基于excel规划求解器的配煤比优化尝试

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科技视界近二十年来,炼铁高炉日趋大型化,冶炼强度的提高、焦比和能耗的降低,对冶金焦质量也提出了更高的要求。而冶金焦的质量除与所采用的炼焦工艺有关外,主要取决于炼焦用煤的质量。而随着钢铁行业生产规模的不断扩大,原本不足的炼焦煤资源就显得更为奇缺,在原料的卖方市场状况下,如何最大程度地利用好现有资源,既保证质量、又控制好成本,就成为炼焦企业共同面对的课题。八钢也不例外,随着炼铁产能的不断扩大,对焦煤的质和量的要求也越来越高,而不同的煤种又有着不同的性质,同时由于地域劣势,其配入量一定程度上还受运输条件的限制,为了尽量满足高炉提出的焦炭质量要求,并最大程度地降低配煤成本,就需要不断地对现行的配比作优化尝试。
1线性规划简介
线性规划是运筹学中研究较早,理论和算法比较成熟的重要分支之一,它主要研究在线性等式(或不等式)的限制条件下,使某一线性目标函数取得最大值(或最小值)的问题。
一些常见的带有电子表格的软件,如Excel,lotus1-2-3等,均有内置的线性规划求解功能。Excel 的规划求解功能较为强大,可以轻松实现对有多个决策变量的线性规划问题的求解,回避了用线性规划专业软件求解时对操作者的专业要求,同时也克服了笔算的缺点,其操作方法简单、方便、快捷,大大提高了计算的效率和准确性。
2问题的提出
八钢焦化分厂负责将各种不同性质的炼焦煤配合起来炼制高炉炼铁所需的焦炭,因不同的煤种有着不同的性质,需要合理搭配使用,以便充分发挥各种煤的特性,同时由于资源有限,其配入量也有一定的限制,以目前生产配比为例,共有七种煤参与配煤炼焦,其主要指标参数如表1:
表1
炉用焦炭对配合煤的要求:
灰分小于9.6%,挥发份在22-28%之间,粘结指数大于80%,热态强度大于50%
资源对用量的限制:
疆外煤质优价高,供应紧张,因此,蒙古煤用量要小于15%,山西煤用量要小于30%,大武口煤量要小于35%,由于铁路运力有限,这些疆外煤总量不得超过80%。
为保证自有矿山煤矿的发展,必须使用一定量的自产炼焦煤,即1930煤和2130煤必须用到10%,而为使焦炭质量不受影响,气煤用量要控制在15%以下。
显然,在众多线性条件约束下,靠传统的人工计算很难评判高炉
提出的需求是否合理,也难以评价现行的配比方案是否是成本最优,可尝试借助Excel 的规划求解器做一个辅助参考。
3建模与处理
3.1决策变量
决策变量是问题中有待确定的未知因素,在本例中,将配比作为决策变量处理。3.2目标函数
目标函数是指对问题所追求的目标的数学描述。本例将成本最低作为目标函数。3.3约束条件
约束条件是指实现问题目标的限制因素。本例中将上述高炉的指标要求和资源限量作为约束条件。3.4规划求解
初次利用Excel 规划求解所得结果如图1。
由于受煤种配入量的限制,配合的其他指标均可满足焦炭需求,但热态强度仅为45%,未达到50%的标准,因此无有用解,但与实际生产所用的配比对比看,热态强度仍提高了3个百分点,但代价是多付出每吨22元的成本。配比分别为:
2
图1规划求解初次结果
显然,在现有的资源条件下,要想满足高炉提出的质量指标要求,是不现实的,Excel 的规划求解系统会自动将性价比最差的两个煤种配量置为零,以最大程度地接近目标值。
将热态强度要求由50%降为40%,再次求解,所得结果如图2。这次,由于降低了质量标准,系统自动判断2130煤和山西煤性价比最低,并提示到一解,满足所有约束和最优状况,成本为1212元/吨。
基于Excel 规划求解器的配煤比优化尝试
牛鸿燕
(宝钢集团八钢公司炼铁分公司,新疆乌鲁木齐830022)
【摘要】本文介绍了利用Excel 规划求解器在多约束条件下的目标优化实践,对应用过程进行了阐述,研究了优化设计中的主要数学模型,通过应用尝试说明了规划求解的作用和效果。应用表明:利用Excel 规划求解器可快速进行计算,使配比得到优化,更有利于质量和成本的精确控制,最终实现生产过程的科学管理。
【关键词】Excel 规划求解器;配煤比;优化名称1930煤2130煤大武口青海蒙古气煤山西灰分(%)7.511.7210.68  6.47
9.35
6.77
8.66
挥发份(%)25.617.8624.4525.1926.6739.4619.65粘结指数(%)100858372888677热态强度(%)151952.740.663.91546配比(%)121033510525价格(元/吨)
1130
