大規(guī)模定制企業(yè)的多項目計劃模型與算法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展和市場需求的快速變化，市場已從傳統(tǒng)的相對穩(wěn)定型演變成動態(tài)多變型。傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式因其不能滿足用戶對個性化產(chǎn)品的需求，從而受到當前激烈市場競爭的嚴重挑戰(zhàn)。而傳統(tǒng)的定制生產(chǎn)方式因其無法提供短交貨期和低成本的產(chǎn)品遭到了市場的淘汰。大規(guī)模定制生產(chǎn)是企業(yè)解決上述壓力和矛盾的一種新思路。它是一種把定制生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)這兩種看似矛盾的生產(chǎn)方式有機地結(jié)合起來，以快速、低成本方式生產(chǎn)價格合理的個性化產(chǎn)品的新型生產(chǎn)模式。

2、為了滿足客戶的需求，企業(yè)進行全方面的管理體系改善必不可少，包括戰(zhàn)略目標的正確定位、研發(fā)能力的提升、成本控制體系的完善、人力資源體系的改進等。但是，我們認為，對于制造企業(yè)，如何適當而有效地進行生產(chǎn)計劃的安排才是保證企業(yè)按時交貨，低成本運作的根本戰(zhàn)略。 然而，學(xué)術(shù)界對大規(guī)模定制(MC：Mass Customization)的研究主要集中在實現(xiàn)原理以及產(chǎn)品配置領(lǐng)域，對大規(guī)模定制企業(yè)生產(chǎn)計劃的研究并不多見，研究大規(guī)模定制企業(yè)生產(chǎn)計劃的思

3、想也僅限于延遲策略與模塊化，本文認為這與大規(guī)模定制的思想是有抵觸的。本文認為，大規(guī)模定制企業(yè)特別是純定制的大規(guī)模定制企業(yè)，生產(chǎn)訂單完成過程既包括產(chǎn)品研發(fā)過程、模具生產(chǎn)，也包括產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)過程，而傳統(tǒng)的生產(chǎn)計劃方法僅針對上述一個生產(chǎn)過程，如MRPII思想只適合于大規(guī)模生產(chǎn)過程，網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)僅適合于模具生產(chǎn)過程。因此，要真正實現(xiàn)大規(guī)模定制的核心理念，應(yīng)對整個生產(chǎn)訂單的完成過程進行計劃與控制，使訂單生產(chǎn)的整個過程都在統(tǒng)一計劃指導(dǎo)下進行生產(chǎn)實

4、踐。本文基于純定制大規(guī)模定制企業(yè)的特點，對純定制大規(guī)模定制企業(yè)的生產(chǎn)計劃問題進行了系統(tǒng)地研究。 大規(guī)模定制企業(yè)的訂單具有項目的一次性、時效性等特征，因此本文認為大規(guī)模定制企業(yè)的生產(chǎn)運作也具有項目運營的特征，并通過對訂單項目進行全面的分析，本文提出了大規(guī)模定制企業(yè)具有縱向多項目集成與橫向多項目集成的概念。同時，根據(jù)項目計劃管理的思想，構(gòu)建了大規(guī)模定制企業(yè)進行生產(chǎn)計劃與資源配置的多項目計劃二個層面三個階段體系框架。以此為基礎(chǔ)，分別論

5、述了體系框架中二個層面的內(nèi)容，包括訂單項目粗規(guī)劃與生產(chǎn)各階段多項目詳細計劃；通過對項目計劃模型的分析，構(gòu)建了各階段的多項目計劃的多目標數(shù)學(xué)模型：為了求解本文提出的特殊模型，本文在總結(jié)與分析現(xiàn)有求解RCPSP方法的基礎(chǔ)上，著重討論了群智能算法——粒子群算法與蟻群算法的基本原理以及當前的算法改進研究成果，并基于多目標優(yōu)化的方法、粒子群與蟻群混合的思想提出了一種新的多目標混合群智能算法——MOAC - PSO算法，并對其在大規(guī)模定制企業(yè)各階段

6、多項目計劃問題中的應(yīng)用過程進行了分析；為驗證本文多項目計劃模型的有效性與新算法的優(yōu)越性，基于項目計劃領(lǐng)域經(jīng)典算例庫的思路，開發(fā)了一種具有自定義功能的、真正意義多項目的、可以進行多目標優(yōu)化的、能生成多種類型問題算例的問題算例生成器——ProGen/MMM。并根據(jù)本文的需求開發(fā)了一個問題算例生成平臺，用戶可以對所需的問題算例類型進行選擇，并對算例中的各類參數(shù)進行自定義設(shè)置，生成的算例具有一定的隨機性：同時，本文采用ProGen/MMM生成了

7、與本文各階段多項目計劃問題模型相對應(yīng)的1728類算例，通過與傳統(tǒng)的多目標遺傳算法、多目標粒子群算法的比較，驗證了本文模型的有效性與算法的優(yōu)越性，也證明了本文提出的新生產(chǎn)計劃方法具有有效性，可以比現(xiàn)有生產(chǎn)計劃方法更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。最后，本文基于多項目計劃體系框架，開發(fā)了一個原型系統(tǒng)，主要功能包括訂單項目相關(guān)資料輸入、調(diào)用、查詢、訂單項目粗規(guī)劃、各階段多項目計劃與資源配置等。通過輸入問題算例生成器生成的各階段算例，進行系統(tǒng)運行，可以得到訂

8、單項目的粗規(guī)劃甘特圖，生產(chǎn)各階段的計劃甘特圖與資源配置圖。如果進一步與企業(yè)其他信息系統(tǒng)接合，可以用于實際的企業(yè)生產(chǎn)計劃中，指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)實踐。 論文的創(chuàng)新性體現(xiàn)在： (1)在分析大規(guī)模定制企業(yè)生產(chǎn)計劃特征與多項目并存特點的基礎(chǔ)上，提出了大規(guī)模定制企業(yè)縱向多項目集成與橫向多項目集成的概念與特點。 (2)在分析現(xiàn)在生產(chǎn)計劃不符合大規(guī)模定制企業(yè)的基礎(chǔ)上，提出大規(guī)模定制對生產(chǎn)計劃的特殊要求，并根據(jù)其多項目并存的特點，構(gòu)建了

9、大規(guī)模定制企業(yè)多項目計劃的二個層次三個階段的體系框架。 (3)構(gòu)建了大規(guī)模定制企業(yè)各階段的多項目計劃的多目標數(shù)學(xué)模型，分別以訂單項目完成交貨期最短、成本最小以及資源配置最均衡為目標，在充分體現(xiàn)大規(guī)模定制企業(yè)特征的基礎(chǔ)上，考慮了資源配置的穩(wěn)定性。 (4)設(shè)計了一種并行的MOAC-PSO算法，并將其應(yīng)用于求解本文復(fù)雜的離散組合優(yōu)化多目標問題。 (5)開發(fā)了具有高度自適應(yīng)性的問題算例生成器系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需求