MTO装置范文（精选7篇）
MTO装置 第1篇
关键词：MTO,模糊PID,DCS
1 引言
某煤制烯烃项目甲醇制烯烃技术 (MTO) , 为煤制烯烃生产的核心技术, MTO反再系统的关键控制指标有反应温度、甲醇进料温度、反应压力、催化剂循环量、再生温度等, 其中反应温度的控制是重中之重, 而反应温度受影响因素多, 非线性、大滞后, 因此, 对其控制是难点, 本文正是通过对其相关影响因素的统计分析, 确定以相关度最高的甲醇进料温度来间接控制反应温度, 同时引进模糊PID控制进行优化, 以期达到安稳长满优运行的目的。
2 控制反应温度的重要性
反应温度是影响MTO甲醇转化率和低碳烯烃选择性的重要因素之一, 同时也是工业MTO装置重要的操作参数。温度的影响表现在以下两个方面:一是因为各个分反应对温度的敏感程度不同, 所以温度的变化对各分反应反应速率的影响也不同, 最终对产品的分布有所影响;另一方面结焦反应的速率受温度变化的影响, 改变了分子筛的择形选择性, 最终对产品的分布有所影响。
2.1 甲醇进料温度控制策略的确定
MTO工业装置比小型实验装置要复杂得多, 影响反应温度的因素包括甲醇进料温度、进料量、反应压力、反应内取热器负荷、再生温度、催化剂循环量等。
从图1可以反映出进料温度与床层温度的相关性很高, 对于床层温度的控制, 因为纯滞后比较大, 反应复杂不易控制, 所以在其他条件一定的情况下, 可以利用对进料温度的精确控制来间接控制反应温度。
2.2 甲醇进料温度控制策略的分析与研究
参数分析:甲醇进料温度是调节反应器温度的一个重要手段, 是实施反应床层温度调节的关键参数。同时MTO工艺还要求甲醇进料温度控制在100~200℃范围内, 设计进料温度在110℃左右。进料温度太低, 会影响烯烃的选择性;进料温度过高, 则会使甲醇产生副反应。控制目标:110℃;控制范围: (110±5) ℃;控制方式;通过进料温度调节器自动控制调节凝结水的量来调节甲醇进料温度。
3 模糊控制策略在反应-再生系统上的应用
3.1 甲醇进料温度模糊自整定PID控制策略设计
根据不同生产工况要求, 反应器进料温度的控制目标设置为110℃, 其控制方式通过检测反应器进料入口管道温度, 进而调节凝结水的量来调节甲醇进料温度, 进而改变反应器床层温度, 实现反应器床层温度维持在一定的范围内, 其控制框图如图2所示。
结合工程实际响应数据, 反应器床温层的传递函数可采用公式 (1) 表示。
在Matlab/Simulink下环境控制对象进行仿真
3.2 甲醇进料温度PID控制仿真研究
根据本文中选择的甲醇进料温度控制系统对象, 搭建利用PID进行温度控制的仿真结构图, 设定仿真时间200s, 利用Z-N确定PID的控制器参数为Kp=3.2, Ti=0.03, Td=0.01。仿真结果如图3蓝色曲线所示。
由图3可知, 在利用PID控制算法作为系统的控制器时, 调节时间约为Ts=55s。PID控制的响应曲线超调量很大, 超调量为23%。
3.3 甲醇进料温度模糊自整定PID控制仿真研究
在Matlab工具中设计dkp、dki、dkd三个模糊控制器, 并在Simulink中构建仿真结构图。
Simulink仿真结构图中的参数为:K e=3, K ec=3, K p=0.5, K i=0.01, K d=0.5, K p0=2.5, K i0=0.03, K d0=10。PID的三个参数模糊控制器分别为dkp、dki和dkd。仿真结果如图3红色曲线所示。
由图3可知, 在利用模糊PID控制算法作为系统的控制器时, 调节时间约为Ts=35s。模糊PID控制的响应曲线超调量较小, 超调量为10%。
将PID、Fuzzy-PID两种控制方式一起仿真比较结果如图3所示。图3中, 蓝色曲线为PID控制结果, 红色曲线为Fuzzy-PID控制结果。由此可以得出利用模糊控制规则对Kp、K i、K d进行在线调整可以在一定程度上提高模糊PID控制器的控制质量。如果控制效果不太理想时是, 对Kp进行合理的在线调整能够进一步提高模糊控制器的控制效果。仿真结果表明, 采用Fuzzy-PID复合控制的算法, 系统的响应速度加快、调节精度高、稳态性能更好, 而且没有振荡。
4 MTO装置的硬件配置方案
MTO装置需要检测和控制的点 (I/O) 的数量为AI383点、AO105点、DI 100点、DO105点、TC140点、RTD36点。此外, SIS、3500系统、TRICON系统、PLC系统需要和PKS通讯, 在DCS进行显示, 共计205个通讯点。
MTO装置的主控制系统, 采用的是霍尼韦尔公司 (Honeywell) 的PKS系统。根据I/O点数及装置的监控要求, 兼考虑备用余量, 配置2对控制防火墙, 2对冗余控制器, 3个C系列I/O机柜和1个网络柜。1对冗余的服务器, 1台工程师站, 5台操作站, 2台打印机, 2台CISCO2960交换机和2台作为Terminal Server的MOXA Serial Nport 5430。操作站均采用Console站, 防止服务器无法操作, 可以有效降低风险和经济损失。
5 结论
综上所述, 模糊控制抗干扰能力强, 所以模糊系统消除了常规系统经常存在的鲁棒性与灵敏性之间的矛盾。上述结果证明此优化系统具有实际应用价值, 可将其用于MTO反再系统优化过程。
参考文献
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MTO装置 第2篇
来自中国石油化工股份有限公司工程部、科技部、安全监管部、化工事业部、炼油事业部、中原石油化工有限责任公司和长城能源化工有限公司的10余名专家参加了评议会。评议专家意见认为: 提交的技术资料齐全,数据可信,完成了中国石化科技开发任务书规定的任务,符合验收和档案管理要求。专家组经讨论,一致同意项目通过评议验收。
该课题采用HAZOP、LOPA定性分析方法,找出了MTO装置需要特殊保护的关键设备和装置部位; 采用LEAK、PHAST、KFX的定量模拟计算,确定了MTO装置水喷雾灭火系统的保护方案及设计参数。课题研究方法在消防系统设计应用上具有新颖性。
课题通过对装置不同设备、装置部位的介质燃烧特征光谱进行分析,确定了火灾探测器种类,首次提出了温度异常监视、气体泄漏探测和火灾报警三位一体的火灾探测方案,具有创新性。研究成果在中天合创MTO装置消防设计中进行了应用,为MTO装置设计标准化提供技术支持,具有推广应用价值。
MTO环境下订单跟踪系统研究 第3篇
一方面, 为应对市场竞争和客户个性化需求, 越来越多的企业为客户提供定制化产品, 允许客户选择不同的产品配置, 甚至参与产品的设计, 如汽车行业。另一方面, 在产业垂直分工的背景下, 越来越多的企业成为代工工厂, 如:半导体、服装和消费电子等行业。这些企业面对一个共同的问题是准时的订单交付, 否则, 将支付高额的罚款, 同时也会失去竞争优势。因此, 订单跟踪是此类企业的管理重点。
ERP环境下, 经过对客户订单的审核和分解, 最终转换为装配生产订单、自制零部件加工订单和外购零部件采购订单。ERP系统仅对这些订单的收发料和入库进行管理, 并不对生产过程进行控制[1]。只有在生产完工回报或产品入库之后, 才能在系统中有所反映。订单状态、生产进度、产品位置和生产异常等信息主要依靠生产报表获得, 如日报、周报和月报, 从而导致生产信息滞后和信息模式不统一, 不便于查询、统计和分析。此外, 订单跟踪也为质量控制、产品追溯、生产过程控制、在制品控制、生产绩效考核、物流控制、物流系统等提供基础信息。因此, 订单跟踪系统已经成为MTO环境下, 企业管理的一个重要的子系统。
