2、化工过程操作程序合成中的非单调推理

化工过程操作程序合成中的非单调推理

1. 引言

规划一系列行动以从一个状态过渡到另一个状态，往往会随着途中障碍（约束条件）的增多而变得愈发困难。传统的串行（线性或单调）规划方式，在遇到约束条件时需要回溯并尝试其他步骤，约束越多，规划效率越低。而非单调推理则不同，当一个行动步骤（破坏者）导致违反约束条件时，无需回溯，而是采取另一个行动步骤（白骑士），在破坏者之前执行该步骤可消除其影响，从而避免回溯。约束越多，非单调规划过程反而越高效。

化工过程操作的规划和调度是复杂的任务，包括工厂的常规启动、关闭、设备切换、危险情况的安全应对以及产品转换等操作程序的合成，涉及众多不可通约的目标（如运营经济性、安全性、环境影响）、描述工厂各单元行为的模型、人工监督干预以及所需的自动化程度。目前，虽然数学规划技术可用于寻找“最优”计划，但计算机过程控制系统在规划、调度和执行复杂的非串行操作方面能力有限，不过控制室内存在自动化程度提升的趋势，主要有两种形式：一是预先合成操作程序并通过可编程逻辑控制系统实施；二是在线自动规划和调度操作程序，并通过分布式控制系统实时执行。

操作程序的合成需要指定一系列基本操作，如开关手动阀门、启停电机、更改设定值等，将工厂从初始状态转变为目标状态。这一转变通常通过一系列中间状态实现，每个中间状态都需满足多种约束条件，具体如下：
- 物理约束 ：由质量、能量和动量平衡、化学和相平衡条件以及速率现象施加。
- 时间约束 ：例如，若进料泵未开启，则无法使储罐达到满罐状态。
- 逻辑混合约束 ：避免化学品的意外混合导致爆炸、催化剂中毒、有毒