企業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃多目標決策方法的應用研究

盧莎莎，王曉林

（中國計量學院 機電工程學院，杭州 310018）

企業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃多目標決策方法的應用研究

盧莎莎，王曉林

（中國計量學院 機電工程學院，杭州 310018）

0 引言

現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)模式多為面向客戶定制的小批量生產(chǎn)模式,其主要是通過接收客戶訂單來進行組織生產(chǎn)。對此,企業(yè)在接受訂單時,往往要對訂單做出一個評價,衡量企業(yè)各方面的條件是否能夠順利完成該訂單和獲取高利潤。對于占企業(yè)年生產(chǎn)總值1/3甚至1/2的大訂單,企業(yè)為減少風險和不確定性,必須對其做一個較全面的生產(chǎn)規(guī)劃,以評價該訂單的可行性和給企業(yè)帶來的利潤。

對中小型制造企業(yè)來說,其最關(guān)注的就是訂單成本問題,而研究表明,制造型企業(yè)的成本競爭力主要集中在企業(yè)物流成本,一旦物流成本得到優(yōu)化,企業(yè)利潤空間將會大大提升[1]?；谶@樣的背景,提出了基于企業(yè)物流成本優(yōu)化的生產(chǎn)規(guī)劃方法的研究。

1 生產(chǎn)規(guī)劃方案層次結(jié)構(gòu)分析[2,3]

該生產(chǎn)規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括四個方面,企業(yè)生產(chǎn)能力的評定和生產(chǎn)周期的劃分,企業(yè)物流成本分析優(yōu)化和企業(yè)物流能力的適應性分析以及最后的多解最優(yōu)方案的選擇。

企業(yè)生產(chǎn)能力分析主要是確定滿足生產(chǎn)能力所需的設(shè)備、產(chǎn)地以及人力資源;生產(chǎn)周期的劃分是確定生產(chǎn)節(jié)拍以減少企業(yè)生產(chǎn)淡旺季以及緊急插單等不確定因素的不良影響。

企業(yè)物流成本分析優(yōu)化時確定企業(yè)產(chǎn)生物流成本的幾個主要方面,對其加以研究優(yōu)化,達到成本最優(yōu)的目的。

企業(yè)物流能力的自適應分析是為了企業(yè)能夠具有柔性生產(chǎn)物流能力,以應對后續(xù)的生產(chǎn)訂單。

在整個生產(chǎn)規(guī)劃中我們發(fā)現(xiàn),在不同生產(chǎn)周期的條件下,主要的影響因素有訂購成本、存儲成本、運輸成本、生產(chǎn)狀況(設(shè)備數(shù)量)和人力資源配置。同時發(fā)現(xiàn)在不同的生產(chǎn)周期下,其計算出的成本方案均不同,因此在設(shè)計方案選擇時,應采用多目標決策系統(tǒng)來進行算法設(shè)計。

2 多目標的多級決策系統(tǒng)方法設(shè)計[4,5]

在確定屬性時,采用層次分析法(AHP)來進行計算。層次分析法是由美國運籌學家匹茲堡大學教授薩迪教授(Saaty T L)提出的,其特點是能對復雜的決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進行深入分析的基礎(chǔ)上,利用較少的定量信息使決策的思維過程數(shù)學化,從而為多目標、多準則或無結(jié)構(gòu)特性的復雜決策問題提供簡便的決策方法。其基本步驟如下:

1)將決策問題進行層次結(jié)構(gòu)分析,得到層次結(jié)構(gòu)圖,如下所示:

2)建立決策矩陣A。假設(shè)目標函數(shù)對應M個目標:y1,y2,…ym和決策方案x1,x2,…xn。 方案xi(i =1,2,…i…,n)和目標yj( j =1,2,…j…m)下的屬性值為aij, 則決策矩陣A為:

圖1 層次分析結(jié)構(gòu)圖

3)利用Satty給出的公認屬性重要性等級表(表1所示),對矩陣A中的屬性值aij進行評價,并根據(jù)相互比較重要性進行賦值。

表1 重要性等級表

4)用Saaty給出的近似方法求解最大本征值λmax和權(quán)重ω。,具體算法如下:

(1)將矩陣A中每行元素連乘再進行n次開方

(2)求權(quán)重:

(3)對矩陣A每列元素求和:

(4)計算λmax的值:

5)對矩陣A進行一致性檢驗。要求λmax＜,為n階矩陣的臨界本征值,具體數(shù)值見表2。當λmax符合以上要求時,則通過一致性檢驗,否則,則調(diào)整矩陣A,直至滿足λmax＜, 此時計算的ω為有效值。

