德国运筹学研究学会 (GOR) 每 年都与产业界联合召开研讨 会。2008 年 4 月，ABB 主办了主题 为“制造执行系统优化”1) 的第 80 届 研讨会。研讨会传达的主要信息显 示控制工程网版权所有，优化是流程工业内一个正在快速 成长的领域www.cechina.cn，应用范围正在与日俱 增。生产企业和自动化系统供应商同 样面临日益增加的压力，必须提高 产量并使设备以最高生产率运行。 “优化”是什么？
        一位正在出差的销售人员计划拜 访 20 家客户，他们分别位于 20 个 不同地点，如何安排旅行线路，是 优化问题的经典案例。计划安排旅 行线路非常简单www.cechina.cn，但计划安排最好 的旅行线路，则另当别论。当然可 以咨询优化专家，但首先必须弄清 楚“最好”的定义。“最好”的线路 是最快的线路www.cechina.cn，还是最短的线路？ 抑或是能够让这位销售人员入住他 最喜欢的酒店的线路？
        决策因此取决于销售人员对“ 最 好”的定义2)，以及他想优化旅行路 线的哪个方面。我们日常生活中充 满了这种优化的难题。哪条是法兰克 福与柏林之间最快的旅行线路？在某 个特定时间段，哪种方法最有效？ 销售人员如何才能与家人共渡更多 时间？连续不断的改进是一种解决方 案，同时需要经过一系列的细化之 后，才能达到更好。这种方法常被用 于细化生产流程，以提高生产率。 相比于连续不断的改进，优化则是 一种更好的解决办法。因为优化可 以找到最好的解决方案。就其数学 意义而言，“优化”是在所有可能的 解决方案中寻找最好。所以，可用 一个正规模型来代表一组所有可能 的解决方案，该模型涉及目标 (实 物)、决策变量以及制约因素等。 近几十年来，随着计算机功能 越来越强，不断开发出许多先 进的新算法，业内对数学优化 的兴趣不断增强。
        数学优化意味着在满足制约因素的 同时，通过为一组决策变量选择数 值，寻找目标函数的最小值或最大 值。对任何具体目标，都可能分别 存在本土和全球两种不同的最佳状 态 (见图 1 )。在数学优化中，正如过 程改进那样，仅仅接近最佳点是不 够的。数学优化目的是找到全球的 最佳解决方案。

        优化世界
        数学优化是一种定义清楚明确的技 术，它以优化问题的规范表达为依 据。为了采用数学优化解决真现实 世界中的问题，必须遵循下列三个 关键步骤 (见图 2 )：

        1) 问题的识别
        2) 建立模型，即用数学术语表示问题
        3) 开发解决问题的合适算法
        就工业应用而言控制工程网版权所有，问题解决方案一 旦确立，将在生产环境中执行。优 化解决方案是 MES 层面的一个组成 部分 (详情请参阅本期杂志第 16 页 的资料库“自动化金字塔”)，位于 自动化系统的顶层，可与企业资源 计划系统进行通讯。优化的成功实 施需要具备实时功能、在线配置能 力、连通性和可靠性等 (见图 3a )。

        优化问题
        在生产计划和调度领域中有许多优 化的应用实例 (见图 3b )。计划与调度的任务是在给定的时段内，将稀缺 资源分配给多项任务。在生产环境 中，资源包括能源、原材料、工艺 设备和人力。在给定生产条件下， 数学优化可使这些资源得到最好的 利用。例如，通过优化设备的能源 效率，将耗能多的工序转移到电价 便宜的时段，可以降低能源消耗及 费用 (见图 3c )。
        虽然已经分析了许多产业问题， 并开发出改进方案， 但在许多领 域www.cechina.cn，仍然没有找到最佳解决方案，
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