Shunsheng Guo, Tianri Wang, Xiaobing Yu提出了基于代理的使用RFID (Radio Frequency Identification) 技术的方案, 用于解决配送仓库和销售门店之间的销售订单跟踪[2]。Jianhua Jiang, Buyun Sheng, Lixiong Gong, and Mingzhong Yang提出了基于Web Service的Saa S (Software-as-aService) 架构, 用于动态虚拟企业的订单跟踪[3]。杨霄彩研究了J2EE环境下订单跟踪的微架构, 在分析B2C电子商务订单流程的基础上, 主要从设计模式的角度进行订单跟踪微架构的设计与实现方法研究[4]。陈晓明、唐任仲、王正肖提出了基于关键点跟踪的订单跟踪管理系统, 并对订单跟踪评价指标进行研究, 应用于汽车机电生产企业[5]。傅培华、吴培良, 提出了基于条形码的订单跟踪系统, 在坯布印染厂得到应用[6]。蒋红梅、陈荣秋在研究虚拟企业网络组织协调模式的基础上, 提出了任务订单跟踪的方法, 主要是解决盟主企业对盟友企业生产计划与控制的问题, 有利于前者对后者的控制和后者之间的协调[7]。王恒对半导体封装企业的订单管理进行研究, 并将订单跟踪作为重点, 尤其是生产订单加工进度跟踪[8]。
以上文献面向不同的企业环境提出了不同的订单跟踪方案, 我们将在现有研究的基础上, 结合以往工程项目构建面向离散行业、适合于MTO环境的订单跟踪系统。本文结构如下:第1部分, 进行订单跟踪的要素模型进行研究。第2部分对订单跟踪的主要跟踪功能模型进行研究。第3部分进行系统实现关键技术研究。第4部分是一个实际案例的介绍。最后进行总结, 并指出需要进一步研究的工作。
1 订单跟踪要素模型
为实现订单跟踪, 应对主要的要素进行建模, 包括订单模型、制造过程模型和组织模型。订单模型是订单跟踪的对象, 制造过程模型是订单跟踪粒度设计的依据, 组织模型是订单跟踪的系统边界。
1.1 订单模型
本文订单不仅仅指销售订单。MTO环境下, 从客户采购订单转换为企业内部的销售订单。经审核确认后, 运行MRP计算, 转化为产成品生产订单、零部件生产订单、零部件采购订单。对于产成品、零部件生产订单, 考虑到经济批量、最小加工单位、方便作业等因素, 生产订单拆分成多个批次订单, 是最小的加工、装配单位, 并赋予唯一标识在在整个制造过程中流转;对于采购订单, 考虑到经济批量、交付周期、质量等因素, 下达给供应商。在加工生产订单、采购订单协同、满足装配要求后, 装配生产订单开始装配。装配完工后, 按照客户要求发运, 可能是一次交付, 也可能是多次交付, 产生多个发运单。待交付完成后, 整个订单流程执行结束, 转入财务核算环节。订单模型如图1所示。
1.2 制造过程模型
离散制造过程, 是最为复杂的人工系统之一。涉及到物料、工艺、设备、质量和环境等诸多要素。工艺之间存在严格的工序约束, 物料之间存在严格的装配关系。对制造过程建模目前有Petri网和EPC等方法。本文从生产订单跟踪的角度进行制造过程建模, 主要是为了了解生产进度、使生产过程透明化, 分为零部件加工、子装配, 最终产品装配两个环节, 每一种物料, 都遵循特定的工艺流程。物料主要分为外购物料、自制物料、产成品, 产成品是客户的订单成品, 是必须跟踪的;而外购物料、自制物料只需要跟踪关键物料、客户定制化物料, 而通用物料为便于质量追溯, 仅作批次管理即可。制造过程模型如图2所示。
1.3 组织模型
组织模型是整个订单在企业所要经过的职能部门和制造部门。职能部门, 主要是对订单所涉及的业务规则进行处理, 包括销售、财务、计划、仓储、运输和技术等。制造部门, 包括加工车间、装配车间、质检等。加工车间, 按工艺或设备类型进行组织, 形成一定的区域。装配车间, 有的按产品对象划分, 形成生产线。生产线划分成不同的工位, 工位上放置设备称为作业工位, 摆放等待作业或运输的物料称为缓冲工位。企业组织模型如图3所示。
2 订单跟踪功能模型
2.1 订单状态跟踪
订单状态跟踪是对订单模型中不同类型的订单当前所处的状态进行记录和可视化显示。不同的订单类型状态划分不同。下面是订单状态的伪代码定义, 根据需要可进行扩展。
定义1:销售订单状态, SOs
SOs= (意向订单、确认订单、已计划、已排产、已投产、已完工和已发运)
定义2:零部件采购订单状态, POs
POs= (已下达、已接受、已发货、收货质检和已收货)
定义3:零部件生产订单, MOs
MOs= (已计划、已下达、已排产、已投产、已完工和已入库)
定义4:产成品装配生产订单, AOs
AOs= (已计划、已下达、已排产、已投产、已完工和已入库)
以上订单状态具有关联关系, 如零部件采购订单和生产订单的收货状态, 决定了产成品的投产状态。第一批产成品订单的投产状态, 决定了对应的销售订单是否已排产, 最后一批产成品的完工状态, 决定销售订单能否发运。
2.2 生产订单生产进度跟踪
订单状态跟踪, 在关键节点上展示了订单当前所处的状态。而对生产订单, 当期的生产进度也是客户和生产管理人员所关心的重点。每一个批次生产订单, 所生产的产品都必须执行特定的工艺工序。工序状态模型定义如下:
OPs——工序状态;
Xi=0——第i道工序没有加工;
Xi=1——第i道工序已经完成;
n——工艺流程的工序总数。
生产进度跟踪是生产预警的基础, 按照排产计划, 当前工序进度如果晚于计划, 则进行报警。
2.3 生产异常跟踪
生产异常是指那些引起生产停工和生产过程中断, 导致生产进度延迟的事件。从生产现场管理的角度看, 生产异常原因主要是与生产紧密相关的人、机、料、法和环五要素[9]。异常大类分为物料、设备、技术、质量和人员, 依据在不同工序影响程度不同细分为小类, 小类可进一步细分到具体的对象, 如表1所示。
3 系统实现关键技术
订单跟踪系统是对销售订单、生产订单、批次订单、发运单等多个数据的综合展示, 方便客户、销售、生产管理及其他支撑职能部门对整个订单状态、进度、异常的了解, 有利于各部门系统工作, 能够提升客户满意度。订单跟踪系统的关键技术如下。
3.1 系统架构
车辆跟踪系统的开发平台选用微软.NET平台基于浏览器的WPF (Windows Presentation Foundation) 技术。.NET平台, 很好的支持了面向对象技术, 并为此专门开发了一种语言C#。WPF技术, 是新一代的图形界面技术, 能够把表示层与业务逻辑层彻底的分离开来, 满足不同制造模式、生产环境的图形建模。系统平台共分为三层:数据层、应用层和展示层。数据层使用SQL Server数据库, 对实体数据、跟踪数据、生产计划进行存储。应用层, 作为服务端, 提供工厂模型、制造过程模型、订单模型、组织模型等服务。展示层, 采用WEB客户端, 用户通过浏览器即可远程访问, 方便的获取订单跟踪信息。系统整体架构如图4所示。
3.2 集成技术
