

　　杨总花了很长时间调研石油和化工行业中应用的现状，我本人也研究了一些，在这里跟大家探讨一下。包括制造执行管理系统（MBES无）、石油化工建模系统（RPMS、PIMS等）。其实说优化技术和信息系统是联在一起的，而很多系统里面存在自然的成份在里面，包括生产调度、自动安全等等，凡是关于管理的优化应用这都是很自然的。

　　下面介绍一下石油和化工行业中优化的应用例子。包括原油采购方案计划优化，现在进口的原油品种繁多，性质不一，国内某公司加工过的进口原油就达40多种，轻质油与重质油之间的选择并不明确。效益测算，对一个企业而言，规模与效益并不是成简单的线性关系，量、本、利之间有一个最佳平衡点，当规模达到一定程度后，企业新增成本会增加，比较效益会下降。运用优化技术方便测算在一定条件下的最佳生产规模。

　　生产过程管理的技术，信息化技术包括MES、PIMS、PRMS、SIMSCI。我没有很多时间具体的讲这些软件是怎么应用，只是给大家简单介绍一下。管理、控制技术方面包括的信息化技术有DCS、APC等。

　　到此为止我基本上是把信息化技术和优化技术放在一起谈，过去都是以口头或者纸上写的形式进行管理的，效率比较低嘛，近代主要的效率提高就表现为把这些做到信息化。但实际上信息化跟优化在层次上还是不同的，我的总结是：功能+新+优化技术=现代企业智能管理技术。

　　情况大概是这样子，信息化就是企业的蛋白质，通过优化达到智能化，进而达到现代化。未来智能化的方向主要是为经营者提供更多的辅助决策方案，对约束条件测算更加精细，优化计算的全局性将更强。

　　下面讲第二部分，现代优化技术在其他行业中的应用范例。

　　优化技术应用不仅仅在石油和化工行业，更涉及到生产建设、国计民生的方方面面。任何解决需要决策的问题都是优化问题，包括：力学、材料科学、生命科学、信息科学、地学、交通。

　　下面我讲几个案例说明这一问题（PPT）。这是在石油和化工优化行业中属于领军人物的一个案例：商业信用卡的风险管理与决策研究。另外是中枢航线网络设计与枢纽港选址问题。中心辐射型物流运输与网络管理的普适模型，这种新算法的优点包括大规模、新丝路、理论上界。

　　咱们这几年供应链管理的研究发展是非常迅猛的，我相信发展的前途还是非常大。这是一些老师做的一些算法（PPT）。这是罗智泉教授做的数字无线通信技术，凸优化技术由于其好的性质在通信系统的设计中起着至关重要的作用，特别是一些现代优化的技术，比如二阶锥规划，几何规划和半定规划等。很多通信问题通过适当变换可以转化为二阶锥规划和半定规划，比如给定目标SINR下的下行通信系统的功率分撇问题。

　　通过我们的调研，优化在石油和化工行业中有很多成功的范例，但也有一些可以改进的地方。比如说现实生产中问题具有高度的复杂性，现有的技术的应用，很大程度上存在削足适履的问题，现有软件中建立的优化模式并不是真正反应实际的生产问题的，而是简单近似。客观描述现实问题的数字模型的建立需要很强的专业能力，所以就只能设计近似的简单模型，因此得到的解决方案存在很大的改进空间。客观反应生产过程实际生产情况的复杂模型的运算有很大难度，一般技术人员难以解决这样的问题。由于运算问题，和目前优化应用水平的局限，大多信息处理软件，包括国外大公司的石油行业专属软件都使用线性规划代替复杂问题的规划。

　　但也必须给大家一个信息，就是说20年来，从优化角度来看具有革命性的进展，但大家会感觉到在在优化领域是刮过一场大的“台风”的。这20年来，优化模型中，1万倍的100是来自于计算机技术的改进，另外100是来自于优化技术本身的改进。

　　我们的愿景是，也就是将来我们可以朝哪个方向走呢？以前的优化主要还是局限在技术层面上，从单一规模的优化转化多地区、大规模的优化，为什么把以前的东西分开呢？就是因为以前的技术不够，不分开没法解，而现在有了这个技术，那就要考虑更大型、集合型的优化方式。而有些问题的难度并不是在于它的大小，而是它的结构本身就很难，那么我们不应该简单的局限在简单性模型，而现在要转到解一些复杂型模型的阶段。

　　“道虽你，不行不至；事虽小，不为不成。” 我相信通过我们的交流，可能能发掘出一些具体、确确实实的问题，我有这个信心，就是说做优化的人可以为大家带来更好的服务、管理、效益，谢谢大家！