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(duì)日益增加的競(jìng)爭(zhēng)壓力和小批量多品種的市場(chǎng)需求，國(guó)際上越來(lái)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(yíng)方式，以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jìng)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(chǎng)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(chǎng)的易變性和不可靠性以及用戶對(duì)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(lái)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(lái)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(shí)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(guó)工業(yè)企業(yè)長(zhǎng)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(guó)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(guó)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(duì)

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(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)而又功能強(qiáng)大，易于掌握，對(duì)于多維非線性、復(fù)雜問題的求解具有普遍適用性。 (2)對(duì)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(huì)約束規(guī)劃描述和求解方法進(jìn)行了研究。應(yīng)用機(jī)會(huì)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(huì)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(lái)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(duì)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(duì)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(huì)帶來(lái)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(lái)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(duì)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(duì)PSO算法粒子的分層設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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