《系統(tǒng)工程 第6版》 課件 實(shí)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(shí)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(duì)標(biāo)2問題分析2.1核心問題2.2現(xiàn)實(shí)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(shí)別作業(yè)態(tài)勢(shì)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(duì)比4.2數(shù)據(jù)對(duì)比5推廣價(jià)值5.1經(jīng)濟(jì)效益5.2社會(huì)效益5.3推廣價(jià)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(guó)海油1.2戰(zhàn)略背景國(guó)家集團(tuán)公司“找礦增儲(chǔ)”的資源保障戰(zhàn)略中國(guó)海油增儲(chǔ)上產(chǎn)“七年行動(dòng)計(jì)劃”中海油物流公司改革轉(zhuǎn)型的十字路口“七年行動(dòng)計(jì)劃”1.3行業(yè)對(duì)標(biāo)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(wàn)噸級(jí)船只

◆物資單一6000萬(wàn)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(wàn)噸作業(yè)鏈條部分?jǐn)?shù)字化人工經(jīng)驗(yàn)排程張家港數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)管理決策精準(zhǔn)高效，作業(yè)效率提升9.6%海油物流港對(duì)比人工經(jīng)驗(yàn)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(tái)16萬(wàn)種生產(chǎn)物資2.2現(xiàn)實(shí)問題各項(xiàng)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(shí)效嗎？↑24%↑26%↑17%↑

25.9%↑

36.5%↑

5.1萬(wàn)噸2.3資源情況分析人機(jī)料法環(huán)班組名稱人數(shù)（人）機(jī)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(chǎng)地名稱量化指標(biāo)裝卸班組45叉車69MRO物資15%裝箱集港25%基地總面積100萬(wàn)㎡倉(cāng)儲(chǔ)班組39拖車12設(shè)備備件5%裝船作業(yè)30%辦公面積30萬(wàn)㎡油庫(kù)班組26吊車12一般?；?%加油作業(yè)5%現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面積70萬(wàn)㎡物料班組11門機(jī)4工業(yè)氣瓶5%輸灰作業(yè)5%庫(kù)房60個(gè)/9.8萬(wàn)㎡堆場(chǎng)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(zhǎng)795延米叉車班組26

