《系統(tǒng)工程 第6版》 課件 實例五 海洋石油后勤基地海智能排程系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

實例五：海洋石油后勤基地海智能排程系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用目錄1研究背景1.1公司定位1.2戰(zhàn)略背景1.3行業(yè)對標2問題分析2.1核心問題2.2現(xiàn)實問題2.3資源情況分析2.4問題分析2.5主要影響2.6問題小結(jié)3解決方案3.1解決思路3.2數(shù)字化信息采集3.3明確關(guān)鍵路徑3.4識別作業(yè)態(tài)勢3.5數(shù)學(xué)模型構(gòu)建3.6模型求解3.7輸出結(jié)果4預(yù)期效果4.1輸出對比4.2數(shù)據(jù)對比5推廣價值5.1經(jīng)濟效益5.2社會效益5.3推廣價值1研究背景1.1公司定位聯(lián)通陸地——海上生產(chǎn)供應(yīng)鏈的物流樞紐保障海上生產(chǎn)的核心要塞中國海油1.2戰(zhàn)略背景國家集團公司“找礦增儲”的資源保障戰(zhàn)略中國海油增儲上產(chǎn)“七年行動計劃”中海油物流公司改革轉(zhuǎn)型的十字路口“七年行動計劃”1.3行業(yè)對標港口類型貨物船只吞吐量數(shù)字化調(diào)度張家港港口件雜貨◆貿(mào)易物資

◆大批量

◆種類少◆萬噸級船只

◆物資單一6000萬噸作業(yè)鏈條數(shù)字化數(shù)字化調(diào)度海油惠州基地件雜貨◆海上生產(chǎn)用料

◆小批量

◆種類多◆三用工作船

◆物資多樣48萬噸作業(yè)鏈條部分數(shù)字化人工經(jīng)驗排程張家港數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用帶來管理決策精準高效，作業(yè)效率提升9.6%海油物流港對比人工經(jīng)驗排程，數(shù)字化能夠有效解決粗放式調(diào)度管理存在的問題VS2問題分析2.1核心問題：復(fù)雜任務(wù)調(diào)度8000+家供應(yīng)商200+海上作業(yè)平臺16萬種生產(chǎn)物資2.2現(xiàn)實問題各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)均創(chuàng)歷史新高，單靠傳統(tǒng)的人海戰(zhàn)術(shù)，就能提升作業(yè)時效嗎？↑24%↑26%↑17%↑

25.9%↑

36.5%↑

5.1萬噸2.3資源情況分析人機料法環(huán)班組名稱人數(shù)（人）機具名稱數(shù)量（EA）流通物料周轉(zhuǎn)量占比作業(yè)線名稱作業(yè)量占比場地名稱量化指標裝卸班組45叉車69MRO物資15%裝箱集港25%基地總面積100萬㎡倉儲班組39拖車12設(shè)備備件5%裝船作業(yè)30%辦公面積30萬㎡油庫班組26吊車12一般?；?%加油作業(yè)5%現(xiàn)場作業(yè)面積70萬㎡物料班組11門機4工業(yè)氣瓶5%輸灰作業(yè)5%庫房60個/9.8萬㎡堆場班組57高空作業(yè)車1化學(xué)藥劑5%接電作業(yè)3%港岸線長795延米叉車班組26

大宗料35%供水作業(yè)3%泊位9個拖車班組11

管材鋼材30%解系纜作業(yè)1%加油泊位2個/1-2號吊車班組11

放射源出庫1%裝卸船/加水泊位7個/3-9號門機班組6

放射源入庫1%輸漿泊位1個/8號碼頭班組30

卸船作業(yè)14%輸灰泊位6-7號/2個輸灰班組12

移泊作業(yè)12%堆場總面積37.2萬㎡理貨班組2

料棚6個/0.39萬㎡調(diào)度班組8

資源有限無法改變優(yōu)化重點人力資源：存在限制成本壓力問題機具資源：存在互斥與效率問題環(huán)境資源：客觀無法改變的事實2.4問題分析末端要因——人工經(jīng)驗排程2.5主要影響2.5主要影響要因主要影響：物資集港與裝卸船作業(yè)鏈條排程效率2.6問題小結(jié)多路徑多目標任務(wù)存在識別偏差識別偏差作業(yè)狀態(tài)關(guān)系與邏輯無法有效區(qū)分邏輯不清作業(yè)計劃常調(diào)整，船舶停泊等待時間長船舶作業(yè)等待久人工排程資源時常出現(xiàn)波峰波谷，利用率不高資源利用率低直接影響間接影響優(yōu)化方向明確關(guān)鍵路徑識別作業(yè)態(tài)勢優(yōu)化目標明確關(guān)鍵路徑識別作業(yè)態(tài)勢3解決方案3.1整體思路核心問題分解目標優(yōu)化方向理論應(yīng)用船舶等待時間最(時間維度)明確關(guān)鍵路徑(時間最優(yōu))工程網(wǎng)絡(luò)進度資源利用率最大(空間維度)識別作業(yè)態(tài)勢（空間最優(yōu)）PetriNet模型數(shù)學(xué)建模人工智能“環(huán)”——FCFS/LCFS/最早離港/最短作業(yè)原則“機”、“料”——資源均衡原則模型求解算法驗證多目標調(diào)度優(yōu)化模型遺傳算法求解預(yù)期輸出相對偏差對比算法迭代優(yōu)化船舶作業(yè)計劃圖設(shè)備設(shè)施作業(yè)計劃圖數(shù)字化信息采集智能排程系統(tǒng)構(gòu)建輸出計劃決策管理實現(xiàn)步驟3.2數(shù)字化信息采集基礎(chǔ)設(shè)施部署智能排程系統(tǒng)規(guī)劃3.2數(shù)字化信息采集智能排程系統(tǒng)規(guī)劃采用北斗定位技術(shù)及差分定位服務(wù)對人、機、材進行精準定位利用“電眼電腦”替代“人眼人腦”完成對作業(yè)動態(tài)記錄與識別通過5G+NB-IoT綜合組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)港口作業(yè)要素數(shù)據(jù)采集回傳數(shù)據(jù)中心3.3