订单信息、制造信息、客户信息等来源于不同的系统, 如ERP和MES等。大量频繁的基础数据传输将给系统带来高负荷, 为此, 系统采用i Way Software公司的i Way Data Migrator工具, 这是一个强大的、综合性的、可靠的、跨平台的数据库集成工具。支持35多种计算机平台, 140多种数据库、档案系统、交易形态数据、商用软件。可以直接从ERP、MES等数据库直接进行数据抽取、转换并载入 (Extract, Transform, Load-ETL) 到订单跟踪数据库中。可以定时运行, 也可以手动触发执行, 大量数据抽取一般放在夜间或中午系统负载较低时运行。方便、快捷的实现了企业级数据集成。
3.3 数据采集
数据采集是对生产现场信息的记录, 由于生产现场信息的海量性、复杂性和动态性, 必须根据生产现场的特点、生产控制的要求设置采集内容和采集点。
传统模式下, 现场信息的采用描述性语言通过检验卡、工艺卡、记工单和派遣单等纸质文档或Excel、Word非结构化电子文档记录、传递, 不便于存储、查询、统计和分析。数字化的数据采集方式支持条码、RFID等自动识别技术, 保证了数据的一致性、及时性。通过把物料、订单、工序、人员、工位、设备等信息数字化, 时间统一取服务器时间, 大大提高了数据采集的效率和统一性, 同时根据制造过程模型对数据的完整性、时序性进行校验。
数据采集要素可以自定义, 至少包括订单、工序、事件、人员和时间五个要素。采集终端支持手机短信、手持终端、PDA、条码枪、Tag标签读取器、计算机输入等多种形式。数据传输通过MSMQ (Microsoft Message Queue) 、Web Service等就是传输到服务器, 然后写入数据库系统。
4 应用案例
系统作为国内某著名客车制造公司Portal (企业门户) 项目的子系统实施, 使生产过程透明化, 处在实时监控之下, 保证订单准时交付、提升了生产执行效率。使客户可以实时了解所订购产品所处的状态, 提升了客户满意度。图5显示了销售订单、生产订单和装配车辆之间的关系以及生产进度跟踪。
5 结束语
在B2C电子商务领域, 订单跟踪已经是很普遍的功能, 客户从下单到收货反馈形成闭环控制。客户可以随时查询订单的状态、物流的进度, 确实是一种美妙的体验。但在制造企业订单跟踪的案例较少, 尤其是制造过程, 更是不透明。本文以采取MTO策略的企业为背景, 研究了其订单模型、制造过程模型、组织模型等基本要素, 以及订单状态跟踪、生产进度跟踪、异常跟踪等功能模型。在此基础上构建了订单跟踪的系统架构, 并对关键技术进行说明。最后以实际案例验证了方案的有效性。本文主要研究了制造企业内部销售订单、零部件加工订单、产成品装配订单的跟踪。与第三方物流集成的采购订单、发运单的跟踪是本文进一步研究的重点。
摘要：客户定制化和代工生产企业, 按照客户订单组织生产。为控制订单交货期、生产进度和产品质量, 需要对订单进行系统跟踪。本文首先对订单跟踪所需的订单、制造过程、组织模型进行研究。然后在订单跟踪功能和内容研究的基础上, 提出了面向离散制造、适合MTO (Make-to-Order, 面向订单制造) 环境下的订单跟踪系统框架, 并对系统实现关键技术进行说明。最后, 应用案例验证了模型、系统框架的有效性。
关键词：生产控制,订单跟踪,MTO,建模,系统集成
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MTO装置 第4篇
关键词：MTO,瓶颈漂移,瓶颈管理
自从Goldratt博士于上世纪80年代提出约束理论 (Theory of Constraints, TOC) 以来, 其研究和应用都得到了快速的发展, 如今TOC理论已被应用到了不同的领域并取得了较好的应用效果。承认瓶颈的存在以及瓶颈的控制作用, 最大化发挥瓶颈的作用, 进而更好的提高系统性能, 是TOC指导生产管理的核心思想。因此, TOC的关键技术之一就是识别瓶颈。但是, 在实际的生产环境中, 由于动态随机因素较多, 瓶颈漂移不可避免[1], 当系统的瓶颈漂移时, 原本以瓶颈为依据的生产计划就会受到影响。所以, 有效的进行瓶颈管理需要详细分析瓶颈漂移产生的原因并找出管理对策。
由于订货生产 (Make-to-Order, MTO) 方式被越来越多的企业所采用, 同时在MTO企业的生产环境中, 动态随机因素更多, 瓶颈漂移更频繁, 生产管理的难度更大, 因此本文主要分析在MTO企业下瓶颈和瓶颈漂移的原因及相应的管理对策。
1 瓶颈和瓶颈漂移的定义
1.1 瓶颈的定义
对企业来说, 瓶颈可以分为资源、市场和法规三类。本文主要针对企业资源瓶颈进行研究。瓶颈资源广义上称“约束资源 (constraint resource) ”, 目前对瓶颈仍没有明确的定义, 主要有以下几种。
(1) 根据TOC理论, 对于一个生产型企业, 假定瓶颈资源就是生产系统能力最薄弱的环节, 即瓶颈设备。从实现计划目标的角度出发, 把凡是设备负荷率达到或接近100% (如97%以上) 的设备定为瓶颈资源。
在研究中, 使用这个瓶颈定义的学者居多, 如Umble和Srikanth[2]定义瓶颈是“实际生产能力小于或等于生产负荷的资源”。王荪馨[3]认为工序对机床的最大累计需求概率所对应的设备是瓶颈设备。
(2) 根据对系统的影响性, Roser[1]等认为瓶颈是“对减慢或停止整个系统影响最大的阶段”。Zhang等[4]认为瓶颈是“对总拖期时间贡献最大的机器”。
(3) 根据设备前的队列数量判断, 队列数量最长的即为瓶颈设备。Sridharan[5]将拥有最多在制品的加工中心作为系统瓶颈。
(4) Ronen等[6]以成本与设备利用率间的关系来确定瓶颈资源, 将成本高利用率也高的设备作为瓶颈资源。
这些定义可以帮助我们更好地理解瓶颈的特点。同时也可以看出, 因为调度目标的不同, 对瓶颈的理解也不同, 用不同的定义可以找到不同的瓶颈。
1.2 瓶颈漂移的定义
由于瓶颈定义的丰富, 对瓶颈漂移的理解也有多种。一般的对瓶颈漂移的定义是当采取有效措施控制了系统的一个瓶颈时, 系统中往往又会出现新的瓶颈, 该新瓶颈控制之后又会出现新瓶颈, 如此循环反复, 瓶颈就从一个环节转移到另一个环节。瓶颈转移的越频繁, 生产管理的难度就越大。瓶颈管理就是对不断出现的新瓶颈进行预测和管理的过程。
2 瓶颈漂移的原因
在MTO企业中, 由于按客户订单进行生产, 生产模式具有以下特点:①对产品的交货期要求短而且准时;②产品是面向客户需求的, 需求波动比较大、变更比较频繁 (这种波动包括需求时间上和数量上的波动) ;③紧急订单多、插单多;④ 产品种类比较多、生产过程比较复杂。MTO企业的这些生产特点使得造成瓶颈漂移的原因很多, 本文将这些原因划分成订单类、生产调度类和故障类三种类型分别加以说明。
2.1 订单类因素
订单类因素主要包括订单的随机到达和插单、急单、改单等原因。Ronen和Starr[6]指出即使生产计划已经优化, 市场需求的变化也会造成瓶颈的漂移。在MTO企业中, 由于面向客户, 订单的到达具有不确定性, 同时插单、急单和改单现象也比较频繁, 这些现象常常会造成产品组合发生变化, 进而影响已有的生产计划, 各种资源的负荷水平也会发生变化, 从而造成瓶颈漂移的发生。
2.2 生产调度类因素
(1) 产能平衡程度
Lawrence and Buss[7]认为当所有的工作中心的利用率相等时, 瓶颈漂移的可能性最大, 因为每个工作中心都有相同的概率成为瓶颈。如果产能极端不平衡 (非瓶颈资源有充足的多余产能) , 此时不易形成瓶颈漂移。
