炼油企业是我国国民经济的重要组成部分，随着经济的发展，能源形势越来越严峻，如何进一步提高炼油企业的生产和管理效率，降低生产成本和能耗，是一件非常有意义的研究工作。论文首先回顾了过程工业的研究现状和炼油企业的实际运营特点，指出了论文的研究意义和方向，其次以功能层次结构模型和流结构理论为指导，研究炼油企业生产运营层次的数据模型和活动模型，再次将炼油企业按照空间和生产流程分解，分别建立了原油调度的混合整数非线性规划模型，炼油企业生产计划与能量系统集成的整厂生产计划模型，以及产品调合与调度集成优化的混合整数非线性规划模型，最后，本文在分析炼油企业生产运营集成系统特点的基础上，提出了其软件结构模型，并开发了其中的部分数据库，生产计划和部分调度模块。 过程系统是由六种流(物料流、能量流、信息流、工件流、资金流和人件流)连接起来的众多功能单元的集合。流对象可以具有层次结构，即一种流对象可以包括若干次级的流对象。流活动是指在流对象之间发生，并把流对象连接起来，构成有一定功能、一定目标、一定结构的过程系统的，具有流动和传递特性的客体。以此为指导，研究了炼油企业生产运营六种流的数据模型，采用UML语言描述了每种数据模型的逻辑关系，属性和操作，这些数据模型是企业生产运营建模和信息集成的基础。采用IDEFO方法建立炼油企业生产运营层次的活动模型，将炼油企业的生产经营活动按照功能和层次分解，描述了活动间的逻辑关系和数据交互。 生产计划是炼油企业生产运营层次的核心任务之一。论文分析了生产计划与能量系统之间的相互影响，采用数学规划建立了生产计划与能量系统集成优化的整厂多周期生产计划模型，深化了炼油企业物料流和能量流的关系。使用边际价格分析方法，为企业的生产脱瓶颈和中间产品的定价提供了决策支持。以某真实炼油企业为例，分析集成模型的优化结果，包括物流走向优化、装置生产方案选择、全厂能量平衡和蒸汽动力系统操作、以及装置停工维修，验证模型的实用性。 采用连续时间表达方法，建立了原油调度混合整数非线性规划模型，以此为基础进一步研究了原油调度的不确定性因素及其概率密度函数，采用随机机会约束规划建立了不确定性条件下的原油调度优化问题。通过引入置信水平的概念，将不确定性优化问题转化为确定性问题。采用GBD(Generalized BendersDecomposition)算法将原油调度混合整数非线性规划模型分解为两个混合整数线性规划问题和一个非线性问题进行循环求解，代替直接求解混合整数非线性规划模型的复杂性。通过实际案例应用说明模型和算法的有效性。 产品调合和调度是炼油过程减少成本的最后机会，论文描述了产品调合和调度问题，采用连续时间表达方法，建立了产品非线性调合和调度集成优化的混合整数非线性规划模型，避免了将二者分开优化或者集成优化但是采用线性调合的缺陷。针对集成优化模型的特点，将其分解为一系列的混合整数线性规划模型进行求解。通过实际案例应用说明模型和算法的有效性。 炼油企业生产运营集成系统是一个复杂的大系统，采用“统一过程”(RationalIJnified Process)进行系统需求分析和逻辑设计，阐述了集成系统是一个基于网络的分布式平台，采用XML(Extensible Markup Language)作为分布式集成系统的数据传输、交互和集成的解决方案，讨论了集成系统与遗留系统的接口问题。最后，描述了集成系统的软件结构，并开发了集成系统的数据库，生产计划和部分调度组件。