基于改进多维规划的生产材料智慧订购问题研究

来源:用户上传      作者:李景晗　任桓君　陈晓艺　王丽莎

　　摘 要：目前，在解决生产型企业对多个供应商的最佳订购方案进行选取问题时，通常使用多目标规划或遗传算法。这些方法效率普遍不高，尤其是对复杂问题求解耗时很长。为提高求解效率，提出一种基于改进多维动态规划的智慧订购方案求解方法，该方法以最小生产成本为目标，通过约束最低生产需求和最大供货量，建立从二维延展至三维的动态规划模型，再对三维模型进行简化求解。通过实例验证了该方法的可行性和有效性。对比遗传算法，改进多维动态规划在运行效率和模型简练度上有很大优势。
　　关键词：动态规划;材料订购;方案决策;多维规划
　　中图分类号：TP31 文献标识码：A
　　Research on Intelligent Ordering of Production Materials
　　based on Improved Multi-dimensional Planning
　　LI Jinghan REN Huanjun CHEN Xiaoyi WANG Lisha
　　Abstract： At present， multi-objective planning or genetic algorithm is usually used by production enterprises to solve the problem of selecting the best ordering plan when facing multiple suppliers. These methods are generally inefficient and take a long time especially for solving complex problems. In order to improve the solution efficiency， this paper proposes an intelligent ordering plan solution based on improved multi-dimensional dynamic planning. Taking minimum production cost as the goal， This solution establishes a dynamic planning extending from 2D to 3D by constraining minimum production demand and maximum supply quantity， and then simplifies the solution of the 3D model. The feasibility and effectiveness of the proposed method are verified by an example. Compared with genetic algorithm， the improved multi-dimensional dynamic planning has great advantages in operation efficiency and model simplicity.
　　Keywords： dynamic planning; material ordering; plan decision; multi-dimensional planning
　　1 引言（Introduction）
　　榱寺足生产需求和把控供应链风险，部分生产型企业采用多供应商供货、多次少量订购的策略采购生产材料。如果对原材料的订购工作缺乏足够重视，可能会导致生产活动受到严重影响[1]。目前在解决生产型企业对多个供应商的最佳订购方案进行选取问题时，通常使用多目标规划或遗传算法[2-3]。这些方法虽然可以得出订购方案，但解决复杂问题需要大量计算时间。面对这一问题，改进的动态规划模型脱颖而出。在这类单生产企业、多供应商的情景下，已经有郑广珠等[4]提出了遗传算法和动态规划的双层规划方法。考虑到传统的动态规划算法无法解决这类复杂问题，我们将传统的动态规划模型从二维延展至三维，再对三维模型进行简化求解。相较于其他方法，该方法具有高效、简洁、逻辑明晰的特点。
　　2 问题描述（Problem description）
　　企业每周的产能为2.82万立方米，每立方米产品需消耗甲类原材料0.6 立方米，或乙类原材料0.66 立方米，或丙类原材料0.72 立方米。原材料的采购成本直接影响企业的生产效益，实际中甲类和乙类原材料的采购单价分别比丙类原材料高20%和10%。在生产活动中，供应商的数量往往较多，现有50 个以订购欲望为目标排序的供应商，需要根据实际情况预测企业在未来24 周的订购方案。考虑到在实际情况中，单个供应商的供应能力会随时间改变，所以设定每个供应商的供货能力、企业仓库存货的数量以及企业生产材料的需求量等因素会随着周数W的增加而不断变化。可以从任意供应商订购生产材料，订购周期为每周一次。
　　为了解决上述问题，本文提出了一种基于改进动态规划的生产材料订购决策方法。
　　3 简化的三维供应商选取动态规划模型（Simplified dynamic planning model of 3D supplier selection）
　　3.1 模型建立
　　传统的动态规划大多是在二维状态变量上实现的，但此问题拥有周数、供应商编号、材料的购置数量三个状态变量，二维模型不能解决该问题。要将模型扩展至三维，就需要引入时间变量作为第三个维度，即以周数、供应商编号、已选货物量为三维的坐标系，如图1所示。

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