(2) 生产批量和缓冲的设置
批量大小与设备调整准备时间、工件等候时间以及搬运时间有关。TOC理论中, 将批量分为生产批量和搬运批量。如果某台机器的生产批量很小, 虽然平均在制品降低, 节省库存成本, 但是系统的调整准备时间会增加;如果生产批量很大, 平均在制品增加, 使得平均等候的时间又变长, 生产周期变长。因此, 批量的设置不当也会造成生产系统的波动, 引起瓶颈的漂移。
在TOC理论中, 缓冲区的设置可保证瓶颈设备连续生产, 使生产系统物流顺畅, 有效缓解生产系统受异常情况的影响。但是, 如果缓冲区设置的太长, 在非瓶颈设备上以加工完的工件不能及时进入瓶颈设备加工, 等待时间延长, 存货增加;缓冲区太短, 在预定的时间内, 工件无法完成在非瓶颈设备上的加工, 导致瓶颈设备因缺货而等待。所以, 缓冲区设置不合适会引起生产计划的波动, 可能造成瓶颈漂移。
(3) 其他参数的影响
在车间生产中, 一些生产参数的设置也会影响瓶颈的漂移。沈妙妙等[8]研究了瓶颈漂移和一些生产参数之间的关系。他们选择了车间中工件平均到达率、瓶颈和非瓶颈工序平均加工时间、加工机器的数量和缓冲容量5个随机变量用于瓶颈转移性大小的相关性研究。研究结果表明, 瓶颈设备前的工件到达率和缓冲容量的增加会使系统内有更稳定持续的瓶颈;而非瓶颈处的加工时间和车间内机器数量的增加则会使系统内的瓶颈容易转移。
2.3 故障类因素
主要包括机器故障和人工误操作, 在任何一个企业, 机器发生故障或人工误操作都是不可避免的, 这些故障会造成暂时的瓶颈现象。
3 瓶颈和瓶颈漂移的管理对策
3.1 加强对动态识别瓶颈方法的研究
从以上分析可以看出, 在MTO企业中瓶颈漂移是不可避免的。因此, 加强对瓶颈漂移的动态识别是有效进行瓶颈管理的基础。一些学者对瓶颈漂移的识别做了一些研究。Roser等[1]提出了一种根据在每一种机器的状态分是主动还是非主动来进行瓶颈漂移检测的方法。周云霞和刘敏[9]提出一种新的设备时段划分方法以识别瓶颈。王荪馨[3]针对大规模的Job Shop调度问题, 提出了一种动态识别瓶颈机床的前向启发算法。这些方法分别适用于不同的企业环境, MTO企业可以参考这些方法动态识别瓶颈。
3.2 固定瓶颈
虽然瓶颈漂移不可避免, 但是我们可以采取一些措施尽量使瓶颈固定, 减少瓶颈的漂移现象, 进而保证生产的平稳进行。
3.2.1 订单类因素。
制定合理的订单接受策略。订单接受策略对企业绩效有着非常大的影响, 不考虑订单对企业现有生产能力所造成的影响就接受订单, 意味着企业正为接受这些订单付出代价。盲目的接受太多的订单会导致生产系统超负荷, 出现新的瓶颈。一个好的订单接受策略则有可能避免出现这些问题。因此对MTO企业来说, 在接受订单时, 要考虑企业已有的整体生产负荷水平和瓶颈资源的负荷水平, 以降低因新订单的接受对车间生产的波动影响, 进而保证瓶颈的稳定。
制定准确的订单交货期。对于MTO企业来说, 能否按期交货是非常重要的。如果交货期设置过短, 生产部门无法按期完成就会赶工, 重新调整生产计划, 可能会生成新的瓶颈;如果交货期设置过长, 又会降低企业竞争力。因此当新订单到达时, 应根据机器的生产能力和现有负荷情况来安排订单的交货期, 尽量使生产平稳进行。
同时, 可以利用网络和信息技术, 加强和客户的信息共享, 及时沟通协商, 尽量减少插单、急单和改单的现象。
3.2.2 生产调度类。
对于产能平衡原因, Lawrence and Buss[7]提出的增加非瓶颈设备的产能, 拉大瓶颈与非瓶颈资源之间的产能差距, 使得瓶颈固定在同一资源上来减少瓶颈转移的可能性。但是, 在实际的MTO生产中, 因为产品的多样性, 这种增加能力的方法不太合理。因为对管理者来说为了临时的平衡生产能力而盲目地购买资源是不可能的, 而且会造成更大的浪费。管理者可以采取控制物料的投放时间、控制缓冲的大小和外协加工等方式来拉大瓶颈与非瓶颈资源之间的产能差距, 从而固定瓶颈。同时, 要改变传统管理观念, 对于非瓶颈资源只要全力配合瓶颈资源的排程即可, 以避免破坏系统在制品的流畅;
对于批量因素, 一般在瓶颈资源前, 加工批量越大越好, 这样瓶颈资源就不必频繁调整, 提高瓶颈资源的利用率;但是在非瓶颈资源前, 若有很多多余产能, 通常设置小的加工批量, 以保证工件能及时到达瓶颈资源;若没有很多多余产能, 则不可缩小加工批量, 以避免形成新瓶颈。同时, 要根据瓶颈的变化动态确定批量。
对于缓冲因素, 可以使用缓冲管理策略。借助缓冲管理, 可掌握生产过程中瓶颈资源与非瓶颈资源的实际情况。在缓冲管理中, 将时间缓冲分为三个区:赶工区、警示区和忽略区。在生产过程中, 对于应该到达而未到达的订单, 会在某一个区内形成“空洞”, 以对破坏生产计划的异常情况做出预警, 管理人员可以提前采取措施, 如增加人员或跟催瓶颈设备前的作业, 以防止瓶颈设备的生产安排受到破坏。
对于其他生产参数, 可以使用仿真软件, 根据瓶颈资源, 动态设置参数值。
3.2.3 故障类。
定期对机器进行, 做好维护保养。加强人员的技能培训, 尽量减少工作失误, 使人员掌握多技能。同时, 在进行缓冲管理时, 要考虑到故障的发生概率, 以减少瓶颈漂移时对生产绩效的影响。
具体的减少瓶颈漂移的方法见表1。
4 结束语
本文分析了MTO企业瓶颈漂移的原因, 并分析了瓶颈管理的对策, 这对进一步科学的加强瓶颈管理是十分必要的。
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MTO型企业标准化作业实施研究 第5篇
随着竞争的加剧,市场已经由卖方转向买方,客户对产品的需求也变得多样化、个性化,企业的生存与发展越来越取决于适应市场变化、响应客户需求的能力[1]。同时,为适应不同的客户需求,企业常需要更换一线员工,从而导致一线员工流动率和人工成本的升高。在这样的市场环境和社会环境中,要保持高质量、高效率、低成本和快速应变的竞争优势,实施标准化作业至关重要[2]。对于订货型生产(Make to Order,MTO)企业来说,由于其自身生产特点的限制,要想在竞争中取胜,必须具备更高的灵敏性和对市场变化更快的响应速度[3]。因此,如果能在MTO型企业实施标准化作业,必然会大大降低其员工流动率和人工成本,提高其响应市场变化的速度。
中国目前的现状是,许多备货型生产(Make to Stock,MTS)企业已经实施了标准化作业,但对于许多MTO型企业,还没有意识到可以实施或者想实施但却不知该如何实施标准化作业。因此笔者结合自己在某大型变压器公司参与实施标准化作业的经历,探索MTO型企业实施标准化作业的途径。
1 标准资料法和标准工序库
一般而言,MTO型企业产品标准化程度比较低,导致生产效率低下,编制标准作业指导书困难。但在实际生产中,MTO型企业虽然是按订单进行生产,但大多数产品生产流程都有若干相同的公共工序。比如在变压器线圈绕制过程中,无论是哪种型号的线圈,都会有包扎绝缘这道工序。对于这些公共工序,可以利用标准资料法的思想来进行处理。