1236
1460
1260
1560
520
1420
作者简介院牛鸿燕(1972.7—),女,工业经济师。
名称1930煤2130煤大武口青海蒙古气煤山西实际配比(%)121033510525优化配比(%)
13
30
15
7
35
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界图2热态强度降低后的规划求解结果
4结论
本次尝试仅是对生产过程的一个简单模拟,可以结合实际对不同配比、不同质量要求的配煤炼焦方案开展成本优化的探索,以此反思由经验确定配比的合理性,从而为企业生产利润最大化寻求改进机会。
[责任编辑:杨扬
]
(上接第85页)师应积极启动体育机动课程,在选择最近的周四下午或周末安排补课,补课后上交补课单于学部教学办公室。每位任课教师每学期每个班级补课次数不少于4学时。2.4编写或定制适合我院实际的体育教材
教材内容要结合我院实际情况,紧扣课程的主要目标,把“健康第一”的指导思想作为选编教材和教学内容的基本出发点,建立以全面
发展学生身体素质,增强体质为主的教材体系。注重教材的科学性、实效性、趣味性和健身性。符合大学生的身心发展规律和兴趣爱好,有利于学生个性和能力的培养。
[责任编辑:王迎迎
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(上接第82页)深度融合
一是,建议省政府制定出台校企合作政策法规,明晰企业在职业技能人才培养中的社会责任,构建校企合作动力机制。鼓励个人和企业向职业学校捐赠资金、设备,在职业院校内建设生产实训车间和技术研发中心,支持职业院校举办实训、生产一体化企业,改善职业院校办学条件。企业接纳学生顶岗实习、校企共建实训基地、对学校进行捐助等,切实落实税收等方面的优惠政策。
二是,市政府制定出台校企合作实施办法,建立政府主导,部门、行会、企业和职业院校共同参与的校企合作协调指导工作机制。以校企合作服务中心为基础建立校企合作常设机构,充实人员力量,赋予更多职能,为校企合作提供优质服务。
三是,行业企业深度参与职业院校管理与教学,共同进行人才需
求预测、标准制定、教学实施、顶岗实习与推荐就业等。鼓励职业院校通过产品研发、技术攻关、工艺改进、咨询服务、生产承包等多种形式,主动寻校企一体化发展的切入点和突破口,促进校企间建立长效供需关系和“产学研”长效合作机制。
四是,加强学生实习指导与管理,全面开设职场体验课程。2012年8月,市教育局与歌尔声学公司携手合作,在生产线上开设职场体验课程,组织15所学校4176名学生陆续进厂,一边实习,一边学习。课程紧紧围绕学生体验中普遍存在的问题,用活生生的实践活动组织教学,3个月下来,学生的职业素养得到显著提高。学生受益,家长满意,企业与地方领导感谢“教育为地方经济发展立了头功”。
[责任编辑:王迎迎]
(上接第72页)对于艺术类大学生,一些高等院校仅是放慢了教学节奏,“讲得慢一点”。而放慢教学节奏可能导致完不成教学计划,出现“虎头蛇尾”的教学现象,一些重点内容也可能在这个过程中被忽视。艺术类大学生在大学英语的学习中缺少的更多是基础知识,因此更多基础知识的传授是必要的。教师应把英语的一些基础知识,包括语法、句法和基础词汇渗透到课堂教学当中。做到以学生的需求为中心,同时教师在课堂上要起到引导的作用。3.2根据观察学习理论安排课后活动
美国心理学家班杜拉提出的观察学习理论认为人类可以通过观察别人的行为来学习新的行为,而不需要凡事亲身体验。其中重要的一部分就是榜样的示范作用对学习的影响。因此,教师可以在课下组织工科学生、艺术类学生与英语水平较高的学生一起进行英语小组学习或英语角活动。通过榜样的力量介绍优秀的英语学习经验,或在一个相对自然的状态下示范英语的应用。在这样潜移默化的影响下,学生可以在无意识、放松的状态下获得英语学习的正确态度。而率先被影响的学生,其本身又会成为其他同学的榜样,有效的传播积极的学
习态度和科学的学习方法。
在高校英语教学中可以用到的方法比较多,以上提到的几点只是起到抛砖引玉的作用。要提高高校大学生的英语水平,不是一蹴而就的事情。需要教师做出更多的努力,从根本上解决英语教学中存在的
问题,制定出适合不同类型学生的教学计划,积极鼓励学生的微小进步,高校英语的发展必将会上升到一个新的高度。
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[责任编辑:王静]
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