3、化工过程非单调规划与操作策略综合

化工过程非单调规划与操作策略综合

1. 层次化建模：过程与操作的精准刻画

在化工过程规划中，对过程和操作步骤进行有效表示至关重要。这些表示模型需满足两个关键要求：一是能够捕捉过程中的布尔型、整数型（即分类或定性）或实值变量；二是能在多个细节层次上对过程或操作进行描述，且保持内部一致性。

1.1 操作建模

操作步骤的特征化，即算子 (Op_{jq}) 的特征化，取决于操作类型（如布尔型、整数型、解析实值型）和所需的细节层次（如工厂某部分的抽象操作、阀门和泵等的原始操作）。以下是几种可能的模型：
- STRIPS 算子 ：由 Fikes 和 Nilsson 在 1971 年引入，是最简单的操作步骤模型。它包含前置条件和后置条件，前置条件是在操作执行前系统及其周围环境必须满足的陈述，后置条件是操作执行后保证为真的陈述。然而，STRIPS 算子存在严重局限性，例如不同过程的时间前置和后置条件不同，难以创建通用的算子集合；且过程操作的函数关系会导致整体成为功能算子，这在严格的 STRIPS 模型中是不允许的。
- 条件算子 ：为克服 STRIPS 算子的局限性，Chapman 在 1985 年提出了条件算子。它根据所有前置条件是否为真产生两组后置条件。但在合成操作程序时，条件算子也有类似的缺点，其使用受到严重限制，无法涵盖设备/产品切换、优化控制和某些安全回退策略等操作程序的规划。
- 功能算子 ：与 STRIPS 和条件算子使用前置条件的合取不同，功能算子有一组前置条件的合取。对于每组前置条件，都有一组对应的后置条件。功能算子是比 STRIP