所谓标准资料,是将直接由作业测定(时间研究、工作抽样、PTS等)所获得的大量测定值或经验值,经分析整理、编制而成的某种结构的作业要素(基本操作单元)正常时间值的数据库。利用标准资料来综合制定各种作业的标准时间的方法叫做标准资料法[4]。企业如果掌握了一套公共要素标准时间的数据,就不需要一次又一次地对同一要素进行测时。只要给这些重复发生的要素建立资料库,一旦有了新订单,就不必对新的作业进行直接的时间研究,而只需将它分解为各个要素,从资料库里找出相同要素的正常时间,然后通过计算加上适当的宽放量,即可得到该项新作业的标准时间。
因此,对于MTO型企业生产过程中的公共工序,可以通过程序分析和作业分析等手段将其标准化,而后将这些标准的公共工序组成一个工序库,即“标准工序库”。MTO企业如果建立了标准工序库,在编制作业指导书时就不需要对同一工序进行重复编写。当新订单来临时,只需从“标准工序库”里选取公共工序,辅助新订单产品所需的特殊工序,即可组成新订单产品的标准作业指导书,从而可以方便快捷的在MTO型企业里面实施标准化作业。
2 建立标准工序库
建立标准工序库,需要对企业生产过的所有类型产品进行分析,统计出其中的公共工序,并加以分析整理,编制成图、表等形式的资料,即标准工序。标准工序库的建立流程如图1所示。
①确定范围。一般情况下,应把范围限制在企业中的一个车间或一定的生产过程内,比如变压器中的线圈绕制过程。因为不同车间(生产过程)的作业相差一般比较大,而同一车间(生产过程)内的作业有一些公共工序,它们的操作方法相同。
②程序分析。运用“ECRS”四大原则对现有生产流程进行优化,首先考虑取消该工序,对不能取消而又必要者,再考虑进行合并,重排和简化。
③流程分解。将流程分解为工序,要找出尽可能多的各种流程里的公共工序。
④作业分析。通过作业分析,使每道工序的作业结构更合理,减轻工人的劳动强度,降低其时间消耗,提高作业效率。
⑤编写标准工序。对分解出来的公共工序进行详细的描述,除了具体的作业步骤外,还需写明所需的工器具、备品备件及材料、危险点分析及控制措施等内容。此过程需要车间工艺人员和工段长等人的参与。
⑥检验。将编写好的标准工序资料送到生产一线,让一线员工按照其进行操作,检验此标准工序是否标准,如果不符合标准,还需返回第二步,重新进行程序分析等步骤。整个过程需要工艺工程师和工段长在场监督操作。
⑦分类编码。对标准工序进行分类和编码,以便使用者能快速检索,得到所需的正确资料。分类可以按设备型号或生产阶段等方式进行。比如变压器线圈绕制按生产阶段可分为准备阶段、绕制阶段、装配阶段;按设备则可分为立式绕机、卧式绕机等。
⑧入库。将编好码的标准工序存入标准工序库,以便检索。
对于流程分解出来的非公共工序,仍需编写其标准工序、检验、分类编码和入库,以备将来调用。因为企业虽按订单组织生产,但产品还是有很多相似之处,当一个新订单到来时,这些非公共工序也有可能会成为新的公共工序。
3 编制标准作业指导书
MTO以顾客的订单为依据,按用户特定的要求进行生产。因此,订单与订单之间有许多差异,企业一旦有了新订单,都需要重新进行组织设计,然后进行制造。对于每一种产品,都要重新编制标准作业指导书。在编制作业指导书时,先将整个生产流程分解成各个工序,然后在标准工序库里搜索相应工序。对于已经存在的工序,可直接调用;没有的工序,则由车间工艺人员共同商定后进行编写。最后把所有工序组合起来,形成新产品的标准作业指导书。标准作业指导书样本如表1所示。新编写的工序指导书应存入标准工序库,以备将来调用。这样一来,标准工序库里存放的工序就越来越多,越来越齐全;而编写新作业指导书时需要重新编写的特殊工序将逐渐减少。
一份完整的作业指导书,除了封面上的一些常备信息(作业名称、编号、编写人及时间、审核人及时间、批准人及时间等)之外,还必须至少包括以下这些内容:
①流程图。标准化的作业流程图能使操作者对整个生产流程一目了然,一般绘在作业指导书的前部分。
②作业步骤及所需时间。作业步骤所包含内容比较多,应包括从标准工序库里抽取的工序的编码、操作的具体动作描述。具体作业所需时间在可通过作业测定来确定。
③工艺要求。注明每一工序的工艺要求。
④使用物料。生产过程中所使用的物料,需按时按量存放到指定地点。
⑤工装、仪器及到位时间。对于生产过程中需要用到的工装仪器,必须在规定的时间放到指定位置。
⑥注意事项。对于生产过程中易出错的步骤及危险点等应特别提请注意。
以上内容是标准作业指导书应备有的消息,具体情况下可做相应的增添。指导书的页眉页脚可写上该指导书的适用范围及审批权限等内容。
4 标准化作业的具体执行
当标准化作业指导书编制出来以后,还需在企业(车间)具体的推行,按计划进行作业。在MTO型企业实施标准化作业,可按以下步骤进行:
4.1 培训
执行标准化作业之前,需要组织员工进行标准化作业的专题培训,让员工熟练掌握工作程序和要求。并且要向员工灌输遵守标准的理念,使他们深入彻底理解标准化的意义。
4.2 监督
在执行过程中,要严格监督一线员工按照指导书进行操作。员工在执行过程中不能随意更改指导书内容,但如发现指导书内容不符合现场实际和有关规定,应立即停止工作,由作业负责人根据情况修改后执行,必要时应履行审批手续并做好记录,通知作业人员按修改后的指导书进行作业。
4.3 完善
企业(车间)应定期召开改善检讨会,介绍改善成果,明确今后改善方向。不断修正、完善企业的标准化作业,使作业标准化水平迈向新的高度。
5 结束语
标准化管理是一种科学的管理方法,全面实施标准化作业,对职工、企业都将有极大的好处。通过运用标准资料法的基本思想,为企业建立由公共工序组成的标准工序库,从而使得在MTO企业实施标准化作业成为可能。可以预见,一旦在MTO型企业实施了标准化作业,必然会提高企业对市场的应变能力,降低员工流动率和人工成本,提高生产效率。
参考文献
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MTO装置 第6篇
随着经济全球化的发展和当前经济危机的影响, 企业为了保持其竞争能力, 在危机求生存发展, 必须不断地改进产品质量, 降低生产成本, 缩短交货周期, 必须以顾客的需求 (质量、价格、时间) 为主导。MTO (Make To Order) 即生产运作中的“按订单生产”企业生产方式是按客户订单组织生产, 客户根据实际需要对产品提出要求, 经协商谈判, 以协议或合同的形式确认对产品性能、质量、数量、价格和交货期的要求, 然后企业据此进行生产。在MTO环境中, 交货期、价格和质量与客户保持一致, 在生产之前就已确定并且也是客户满意的关键。如何在满足客户基本满意度情形下, 设定承诺交货期, 获得最大的经济效益, 成为MTO企业竞争的关键。
目前, 已有很多学者对交货期问题做出了研究, 如Ryu和Lee建立了一个随机交货期和稳定需求的二重模型, 将缩短交货期产生的费用看作是企业投资[1];So和Song通过研究发现缩短产品交货期, 不仅可以提高产品的需求量同时还可以获得相应的价格补贴, 对于按订单生产的产品更是如此[2];文献[3]、[4]认为制造商和分销商双方合作可以缩短产品交货期、增加供应链系统的整体利润;W.K.Ching认为企业设定不同的交货期和产品价格将导致顾客不相同的满意度[5];杨文胜等认为企业可以根据自身成本的特点对产品交货期和价格做出优化决策, 以增大市场需求、增加利润[6];刘蕾等考虑到库存成本、延期成本和拖期成本等因素, 综合衡量客户要求的交货期和供应商承诺的交货期之间的差异, 使总成本最小[7];文献[8]通过对订单生产模式下产品提前或延期交付所引发的成本分析, 以单位产品利润最大为目标构建交货期决策模型, 并对模型进行最优性及交货期决策分析;文献[9]研究了MTO环境下, 为顾客提高一致承诺交货期的情况下以成本最低为目标的交货期和价格优化模型。
