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，优化是流程工业内一个正在快速 成长的领域，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，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，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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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CONTROL ENGINEERING China版权所有，可用 一个正规模型来代表一组所有可能 的解决方案CONTROL ENGINEERING China版权所有，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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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，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控制工程网版权所有，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CONTROL ENGINEERING China版权所有， 但在许多领 域，仍然没有找到最佳解决方案CONTROL ENGINEERING China版权所有，
 &