表2 n階矩陣的臨界本征值

表2 n階矩陣的臨界本征值

n 2 3 4 5 6 λ’max 3.116 4.07 5.54 6.62 n 7 8 9 10 λ’max 7.79 8.99 10.16 11.34

3 計算結(jié)果與比較

此算法中,由于各方案在個目標下屬性值,均可量化,所以在步驟5)中采用第一種方法進行計算,但對于屬性值的量值要進行無量綱化處理。選用5個不同的周期來進行計算比較,分別為4、5、6、7、8生產(chǎn)周期。將(1)人力資源、(2)生產(chǎn)狀況(設(shè)備和場地)、(3)訂購成本、(4)庫存成本、(5)運輸成本作為衡量最佳周期選擇的屬性特征,根據(jù)屬性之間的重要性,列出矩陣A為:

由式(1)可得:

由式(2)可得:

由式(4)可得:λmax= 5.0072

對矩陣A進行一致性檢驗,由于n=5,查表2可知

λmax= 5.0072＜5.54,所以滿足一致性檢驗條件。因此得到屬性權(quán)重為:

由于是多品種生產(chǎn),企業(yè)不可能將全部資源和時間用來生產(chǎn)一個產(chǎn)品,根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)資源和擴大再生產(chǎn)的能力和資金實力,將生產(chǎn)周期劃分為4、5、6、7、8個周期,對應產(chǎn)生的最優(yōu)方案為X1、X2、X3、X4、X5,并將上述5個屬性進行定量計算,計算結(jié)果下表所示:

表3 各方案屬性計算結(jié)果

對數(shù)據(jù)進行無量綱化處理,得到下表:

表4 進行無量綱化處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果

從上表可以看出,所選方案優(yōu)先順序為:X5?X1?X2?X4?X3。

據(jù)此,企業(yè)在組織生產(chǎn)時,應優(yōu)先選擇8個周期生產(chǎn)方案。

4 結(jié)論

生產(chǎn)規(guī)劃時企業(yè)組織生產(chǎn)運作的前期工作,制造業(yè)企業(yè)通過對生產(chǎn)物流的優(yōu)化來獲取更高的利潤空間。對此,在企業(yè)幾個不同生產(chǎn)周期的情況下,對影響生產(chǎn)物流成本的幾個屬性或因素進行核算,并運用層次分析法對以身背數(shù)量、人力資源配置、訂購成本、存儲成本、運輸成本5個屬性構(gòu)成的多目標決策系統(tǒng)進行計算,通過加權(quán)和法計算出備選方案綜合評價排序,從而得到最優(yōu)方案,為企業(yè)選擇成本最優(yōu)的組織生產(chǎn)方案提供了決策依據(jù)。

[1]范興美. 現(xiàn)代制造企業(yè)生產(chǎn)物流成本管理研究[J]. 改革與戰(zhàn)略, 2007, 03.

[2]姜啟源, 等. 數(shù)學模型[M]. 高等教育出版社, 2003: 224-231.

[3]Dubrovin, V. and Mironova, N. Usage of the Analytic Hierarchy Process for Production Optimization,Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications,and Computer Science, 2006. TCSET 2006. International Conference, 2006, 3: 576-577.

[4]王曉林, 等, 敏捷制造環(huán)境下生產(chǎn)組織多目標決策方法[J]. 吉林大學學報(工學版), 2008.1.

[5]李志浩, 王萬軍, 胡建軍. 一種混合指標的多目標決策方法及應用[J].現(xiàn)代電子技術(shù), 2007, 16.

Application and research of multi-objective decision-making in enterprise production planning

LU Sha-sha, WANG Xiao-lin

企業(yè)進行生產(chǎn)規(guī)劃時，物流成本應是企業(yè)關(guān)注的重點。企業(yè)生產(chǎn)物流成本，主要根據(jù)生產(chǎn)周期的不同劃分，對企業(yè)訂購成本、存儲成本、運輸成本、設(shè)備購買以及人員配置等進行分析核算，針對不同的生產(chǎn)周期規(guī)劃，以庫存模型為基礎(chǔ)推算出相應的生產(chǎn)物流成本，隨后，再運用多目標決策方法結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)的特點，針對多個可行的生產(chǎn)規(guī)劃方案進行了擇優(yōu)評價。

物流成本；層次分析法；成本計算；多目標決策

盧莎莎(1986－),女,研究生,研究方向為基于生產(chǎn)物流成本優(yōu)化的企業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃。

F270.7

A

1009-0134(2011)1(上)-0148-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.1(上).44

2010-11-15