上述成果可以概括为以下几点:
①需求率与交货时间和价格成反比为基础, 把成本最小或者利润最大为目标函数建立模型, 在交货期、价格甚至生产能力为缩短交货期所作的投资强度之间作最优组合。
②大多数学者都假定决策者为风险中性型, 没有考虑制造商主观因素对决策的影响, 在现实的交易中, 交易双方个人理智对整个交易产生很大的影响。
③产品质量保持不变。质量不像交货期和成本等变量可以用确定的数值予以衡量和计算, 在大部分的文献中, 要么避而不谈质量问题, 要么孤立地看待质量问题, 很难将质量引入交货期模型当中。当代企业运营模式中, 一些企业为了尽快完成订单, 以牺牲质量为代价, 获取相对短的交货期, 质量低下, 客户满意度下降, 进而会减少客户再次订货的几率。
因此, 针对上述存在的问题, 在文献[8]的基础之上本文对原有的模型进行扩充, 使得模型更接近实际:
①订货价格随承诺交货期的增加而减少;
②生产产品的质量与承诺交货期有关;
③生产产品的质量及产品实际的交货期需满足客户基本满意度 (即保持客户再订货) ;
④产生质量问题的产品需要支付一定的维修费用;
⑤考虑制造商对风险的厌恶程度。
基于以上五点, 针对单一制造商和单一客户之间的订单关系, 对承诺交货期进行设定, 以达到期望利润最大化的决策目标。要研究的问题是满足客户基本满意度的情形下, 制造商自身如何设定承诺交货期, 以便减少运作费用、库存费用、延期费用和维修费用。问题的分析是基于不同的损失规避水平下制造商承诺的交货期及相应的最优利润, 即制造商是决策的主导方, 他在知道客户需求前提下宣布其承诺交货期。
2 模型的建立
2.1 符号和假设
主要的符号如下:
P:单位产品价格;
m:单位产品的生产成本;
Q:订货量;
T:制造商承诺的交货期;
θ:产品产生质量问题的比率;
S0:制造商预先设定的最低服务水平;
S:制造商实际的服务水平;
G1, G2, G3:分别表示库存成本、延期成本、维修成本;
t:产品的实际交货期, 其密度函数为f (t) , 其分布函数为F (t) ;
T*π, T*u:分别为风险中性和损失规避制造商最佳承诺交货期;
R1, R2, R3:分别为单位库存成本、单位延期成本、单位维修成本;
T*min1, T*min2:分别为风险中性和损失规避制造商最小利润的承诺交货期;
π (t, T) :制造商的期望利润, π1 (t, T) 、π2 (t, T) 分别为提前和延期完成订单的期望利润。
以下分析过程, 使用的主要假设如下:
①只考虑一种商品, 不考虑联合订货。
②只考虑一次订货的情况, 因此, 一次订货的需求是固定的。
③最终用户接受制造商提前交货, 但要支付一定的库存费用;或者即使提前完成不交货, 但制造商也将由于提前完成需要额外库存成本。
④延期交货则需要支付一定的延期费用。
⑤制造商在一段时间内由于生产设施、配套方式等相对固定, 单位经营成本不变。
⑥企业有足够大的生产能力, 能满足用户的需求。
⑦产品产生质量问题, 制造商需要支付全额的维修费用。
2.2 风险中性制造商交货期模型
风险中性制造商在面对风险时没有过多的考虑损失给自己带来的不利影响, 仅仅是根据用户提出的需求、数量、质量等要求, 以自身期望利润最大化为目标, 承诺相应的交货期。根据国内外学者许多实证研究[2]表明实际交货期t服从渐近指数分布, 因此密度函数为:
其中:1/ω为平均交货期, 相应的概率分布函数为:
制造商通过销售产品获得相应的收益, 而与此同时需要支付生产成本、库存成本、延期成本、维修成本等费用, 因此每一份订单的完成制造商的期望利润函数为:
其中:G1=R1∫T0 (T-t) f (t) dt, G3=R3θQ, G2=R2∫∞T (t-T) f (t) dt.
当产品的承诺交货期越短, 则产品的价格越高, 则两者的函数关系可表示为:
其中, A为当交货期为0时顾客所愿意最高产品价格, B为交货期对价格的敏感系数。
可以得到:
因此风险中性制造商承诺交货期模型为:
式 (6) 说明在生产能力和需求一定的情况下, 如果不能在承诺交货期内交货或者产品质量低下, 则可能使顾客的基本满意度不到满足、声誉受损, 从而丧失未来可能的利润, 因而确定的S0必然趋近于1, 也就是要求产品产生质量问题的比率θ尽可能地小:
定理1 当R1+R2>ωR3时, 存在最佳承诺交货期
证明 制造商在承诺交货期时通常以利润最大化为出发点, 对期望利润函数分别求一阶和二阶导数可得:
在MTO生产环境下, 产品的实际交货期t>0, 因此f (t) >0, 利润函数二阶导数的值取决于R1+R2与ωR3之间的关系, 当R1+R2>ωR3时, 得到∂π2 (T) /T2<0, 即制造商的期望利润函数是关于承诺交货期T的凹函数, 同时也意味着存在最佳的承诺交货期T*π使预期的利润函数达到最大。令一阶导数表达式为零, 可得到最佳的承诺交货期:
将式 (11) 代入期望利润函数式 (5) , 可以得到最大的期望利润为:
当R1+R2<ωR3时, 得到二阶导数∂π2 (T) /T2>0, 则利润函数是关于交货期T的凸函数, 而在∂π (T) /∂T=0处, 利润函数将取得最小值, 这时的交货期:
利润函数最优解必取值于交货期T可行取值区域的边界。首先知道T*min1>0, 又因为P=A-BT, P>0, 因此A-BT>0, 有
通过以上分析以知, 在不考虑制造商对待风险态度的情形下, 最优的承诺交货期为
图1包含了4子图, 分别表示R1、R2、R3、B在不同的平均交货期下对最优承诺交货期的影响。从图中首先可以知道, 平均交货期的取值直接决定了承诺交货期的初始点, 因此制造商在制定承诺交货期时, 首先需要从企业的生产能力和订单的需求量出发, 了解企业平均交货水平, 保证产品的质量, 然后再从库存成本、延期成本等固定不变的成本进行分析。其次比较分析4个子图可以知道, 单位库存费用、价格敏感系数越大, 承诺的交货期越小, 也就是说这两个影响因素与承诺交货期成反比例关系, 库存成本的产生是由于企业提前完成订单, 因此, 当单位库存成本很大时, 企业可以选择承诺相对较短的交货期。其次单位延期费用、单位维修费用与承诺交货期成正比例关系, 由于单位延期费用的多少, 直接决定了企业在相同的交货期下相应的延期成本, 而对于单位维修成本, 由于生产产品的质量与承诺的交货期有关, 交货期越长, 员工加工产品的时间越长, 精度就有可能越高, 产品的质量也就相对越好。总之, 承诺的交货期随着单位库存费用的减少、价格的敏感系数的减少、单位延期费用的增大、单位维修费用的增大而增大。此外, 从各曲线的倾斜程度可以知道单位库存成本和单位延期成本对承诺交货期影响最大, 因此制造商在考虑利润最大化时, 可首先考虑这两个因素的影响情况。
2.2 风险规避制造商交货期模型
由于市场环境多变, 制造商对于客户要求的订单, 不再是盲目的接受, 而更多考虑了订单的风险及对制造商自身利益的影响的基础之上再进行决策, 这样企业才能获得长期的生存发展, 当制造商接受客户的订单之后, 制造商对待风险的态度对承诺交货期的设定也会产生很大的影响, 特别是在当前经济危机下, 企业的每一份订单都不同程度的增加了一定的风险, 企业对于订单的决策更应该具有理智。因此本文在风险中性基础之上从期望效用最大化这一准则出发, 借鉴损失规避理论, 讨论制造商最优承诺交货期的决策问题。当制造商为损失规避决策者时, 具有下面分段线性形式损失规避期望利润函数[10]:
