基于遗传算法的ERP生产计划系统的优化研究

天津理工大学硕士学位论文基于遗传算法的ERP生产计划系统的优化研究姓名：陈瑞雪申请学位级别：硕士专业：管理科学与工程指导教师：魏津瑜20080501基于遗传算法的ERP生产计划系统的优化研究作者：陈瑞雪学位授予单位：天津理工大学相似文献(10条)1.学位论文董颖非确定性环境下集约生产计划与层次生产计划模型与算法的研究2004面对日益增加的竞争压力和小批量多品种的市场需求，国际上越来越多的制造企业从总体战略出发，纷纷采用供应链管理模式与企业资源计划(ERP)系统运营方式，以实现对企业的整体优化。ERP中的核心问题就是生产计划系统，现有的生产计划系统以层次型计划为主，而层次生产计划中的最上层、最重要的计划就是集约生产计划，如何将集约生产计划恰当地分解成产品族计划，进而分解成产品项计划与主生产计划(MPS)，并且保持层次生产计划的连续性，成为每个企业竞相追逐的目标之一，这也是运筹学与控制论、系统工程与系统仿真、管理科学等领域研究的重要课题。生产计划中现有的模型和方法常假设生产资源和能力以及市场需求是确定性的、精确的、非动态的。然而，在复杂的工业系统中，由于生产环境的复杂性，原材料市场的易变性和不可靠性以及用户对产品的多样化要求等，存在各种形式的随机性和模糊性，统称为非确定性。正是这些非确定性因素，使得生产决策与运筹管理更为复杂，既不能用传统的生产计划模型来描述和表达，更不能用基于精确数学方法的模型求解技术来优化。因此，把生产环境中各种形式的非确定性因素以及决策者的主观愿望和知识嵌入到不同层次的生产计划模型中，建立非确定性环境下的层次型生产计划系统是非常重要的，也是很有意义的工作。特别是在我国工业企业长期面临的管理随机性大，主观性强，基础数据不全，精确性差的环境下，显得尤为重要。本课题作为国家自然科学基金课题—非确定性环境下层次型生产计划决策系统(70002009)和教育部留学归国人员基金“复杂工业系统的模糊建模与智能优化”的重要组成部分，以实际生产计划问题为背景，围绕非确定性环境中层次型生产计划决策系统中的集约生产计划和层次生产计划的模型和算法，进行了比较深入的研究，得到了一些有意义的结果和结论。主要工作包括以下6个方面：(1)提出一种基于改进的混合粒子群优化算法求解非线性约束规划方法。在介绍PSO算法基本原理的基础上，设计了约束适应度优先排序处理约束条件的方法，并通过动态邻域算子和可变惯性权重进行联合演化以求得全局最优解。对非线性规划例子的实例计算表明，该算法稳定性好，简单容易实现而又功能强大，易于掌握，对于多维非线性、复杂问题的求解具有普遍适用性。(2)对具有模糊需求量、模糊加工能力约束以及资本水平约束的多品种类集约生产计划的机会约束规划描述和求解方法进行了研究。应用机会约束规划构造满足需求的可能性水平函数，讨论了可能性分布函数的性质，建立了具有模糊需求量集约生产计划问题的机会约束规划模型，并提出了求解模型的总体步骤，使其在模糊环境下的决策过程更具柔性。(3)研究了资源受限的集约生产计划(APP)问题。当模糊参数的隶属函数不易给出时，考虑用区间数来近似地表示这些参数，并采用区间规划模型描述集约生产计划问题。从减少劳动力水平变动和稳定生产的角度，研究劳动力水平对集约生产计划最优结构的影响，并与没有劳动力受限的APP模型进行了对比。(4)讨论了具有惩罚因子的模糊集约生产计划问题。在模糊资源约束的情况下，增加资源(突破资源约束)可能会带来高额损失费用(惩罚费用)，因此决策者希望在有限的模糊资源约束情况下，以尽可能小的惩罚或决策者满意的惩罚费用来获得最大的整体效益。为使决策结果更具柔性，设计了交互式多准则求解方法，对多个问题进行了仿真，取得满意结果。(5)层次分解生产计划问题及求解算法的研究。在产品递阶结构的基础上，提出了产品族分解计划模型，重点研究不同层次计划之间的交互作用。通过对PSO算法粒子的分层设计来实现对集成化计划的不同粒度空间表示，提出了基于模糊规则的交互式混合优化算法。