大宗料35%供水作業(yè)3%泊位9個(gè)拖車班組11

管材鋼材30%解系纜作業(yè)1%加油泊位2個(gè)/1-2號(hào)吊車班組11

放射源出庫(kù)1%裝卸船/加水泊位7個(gè)/3-9號(hào)門機(jī)班組6

放射源入庫(kù)1%輸漿泊位1個(gè)/8號(hào)碼頭班組30

卸船作業(yè)14%輸灰泊位6-7號(hào)/2個(gè)輸灰班組12

移泊作業(yè)12%堆場(chǎng)總面積37.2萬(wàn)㎡理貨班組2

料棚6個(gè)/0.39萬(wàn)㎡調(diào)度班組8

資源有限無(wú)法改變優(yōu)化重點(diǎn)人力資源：存在限制成本壓力問題機(jī)具資源：存在互斥與效率問題環(huán)境資源：客觀無(wú)法改變的事實(shí)2.4問題分析末端要因——人工經(jīng)驗(yàn)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(biāo)任務(wù)存在識(shí)別偏差識(shí)別偏差作業(yè)狀態(tài)關(guān)系與邏輯無(wú)法有效區(qū)分邏輯不清作業(yè)計(jì)劃常調(diào)整，船舶停泊等待時(shí)間長(zhǎng)船舶作業(yè)等待久人工排程資源時(shí)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(shí)別作業(yè)態(tài)勢(shì)優(yōu)化目標(biāo)明確關(guān)鍵路徑識(shí)別作業(yè)態(tài)勢(shì)3解決方案3.1整體思路核心問題分解目標(biāo)優(yōu)化方向理論應(yīng)用船舶等待時(shí)間最(時(shí)間維度)明確關(guān)鍵路徑(時(shí)間最優(yōu))工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度資源利用率最大(空間維度)識(shí)別作業(yè)態(tài)勢(shì)（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(jī)”、“料”——資源均衡原則模型求解算法驗(yàn)證多目標(biāo)調(diào)度優(yōu)化模型遺傳算法求解預(yù)期輸出相對(duì)偏差對(duì)比算法迭代優(yōu)化船舶作業(yè)計(jì)劃圖設(shè)備設(shè)施作業(yè)計(jì)劃圖數(shù)字化信息采集智能排程系統(tǒng)構(gòu)建輸出計(jì)劃決策管理實(shí)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(duì)人、機(jī)、材進(jìn)行精準(zhǔn)定位利用“電眼電腦”替代“人眼人腦”完成對(duì)作業(yè)動(dòng)態(tài)記錄與識(shí)別通過5G+NB-IoT綜合組網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)港口作業(yè)要素?cái)?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(shí)）第二條路徑：1→2→3→4→10→11→12→13→14→15→16→17（11.5小時(shí)）第三條路徑：1→5→13→14→15→16→17（9.5小時(shí)）第四條路徑：1→6→13→14→15→16→17（6.5小時(shí)）縮短關(guān)鍵路徑上的時(shí)效，即可實(shí)現(xiàn)船舶等待作業(yè)時(shí)間最短目標(biāo)，達(dá)到時(shí)間最優(yōu)工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度3.4識(shí)別作業(yè)態(tài)勢(shì)物資集港作業(yè)卸船疏運(yùn)作業(yè)裝船作業(yè)★Petri-Net模型：有效解決多節(jié)點(diǎn)、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(dòng)態(tài)關(guān)系與邏輯，求解資源利用空間最優(yōu)庫(kù)所含義變遷含義P1智能倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)工作T1出庫(kù)開始P2出口堆場(chǎng)占用T2出庫(kù)結(jié)束P3裝箱系統(tǒng)工作T3裝箱開始P4出口堆場(chǎng)空閑T4裝箱結(jié)束P5裝箱系統(tǒng)空閑T5集貨車輛到達(dá)P6集運(yùn)系統(tǒng)工作T6卸車開始P7出港堆場(chǎng)占用T7卸車結(jié)束P8裝船系統(tǒng)工作T8裝船開始P9集運(yùn)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(dá)P11出港堆場(chǎng)空閑T11進(jìn)港船舶到達(dá)P12出港船舶等待T12卸船開始P13進(jìn)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(jìn)港堆場(chǎng)占用T15裝車結(jié)束P16疏運(yùn)系統(tǒng)工作

P17疏運(yùn)系統(tǒng)空閑

P18卸船系統(tǒng)空閑

P19進(jìn)港堆場(chǎng)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(gè)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(jī)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(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)包含船舶靠泊等候時(shí)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€(gè)設(shè)施或設(shè)備作業(yè)時(shí)長(zhǎng)減去所有設(shè)施和設(shè)備作業(yè)時(shí)長(zhǎng)平均值的絕對(duì)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(jì)劃圖設(shè)備作業(yè)計(jì)劃圖4預(yù)期效果4.1輸出對(duì)比資源充分利用作業(yè)量↑時(shí)間↓人工經(jīng)驗(yàn)排程智能排程VS4.2數(shù)據(jù)對(duì)比時(shí)間：對(duì)比歷史最優(yōu)整體提升9%資源：有效工時(shí)整體提高37.98%作業(yè)時(shí)長(zhǎng)平均作業(yè)時(shí)間整體減少35%↓35%關(guān)鍵路徑時(shí)長(zhǎng)關(guān)鍵路徑時(shí)長(zhǎng)縮短22%↓22%機(jī)具投入機(jī)具投入平均降低30%↓30%人員投入工人投入平均降低20%↓20%時(shí)間-作業(yè)時(shí)長(zhǎng)空間-資源利用降低成本提高效率5推廣價(jià)值5.1經(jīng)濟(jì)效益當(dāng)年可為客戶節(jié)省約1200萬(wàn)船舶租賃費(fèi)用注：船舶租金4250元/小時(shí)，選取2021年智能排程同等作業(yè)量下與2020年人工排程對(duì)比同等作業(yè)量減少作業(yè)等待時(shí)長(zhǎng)約4545小時(shí)5.2社會(huì)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(duì)比20年同期，基地生產(chǎn)用燃料減少計(jì)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(biāo)準(zhǔn)計(jì)算日均減排1.63kg