其中:λ表示制造商的损失规避系数, 反映决策者对损失的厌恶程度。当λ=1时, 表示风险中性决策者;当λ>1, 即在参考点π0处有一个拐点 (为了简化问题, 令初始财富为零) , λ越大表示损失规避或者厌恶程度越高。
首先令式 (3) 为零, 求出风险中性制造商期望利润为零的承诺交货期。此类方程的求解方法比较麻烦, 使用了LambertW函数进行求解, 计算得出:
可以知道, 当制造商承诺交货期0<T<T1时, 由于花费过多的库存成本和维修成本使得利润小于零, 当T1<T<T2利润大于零。当T2<T<∞时, 由于花费过多的延期成本使得利润小于零, 因此, 对于损失规避制造商, 其期望利润函数为:
化简可得:
其中, E[π (t, T) ]为制造商的期望利润。根据盈亏平衡点的定义, 上式右边第2项为非正, 表示制造商相对于期望利润的损失偏差。上式说明E[u (π (t, T) ) ]≤E[π (t, T) ], 即损失规避制造商的期望利润不会大于风险中性制造商的期望利润。因此, 此时制造商的期望利润为其期望利润加上相对于期望利润的损失偏差。
定理2 当R1+R2> (2λ-1) ωR3时, 存在最佳承诺交货期T*u使得制造商的利润最大。当R1+R2< (2λ-1) ωR3时, 在∂E (π) /∂T=0处利润函数将取得最小值, 在 (0, T*min2) 区间边界T*u→0取得极大值。
证明 为了求出风险规避制造商的最优期望利润, 分别对E[u (π (t, T) ) ]求一阶和二阶导数:
当R1+R2> (2λ-1) kR3时, 由于f (T) >0, 可知, 则利润函数是关于交货期T的凹函数, 令E (c) T=0, 求出损失规避制造商最佳承诺交货期:
当R1+R2< (2λ-1) ωR3时,
而利润函数最优解必然取值于交货期T可行取值区域的边界。首先知道T*min2>0, 又因为P=A-BT, P>0, 因此A-BT>0, 有
3 模型决策分析
为了更为清楚地比较以上两种模型, 考虑下列数值例子:假设A=300, B=0.5, m=10元/件, Q=100件, S0=0.98, R1=0.5元/件, R2=8元/件, R3=8元/件, 1/ω=60天, 即平均交货期为60天。
分别由式 (11) 和式 (12) , 计算出风险中性制造商相应的最优承诺交货期T*π=91天和期望利润π (t, T) =10960.89元, 再由式 (15) 和式 (16) 通过Matlab软件, 计算利润为零的承诺交货期分别为:T1=319天, T2=580天。最后令损失规避水平λ由2变化到7, 分别计算不同损失规避水平下制造商的最优承诺交货期和相应的期望利润, 计算结果列于表1。
表1的数据显示随着λ的增大, 制造商的损失规避或厌恶程度越高时, 这直接导致了制造商承诺的交货期变小, 相应的期望利润减少, 当决策者过多的考虑损失的影响 (或者说对损失的厌恶程度加重时) 即损失规避水平增大到一定程度, 制造商会选择放弃订单, 此次订单的利润为零, 承诺的交货期也将不存在, 这与人们的直观期望是一致的, 这也是风险价值观的体现:高风险获得的利润大, 低风险获得的利润相对低一些。因此制造商在与客户进行订单协商时, 首先要考虑企业自身应对风险的能力, 然后再根据需求和生产能力承诺交货期。此外, 表1还说明了, 企业在设定承诺交货期时, 并不是一味的追求利润的最大化, 而是在考虑风险程度的基础之上, 追求利润的最大化, 根据企业自身情况判断相应的损失规避水平, 再分析在该水平下企业的最优承诺交货期。
4 结束语
如何合理地设置承诺交货期是企业在接受订单时的重要决策之一。本文将质量这一很难度量的变量引入了交货期的影响因素, 基于订单的预期利润最大化为目标, 在满足顾客基本满意度的情形下, 构建了MTO方式下的交货期决策模型, 研究了如何确定制造商可承诺交货期, 并对模型的最优性进行了分析。在此基础之上, 研究了在不同损失规避水平条件下, 制造商设置可承诺交货期的策略。分析结果说明, 当损失规避水平比较小时, 制造商会承诺比较长的交货期, 获得较高的利润, 而随着损失规避水平的增加, 承诺交货期逐渐变小, 利润逐渐减小, 以这一事实为出发点, 当企业设定承诺交货期时, 不再盲目的追求利润的最大化, 而是在考虑风险的大小之下, 追求利润的最大化, 使得企业总体利润的提高。那么能否使用复杂函数对风险中性、偏好及损失规避制造商设定承诺交货期, 这将有待于进一步研究。
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IC反应器厌氧处理MTO废水 第7篇
另一方面,甲醇制烯烃(MTO)技术是指利用通常由天然气或煤生产的甲醇,在催化剂作用下生成聚合级乙烯、丙烯等低碳烯烃的工艺技术。它开拓了一条从非常规石油资源出发制取化工产品的新工艺路线,已成为新能源技术的热点之一[11]。该工艺中,反应混合气体急冷塔的塔釜排水(MTO废水)中含有从混合气体中洗出的大量含氧有机物,若直接排放,对环境危害严重[12]。目前,将IC反应器应用于MTO废水处理的研究还鲜有报道。
本工作以初步驯化后的絮状污泥作为IC反应器的接种污泥,厌氧处理MTO废水,以高负荷、高进水浓度方式培养颗粒污泥,考察了反应器运行过程中废水处理效果及污泥性状的变化情况。
1 实验部分
1.1 废水水质及污泥来源
废水取自某化工企业MTO中试装置的生产废水,COD大于50 000 mg/L,TOC大于10 000 mg/L,主要有机物为甲醇、丙酮、乙酸等。接种污泥为课题组前期实验厌氧反应器中留存的初步驯化后的絮状污泥。
1.2 实验装置
自制IC反应器,主体部分为玻璃材质,柱体内径11 cm,反应区总高180 cm,有效容积约22 L,其中一级反应区容积8.3 L,二级反应区容积5.3 L。两级三相分离器分别位于反应器的中部和上部,把反应器分为粗处理区和精处理区,一级三相分离器容积4.2 L,二级三相分离器容积4.4 L。反应器外侧设有取样口,顶部加盖,设置排气口。一级和二级反应区均通过其外部夹套内热水循环来维持温度。
1.3 实验方法及流程
反应器启动时在废水中投加Fe2+,Co2+,Mo2+,Ni2+,Mn2+等微生物生长所必须的微量元素。用Na OH调节进水p H,使反应器内的p H维持在中性范围。待处理废水通过计量泵由底部进入反应器,与一级反应区的厌氧污泥混合,经一级反应区处理后的废水进入二级反应区做进一步处理。一级反应区产生的沼气经一级三相分离器收集后夹带部分泥水通过提升管进入反应器顶部的气-液分离器,而二级反应区产生的沼气通过导气管进入气-液分离器,经气液分离后由沼气管排出反应器,经计量后排空。处理后出水从反应器上端溢流堰溢出,通过排水管排出反应器,部分出水可通过循环泵进行外部循环。实验过程中,通过加热泵循环热水罐中的热水,由可编程控制器使反应器温度控制在30℃左右。
1.4 分析方法
采用重铬酸钾法测定COD[13];采用N/C3000型TOC分析仪(德国耶拿公司)测定TOC。
2 结果与讨论
2.1 污泥培养阶段