该算法利用模糊规则求解分解计划，并在优化过程中引入反馈来调整上层计划模型，据此实现对递阶结构的寻优。(6)模糊环境下层次型生产计划系统(FHDSS)基本框架的研究。从FHDSS的分层结构、企业计划信息模型的描述、反馈策略和柔性决策机制等几个方面，采用信息流和模型集成的方法，对模型库、数据库、知识库、规则库进行了设计与开发，便于与MRP和ERP系统集成，这为将来在实际系统中应用打下了良好的基础。2.学位论文李凤军流程型大规模定制生产计划系统的理论与实施研究200220世纪初，美国享利·福特创立了大规模流水线生产方式，成为工业化时代的典型生产模式。如今，已从工业化时代逐渐进入信息化时代，制造业的市场背景和技术背景均产生了很大的变化。旧的生产模式已经不能适应市场发展的需要。在这种背景下出现了大规模定制（MassCustomization，MC）方式，它是既能满足客户需求多样化，又保留了大规模生产的高效率和低成本的一种新型生产模式。具体意思是指，以接近大规模生产的成本和速度，为单个客户（或小批客户）定制生产任何数量的产品。本文背景是HEALTH公司与我们共同合作的课题，以大规模定制的相关理论为基础，中心议题是实现大规模定制的有效计划方式理论与实施。展开思路上，本文首先介绍和分析了论文展开的背景：市场发展趋势、国内外对大规模定制的研究、生产模式发展简史、各种生产模式不同点、大规模定制生产带来的影响和大规模定制的基本思想；然后又详细分析了HEALTH公司的现有生产流程、生产计划体系和存在的问题；进一步，以大规模定制的相关理论为基础，结合HEALTH公司的实际情况，提出了推拉式生产计划体系，并设定了相关参数；最后设计了软件来实现生产计划体系，并设计了一套指标体系，利用历史数据来评估生产计划系统的有效性，给HEALTH公司提出了最佳方案。实现大规模定制生产需要两个要素：以接近大规模生产的速度生产和为单个客户（或小批客户）定制生产任何数量的产品。大规模定制生产的基本思想是在大规模生产的基础上实现定制生产，整个生产过程可以分为两个阶段：大规模生产阶段和定制生产阶段。而流程型大规模定制生产主要的特点——物流的连续性决定了不可能预先把产品的所有组件生产出来作为库存。延迟细分是实现流程型大规模定制生产的有效方法，关键在于确定CODP（客户订单分离点），中心思想是把CODP尽量向后延迟，从而减少生产任务的预测性。而合理的生产计划模式是实现延迟细分的保证，纯粹的推动式生产计划方法和拉动式方法都不能满足需要，因此结合实际，提出了推拉式生产计划方法。要想实现大规模定制生产，不仅要依靠合理的生产计划方法，还需要进行适应大规模定制的思想和规划、组织改造，建设畅通的信息渠道和网络、先进的制造系统、培养适应大规模定制的敏捷性劳动力、实施全面质量控制。本文自始至终贯彻务实的思想，从实现大规模定制生产的理论基础到HEALTH公司的生产计划体系设计，本文提出的方法都得到了比较有效的印证。本文的研究将对企业实现大规模定制生产带来一定的帮助，并对生产计划模式的改进有一定参考价值。3.会议论文顾玉琦.宋晓云.孙永军.张玲协同生产管理的协同生产计划模式与方法研究2003本文主要研究协同生产管理的协同生产计划模式与方法.针对协同生产管理的特点,建立了协同生产管理的协同生产计划模式和方法总体模型,并对此模型进行了简要描述.最后在此模型基础上,对协同生产计划的具体制定方法进行了研究,包括定单决策与分析、协同生产计划的计划分解和任务分配方法及基于多Agent的协同生产计划协商过程等.4.学位论文王亚敏煤化工企业生产计划优化研究2008煤化工企业的生产计划是煤化工企业管理的最重要组成部分，应用现代化信息技术，提高煤化工企业生产效率和决策水平，对煤化工企业优化资源配置，提高竞争力具有重要意义。针对煤化工企业的生产特点，设立了生产计划优化的制定和实施步骤。通过对某煤化工公司煤化工生产过程的分析研究，建立了用于生产计划优化的数学模型，并设定了以利润和质量为指标的目标函数。