非確定性環(huán)境下集約生產(chǎn)計(jì)劃與層次生產(chǎn)計(jì)劃模型與算法的研究.pdf

1、面對日益增加的競爭壓力和小批量多品種的市場需求，國際上越來越多的制造企業(yè)從總體戰(zhàn)略出發(fā)，紛紛采用供應(yīng)鏈管理模式與企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)系統(tǒng)運(yùn)營方式，以實(shí)現(xiàn)對企業(yè)的整體優(yōu)化。ERP中的核心問題就是生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)，現(xiàn)有的生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)以層次型計(jì)劃為主，而層次生產(chǎn)計(jì)劃中的最上層、最重要的計(jì)劃就是集約生產(chǎn)計(jì)劃，如何將集約生產(chǎn)計(jì)劃恰當(dāng)?shù)胤纸獬僧a(chǎn)品族計(jì)劃，進(jìn)而分解成產(chǎn)品項(xiàng)計(jì)劃與主生產(chǎn)計(jì)劃(MPS)，并且保持層次生產(chǎn)計(jì)劃的連續(xù)性，成為每個(gè)企業(yè)競相追逐的目

2、標(biāo)之一，這也是運(yùn)籌學(xué)與控制論、系統(tǒng)工程與系統(tǒng)仿真、管理科學(xué)等領(lǐng)域研究的重要課題。 生產(chǎn)計(jì)劃中現(xiàn)有的模型和方法常假設(shè)生產(chǎn)資源和能力以及市場需求是確定性的、精確的、非動(dòng)態(tài)的。然而，在復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)環(huán)境的復(fù)雜性，原材料市場的易變性和不可靠性以及用戶對產(chǎn)品的多樣化要求等，存在各種形式的隨機(jī)性和模糊性，統(tǒng)稱為非確定性。正是這些非確定性因素，使得生產(chǎn)決策與運(yùn)籌管理更為復(fù)雜，既不能用傳統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃模型來描述和表達(dá)，更不能用基于精確

3、數(shù)學(xué)方法的模型求解技術(shù)來優(yōu)化。因此，把生產(chǎn)環(huán)境中各種形式的非確定性因素以及決策者的主觀愿望和知識嵌入到不同層次的生產(chǎn)計(jì)劃模型中，建立非確定性環(huán)境下的層次型生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)是非常重要的，也是很有意義的工作。特別是在我國工業(yè)企業(yè)長期面臨的管理隨機(jī)性大，主觀性強(qiáng)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不全，精確性差的環(huán)境下，顯得尤為重要。 本課題作為國家自然科學(xué)基金課題—非確定性環(huán)境下層次型生產(chǎn)計(jì)劃決策系統(tǒng)(70002009)和教育部留學(xué)歸國人員基金“復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)的模

4、糊建模與智能優(yōu)化”的重要組成部分，以實(shí)際生產(chǎn)計(jì)劃問題為背景，圍繞非確定性環(huán)境中層次型生產(chǎn)計(jì)劃決策系統(tǒng)中的集約生產(chǎn)計(jì)劃和層次生產(chǎn)計(jì)劃的模型和算法，進(jìn)行了比較深入的研究，得到了一些有意義的結(jié)果和結(jié)論。主要工作包括以下6個(gè)方面： (1)提出一種基于改進(jìn)的混合粒子群優(yōu)化算法求解非線性約束規(guī)劃方法。在介紹PSO算法基本原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了約束適應(yīng)度優(yōu)先排序處理約束條件的方法，并通過動(dòng)態(tài)鄰域算子和可變慣性權(quán)重進(jìn)行聯(lián)合演化以求得全局最優(yōu)解。對

5、非線性規(guī)劃例子的實(shí)例計(jì)算表明，該算法穩(wěn)定性好，簡單容易實(shí)現(xiàn)而又功能強(qiáng)大，易于掌握，對于多維非線性、復(fù)雜問題的求解具有普遍適用性。 (2)對具有模糊需求量、模糊加工能力約束以及資本水平約束的多品種類集約生產(chǎn)計(jì)劃的機(jī)會約束規(guī)劃描述和求解方法進(jìn)行了研究。應(yīng)用機(jī)會約束規(guī)劃構(gòu)造滿足需求的可能性水平函數(shù)，討論了可能性分布函數(shù)的性質(zhì)，建立了具有模糊需求量集約生產(chǎn)計(jì)劃問題的機(jī)會約束規(guī)劃模型，并提出了求解模型的總體步驟，使其在模糊環(huán)境下的決策過程

6、更具柔性。 (3)研究了資源受限的集約生產(chǎn)計(jì)劃(APP)問題。當(dāng)模糊參數(shù)的隸屬函數(shù)不易給出時(shí)，考慮用區(qū)間數(shù)來近似地表示這些參數(shù)，并采用區(qū)間規(guī)劃模型描述集約生產(chǎn)計(jì)劃問題。從減少勞動(dòng)力水平變動(dòng)和穩(wěn)定生產(chǎn)的角度，研究勞動(dòng)力水平對集約生產(chǎn)計(jì)劃最優(yōu)結(jié)構(gòu)的影響，并與沒有勞動(dòng)力受限的APP模型進(jìn)行了對比。 (4)討論了具有懲罰因子的模糊集約生產(chǎn)計(jì)劃問題。在模糊資源約束的情況下，增加資源(突破資源約束)可能會帶來高額損失費(fèi)用(懲罰費(fèi)用)

7、，因此決策者希望在有限的模糊資源約束情況下，以盡可能小的懲罰或決策者滿意的懲罰費(fèi)用來獲得最大的整體效益。為使決策結(jié)果更具柔性，設(shè)計(jì)了交互式多準(zhǔn)則求解方法，對多個(gè)問題進(jìn)行了仿真，取得滿意結(jié)果。 (5)層次分解生產(chǎn)計(jì)劃問題及求解算法的研究。在產(chǎn)品遞階結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了產(chǎn)品族分解計(jì)劃模型，重點(diǎn)研究不同層次計(jì)劃之間的交互作用。通過對PSO算法粒子的分層設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)對集成化計(jì)劃的不同粒度空間表示，提出了基于模糊規(guī)則的交互式混合優(yōu)化算法。該