污泥培养阶段共50 d。反应器内起始污泥状态:经初步驯化后的絮状污泥7 L,干污泥量70 g。污泥培养阶段COD和TOC去除率与进水COD容积负荷的变化见图1,进出水COD和TOC的变化见图2。由图1和图2可见:进水COD稳定在54 000~56000 mg/L,TOC稳定在13 000 mg/L左右,而进水COD容积负荷由3.3 kg/(m3·d)逐渐增至15.0 kg/(m3·d);在初期,COD和TOC去除率逐日增加,出水COD从5 000 mg/L逐渐降至1 300 mg/L左右,出水TOC从1 000 mg/L逐渐降至300 mg/L左右;从第12天开始,COD和TOC的去除率均达96%以上,此后稳定在96%~99%之间,废水处理效果较好。
污泥培养阶段废水升流速率的变化见图3。由图3可见,废水升流速率从起始的0.15 m/h逐渐升至1.00 m/h,而后降至0.45 m/h。在污泥培养过程中,逐渐提高废水升流速率是为了提高水力负荷、增强传质,促进活性高、沉降性能好的污泥下沉,将活性较差的污泥洗出反应器。但实验过程中发现,当废水升流速率提升至1.00 m/h时,反应器中的污泥洗出过快,遂调整至0.45 m/h,以保证反应器内的污泥浓度。实验结果表明,水力负荷太低会使大量分散污泥过度生长,影响沉降性能,但水力负荷过高又会导致污泥过快流失。综合考虑,在污泥培养阶段,宜采用0.4~0.6 m/h的废水升流速率。
对照图1、图2和图3可见,尽管实验过程中废水升流速率的变化会对污泥流失情况产生明显影响,但反应器的处理效果并未受到明显影响。
在起始阶段,只有一级反应区内有絮状污泥,二级反应区内无污泥。随着实验的进行,当废水升流速率提高至0.40 m/h时,二级反应区内出现污泥,说明此时污泥床已经上升至二级反应区。之后,随着产气量和废水升流速率的增大,污泥床继续膨胀,于20 d左右反应器顶部出现污泥,有部分污泥随出水被洗出反应器。污泥的流失虽会使反应器损失部分污泥,但污泥的合理洗出对反应器的顺利启动有着积极作用。反应器运行30 d左右,进水COD容积负荷升至6.0 kg/(m3·d),可观察到一级反应区内有许多颗粒状污泥分散在絮状污泥中,反应器底部也出现了肉眼可见的颗粒污泥。当进水负荷进一步提高,反应器运行45 d左右时,发现在一级反应区内出现了大量肉眼可见的颗粒污泥,且污泥床层高度不断增加。从反应器底部取少量污泥样观察,发现污泥呈细小的灰黑色颗粒状,粒径约1mm左右。
2.2 稳定运行阶段
稳定运行阶段共历时320 d。起始污泥状态:污泥培养阶段形成的颗粒污泥层,膨胀体积约7 L。稳定运行阶段COD和TOC去除率与进水COD容积负荷的变化见图4,进出水COD和TOC的变化见图5。由图4和图5可见:负荷相对稳定阶段进水COD在48 000~56 000 mg/L之间,进水TOC在8 000~15 000mg/L之间,进水COD容积负荷在8~17 kg/(m3·d)之间;出水COD和TOC在绝大多数时间里分别保持在3 000 mg/L和600 mg/L以下,相应地COD和TOC去除率也大多保持在96%以上。运行过程中出现出水COD超3 000 mg/L、TOC超600 mg/L从而使COD和TOC去除率低于96%的现象,是由于此时反应器内污泥基本呈絮状,反应器内污泥浓度较低,出现过负荷现象。适当降低反应器负荷,COD和TOC去除率即可得到恢复。由图4和图5还可见,在反应器内污泥维持较好性状的条件下,出水COD一般可稳定在1 500 mg/L左右,出水TOC一般可稳定在400mg/L左右,COD和TOC去除率可稳定在98%左右,废水处理效果较好。
稳定运行阶段废水升流速率的变化见图6。由图6可见,在初期即对废水升流速率进行了一次快速提升,在30 d内从0.40 m/h升至1.10 m/h。对照图4、图5和图6可见,废水升流速率的快速提升对其处理效果影响不大,出水COD和TOC与COD和TOC去除率均变化不大。但实验发现,废水升流速率的快速提升对反应器内污泥性状造成很大影响,升流速率升至1.10 m/h时反应器内已有的颗粒污泥完全解体变为絮状污泥,絮状污泥被大量洗出。主要原因是污泥培养阶段所形成的颗粒污泥强度还不够,未成熟,无法适应废水升流速率的快速提升。
污泥解体后,采取措施迅速降低废水升流速率至0.20 m/h,此后110 d左右维持在0.2~0.5 m/h,在此期间再次将絮状污泥培养为颗粒污泥。在此后约160 d期间,废水升流速率从0.30 m/h缓慢升至最高1.70 m/h,反应器内颗粒污泥均保持良好。在废水升流速率小于1.2 m/h时,出水COD和TOC分别稳定在1 200 mg/L和300 mg/L,COD和TOC去除率稳定在约98%;废水升流速率大于1.2m/h时,处理效果略变差,但出水COD和TOC仍分别稳定在1800 mg/L和400 mg/L,COD和TOC去除率稳定在约96%。
由上述分析可知,废水升流速率在一定范围内的平缓变化对反应器处理效果的影响很小,反应器可稳定运行。废水升流速率过快变化对反应器的稳定运行尤其是颗粒污泥的性状维持会产生不利影响。
2.3 重启阶段
在稳定运行阶段结束、反应器停止运行90 d后开始重启阶段。重启阶段共历时75 d。重启阶段COD和TOC去除率与进水COD容积负荷的变化见图7,进出水COD和TOC的变化见图8,废水升流速率的变化见图9。
由图7和图8可见:重启阶段进水COD在48 000~54 000 mg/L之间,基本稳定在51 000 mg/L左右,进水TOC在11 000~13500 mg/L之间,基本稳定在12 000 mg/L左右;除在重启初期出现出水COD超3 000 mg/L、TOC超600 mg/L,相应地COD和TOC去除率低于96%的情况外,在其余时间里出水COD和TOC分别保持在3 000 mg/L和600 mg/L以下,相应地COD和TOC去除率均保持在96%以上;出水COD在995~2 370 mg/L之间波动,平均为1 560mg/L,出水TOC在180~560 mg/L之间波动,平均为350 mg/L;COD和TOC去除率均稳定在98%左右,废水处理效果较好。
由图7~9可见:重启阶段前40 d废水升流速率稳定在0.4 m/h左右,进水COD容积负荷从14.5 kg/(m3·d)逐渐升至最高29.0 kg/(m3·d);除重启初期处理效果较差,运行趋稳后出水COD和TOC分别保持在3 000 mg/L和600 mg/L以下,相应地COD和TOC去除率均保持在96%以上,废水处理效果较好,基本未随负荷的增加而产生波动。同时,可观察到运行过程中颗粒污泥生长良好,反应器运行稳定。
由图7~9还可见:重启阶段后35 d进水COD容积负荷基本稳定在25~28 kg/(m3·d),而废水升流速率从0.4 m/h左右快速升至最高3.0 m/h左右;在此期间出水COD和TOC仍分别保持在3 000 mg/L和600 mg/L以下,相应地COD和TOC去除率均保持在96%以上,废水处理效果较好,基本未随废水升流速率的增大而产生较大波动。同时,可观察到反应器运行基本稳定,但在高升流速率导致的剪切力作用下颗粒污泥出现了解体速率加快的趋势,故升流速率不宜过高。综上所述,在颗粒污泥成熟后,废水升流速率可在一定范围内快速提高。
3 结论
a)IC反应器的进水COD容积负荷可达29.0 kg/(m3·d),COD和TOC去除率可稳定在96%以上。