该数学模型良好的抽象了生产的主要因素，即能准确反映生产实际，又能便于数学描述和求解。利用数学模型，进行了结果分析，对原料及产品价格、产品产量及质量要求、装置约束等因素对优化结果的影响进行了分析。结果分析结合了市场及生产中实际因素，能有效指导企业生产。结果分析与生产实际的吻合充分证明了模型的有效性。利用Matlab及Java共同设计了生产计划优化软件，以可视化的方式实现了模型参数输入、结果输出及其他要求功能。优化软件的实现极大的方便了企业决策人员的实际应用。生产计划优化功能的实现，能极大的提高该煤化工生产企业的生产计划制定水平，以更加精确科学的方式取代了传统的半经验式生产计划制定，提高了企业的现代化决策水平，为企业实施企业资源管理系统(EPR)及制造执行系统(MES)奠定了基础。5.学位论文杨志平基于供应链的协同生产计划2008在企业管理中,成本和交货期是影响企业效益的核心要素。由于成本和交货期的直接决定因素是生产计划,因而出现了一系列先进的生产计划的方法,如：MRP/MRPII/ERP,JIT,OPT/TOC等。然而随着供应链管理的出现,市场竞争变得越来越激烈,竞争的模式也从企业与企业之间的竞争变成了供应链与供应链之间的竞争。以往的JIT,OPT/TOC,MRP/MRPII/ERP等都是以单个企业的物料需求为中心展开的,缺乏与供应商、分销商的协调,需求的不确定性和波动对企业生产计划产生负面影响,从而间接的影响了企业在竞争中取得优势,所以研究供应链环境下企业的生产计划问题有重要的现实和理论意义。首先,本文分析了市场对企业新的要求,进而得到企业的生产计划在供应链环境下面临的挑战。通过对国内外研究的总结发现以往对供应链环境下生产计划的研究大多数停留在决策层,在这样的现状下本文研究了供应链环境下生产计划的执行。其次,由于需求信息是生产计划的直接来源,本文从分析波动的需求对企业生产计划带来的影响入手,通过分析EOQ模型在供应链环境下的不足而提出了供应链企业协同条件下的EOQ。在协同EOQ的基础上,利用广告和折扣来调节企业的需求波动,从而得到企业在协同计划条件下的产销存模型。再次,车间作业计划是生产计划的执行层,对本文的研究对象成本和交货期起了直接的决定作用。根据这样的特点利用模糊交货期和惩罚费用作为决策变量来建立车间作业计划模型,并利用遗传算法来求解。最后,本文首先利用协同计划模型调节A公司的总体需求,并且得到A公司的经过调节后的产销存计划。在A公司得到比较平缓的需求之后,本文选取A公司的G产品作为研究对象,利用基于模糊交货期的车间作业计划来求解G产品的车间作业计划,并将计划运用于实际。6.学位论文张清华锦西石化分公司生产计划制定方法改进的研究2004生产计划制定是企业日常管理的重要组成部分。长期以来，计划部门一直沿用定性的计划方式，已经越来越不适应时代的需要。因此，当务之急应探索出一套定性与定量相结合的计划制定方法。本文探索研究具有实际应用价值、可操作性强的计划制定方法，在分析比较国内、国外部分生产计划制定现状的基础上进而构建锦西石化分公司生产计划制定体系，运用本体系进行了应用实例分析，最后得出结论并对课题今后的研究方向作了进一步展望。新的生产计划制定方法在原有的基础上有所突破。具体表现在用线性规划法建立数据模型，通过计算机程序进行计算并做灵敏度分析，以其结果来制定生产计划。新的生产计划制定方法具有覆盖面广、计算精度高等特点，使生产计划的制定更简单、更灵活、更科学、更实用。综合运用定性与定量相结合排产理论，使生产计划的制定过程程序化、规范化，并达到效益最大化。使计划能够真正的指导生产，通过生产计划使各部门之间充分的协调起来，生产计划达到优化。新的生产计划制定方法弥补了原有生产计划制定不准确，人为干扰因素多的局限性，使生产计划制定体系趋于科学、准确，并具有较强的可操作性。7.会议论文张磊.蒋洪波提高生产计划安排的科学性2004企业生产、经营、发展过程中,