明確關(guān)鍵路徑第一條路徑：1→2→3→4→7→8→9→13→14→15→16→17（11小時）第二條路徑：1→2→3→4→10→11→12→13→14→15→16→17（11.5小時）第三條路徑：1→5→13→14→15→16→17（9.5小時）第四條路徑：1→6→13→14→15→16→17（6.5小時）縮短關(guān)鍵路徑上的時效，即可實現(xiàn)船舶等待作業(yè)時間最短目標，達到時間最優(yōu)工程網(wǎng)絡(luò)進度3.4識別作業(yè)態(tài)勢物資集港作業(yè)卸船疏運作業(yè)裝船作業(yè)★Petri-Net模型：有效解決多節(jié)點、復(fù)雜系統(tǒng)、任務(wù)并發(fā)問題通過明確關(guān)鍵路徑上的作業(yè)動態(tài)關(guān)系與邏輯，求解資源利用空間最優(yōu)庫所含義變遷含義P1智能倉庫系統(tǒng)工作T1出庫開始P2出口堆場占用T2出庫結(jié)束P3裝箱系統(tǒng)工作T3裝箱開始P4出口堆場空閑T4裝箱結(jié)束P5裝箱系統(tǒng)空閑T5集貨車輛到達P6集運系統(tǒng)工作T6卸車開始P7出港堆場占用T7卸車結(jié)束P8裝船系統(tǒng)工作T8裝船開始P9集運系統(tǒng)空閑T9裝船結(jié)束P10裝船系統(tǒng)空閑T10出港船舶到達P11出港堆場空閑T11進港船舶到達P12出港船舶等待T12卸船開始P13進港船舶等待T13卸船結(jié)束P14卸船系統(tǒng)工作T14裝車開始P15進港堆場占用T15裝車結(jié)束P16疏運系統(tǒng)工作

P17疏運系統(tǒng)空閑

P18卸船系統(tǒng)空閑

P19進港堆場空閑

P0智能排程系統(tǒng)工作

3.5數(shù)學(xué)模型構(gòu)建集合：15個船舶集合B；作業(yè)集合S；船舶b作業(yè)集合BSb；泊位集合G；門機集合M；拖車集合T；叉車集合C；吊車集合F；作業(yè)s所需設(shè)備種類集合SV；作業(yè)s所需設(shè)備種類v可用設(shè)備集合Msv；加油泊位集合GB；輸漿泊位集合GC；輸灰泊位集合GD；裝卸泊位集合GE；加水泊位集合GF。

模型定義3.5數(shù)學(xué)模型構(gòu)建目標函數(shù)目標函數(shù)包含船舶靠泊等候時間最小和基地作業(yè)資源使用平衡率最大。其中，基地作業(yè)資源利用率最大轉(zhuǎn)變?yōu)槊總€設(shè)施或設(shè)備作業(yè)時長減去所有設(shè)施和設(shè)備作業(yè)時長平均值的絕對值求和，反應(yīng)資源利用平衡率，其值越小，表明資源利用越平衡。

基于資源均衡理論轉(zhuǎn)變3.5數(shù)學(xué)模型構(gòu)建約束條件

3.5數(shù)學(xué)模型構(gòu)建約束條件

3.6模型求解遺傳算法求解過程

3.7輸出結(jié)果船舶作業(yè)計劃圖設(shè)備作業(yè)計劃圖4預(yù)期效果4.1輸出對比資源充分利用作業(yè)量↑時間↓人工經(jīng)驗排程智能排程VS4.2數(shù)據(jù)對比時間：對比歷史最優(yōu)整體提升9%資源：有效工時整體提高37.98%作業(yè)時長平均作業(yè)時間整體減少35%↓35%關(guān)鍵路徑時長關(guān)鍵路徑時長縮短22%↓22%機具投入機具投入平均降低30%↓30%人員投入工人投入平均降低20%↓20%時間-作業(yè)時長空間-資源利用降低成本提高效率5推廣價值5.1經(jīng)濟效益當年可為客戶節(jié)省約1200萬船舶租賃費用注：船舶租金4250元/小時，選取2021年智能排程同等作業(yè)量下與2020年人工排程對比同等作業(yè)量減少作業(yè)等待時長約4545小時5.2社會效益同等作業(yè)量下柴油消耗減少46730kg汽油消耗減少1590kg21年上半年對比20年同期，基地生產(chǎn)用燃料減少計算根據(jù)石油化工生產(chǎn)業(yè)關(guān)于二氧化碳排放核算的標準計算日均減排1.63kg