非確定性環(huán)境下集約生產(chǎn)計劃與層次生產(chǎn)計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)，紛紛采用供應鏈管理模式與企業(yè)資源計劃(ERP)系統(tǒng)運營方式，以實現(xiàn)對企業(yè)的整體優(yōu)化。ERP中的核心問題就是生產(chǎn)計劃系統(tǒng)，現(xiàn)有的生產(chǎn)計劃系統(tǒng)以層次型計劃為主，而層次生產(chǎn)計劃中的最上層、最重要的計劃就是集約生產(chǎn)計劃，如何將集約生產(chǎn)計劃恰當?shù)胤纸獬僧a(chǎn)品族計劃，進而分解成產(chǎn)品項計劃與主生產(chǎn)計劃(MPS)，并且保持層次生產(chǎn)計劃的連續(xù)性，成為每個企業(yè)競相追逐的目

2、標之一，這也是運籌學與控制論、系統(tǒng)工程與系統(tǒng)仿真、管理科學等領域研究的重要課題。 生產(chǎn)計劃中現(xiàn)有的模型和方法常假設生產(chǎn)資源和能力以及市場需求是確定性的、精確的、非動態(tài)的。然而，在復雜的工業(yè)系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)環(huán)境的復雜性，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)決策與運籌管理更為復雜，既不能用傳統(tǒng)的生產(chǎn)計劃模型來描述和表達，更不能用基于精確

3、數(shù)學方法的模型求解技術來優(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)計劃模型中，建立非確定性環(huán)境下的層次型生產(chǎn)計劃系統(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性大，主觀性強，基礎數(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基金課題—非確定性環(huán)境下層次型生產(chǎn)計劃決策系統(tǒng)(70002009)和教育部留學歸國人員基金“復雜工業(yè)系統(tǒng)的模

4、糊建模與智能優(yōu)化”的重要組成部分，以實際生產(chǎn)計劃問題為背景，圍繞非確定性環(huán)境中層次型生產(chǎn)計劃決策系統(tǒng)中的集約生產(chǎn)計劃和層次生產(chǎn)計劃的模型和算法，進行了比較深入的研究，得到了一些有意義的結果和結論。主要工作包括以下6個方面： (1)提出一種基于改進的混合粒子群優(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上，設計了約束適應度優(yōu)先排序處理約束條件的方法，并通過動態(tài)鄰域算子和可變慣性權重進行聯(lián)合演化以求得全局最優(yōu)解。對

5、非線性規(guī)劃例子的實例計算表明，該算法穩(wěn)定性好，簡單容易實現(xiàn)而又功能強大，易于掌握，對于多維非線性、復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)計劃的機會約束規(guī)劃描述和求解方法進行了研究。應用機會約束規(guī)劃構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)計劃問題的機會約束規(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)計劃(APP)問題。當模糊參數(shù)的隸屬函數(shù)不易給出時，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)計劃問題。從減少勞動力水平變動和穩(wěn)定生產(chǎn)的角度，研究勞動力水平對集約生產(chǎn)計劃最優(yōu)結構的影響，并與沒有勞動力受限的APP模型進行了對比。 (4)討論了具有懲罰因子的模糊集約生產(chǎn)計劃問題。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用(懲罰費用)

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用來獲得最大的整體效益。為使決策結果更具柔性，設計了交互式多準則求解方法，對多個問題進行了仿真，取得滿意結果。 (5)層次分解生產(chǎn)計劃問題及求解算法的研究。在產(chǎn)品遞階結構的基礎上，提出了產(chǎn)品族分解計劃模型，重點研究不同層次計劃之間的交互作用。通過對PSO算法粒子的分層設計來實現(xiàn)對集成化計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