（企业管理专业论文）实现多级供货能力承诺的虚拟企业生产计划模型研究.pdf

摘要 虚拟企业生产计划是虚拟企业盟主整合成员核心能力，实现客户 产品服务的关键之一。针对虚拟企业生产计划难以制定和执行的问 题，论文从实现多级供货能力承诺的角度出发，研究了虚拟企业多级 供货承诺体系结构、带供货能力承诺的虚拟企业生产运作模式、多级 订单供货承诺流程、考虑初始供货承诺的生产计划模型以及基于混合 策略的蚁群优化算法等问题。最后结合长沙某企业生产情况，引入算 例对上述内容进行了验证。 论文的主要研究内容和成果如下： ( 1 ) 从成品供货能力承诺、零部件供货能力承诺、可用生产能 力承诺c t p 、可发货能力承诺d t p 以及可盈利能力承诺y 印等方面 系统概述了供货能力承诺a t p 的相关内容，分析了影响企业做出供 货承诺的因素，并对当前a t p 的实施现状进行了阐述。 2 ) 针对虚拟企业的特点，分析了当前虚拟企业生产计划运作 模式，提出了实现多级供货能力承诺的虚拟企业运作模式和订单承诺 流程。该运作模式和承诺流程均以客户订单，市场机会为驱动，围绕 供货能力承诺，考虑了各级成员原材料库存，半成品库存和产成品库 存以及各级成员企业生产能力等因素通过逐级承诺、逐级反馈，为 实现盟主向客户做出供货承诺提供了途径。 ( 3 ) 研究了虚拟企业生产计划制定和执行问题构建了考虑已 承诺订单和资源受限等多约束条件，以各级成员利益最大化为目标函 数的虚拟企业生产计划模型。该模型分为接到任务时从上至下的订单 预投放模型和从下至上的精准供货承诺模型，分别实现了盟主制定可 行生产计划和做出供货承诺过程。 ( 4 ) 针对上述虚拟企业订单承诺流程和生产计划模型设计了 基于混合策略的蚁群算法。将延期、提前和拖期惩罚系数引入转移概 率，结合订单选择策略，形成最有订单选择序列，并通过优化算法平 移连续订单集，以得出各订单的最优开工、完工日期。在此基础上 通过优化模型计算出新接订单的最佳承诺供货日期，从而完成各级成 员生产任务的安捧。 关键词：虚拟企业，生产计划，多级供货能力承诺，混合规划模 型，蚁群算法 i 陌o d u c t i o np l a n n n go fv i r t u a le n t e 删) i st h ek e ym 附f o r c o r e - c o m p a n yi n m g r a t i n gc o r ec o m p e t e n c eo fa s s o c a t e - c o m p a n ya n d a c h o v i n gc u s t o m e r s p r o d u c to rs e r v i c e a i m i n ga tp r o b l e mo fd f f i c u l t y o ne n a c t i o na n de n f o r c e m e n to fp r o d u c t i o np l a n n i n gi nt h ev e ，s u c h i s s u e si n c l u d i n gt h em u l t i - s t a g ea v a i l a b et op r o m i s a t v ) s y s t e ma n d o p e r a t i o nm o d e lc o n s i d e r i n gt h ea t pi nt h ev e , p r o m i s e s p r o c e d u r e w t h i n m u l t i - s t a g e o r d e r sa t p , t h ev ep r o d u c t o np l a n n i n gm o d e l c o n s i d e r i n gp r o m i s e do r d e 培a n da n tc o l o n yo p t u n i z a t i o na l g o r i t h mb a s e d o nm i x e d s 缸a t e g yi 田1 0s t u d i e db ys t a r t i n ga tp o i n to ft h ea t p c o m b i n i n g w i t h a 豇吮叩d s i n s t a n c eo fp r a c t i c a lo p e r a t i o ni n c h a n g s h a , a n e x a m p l ei sg i v e nt oe x p l a i nt h ef e r t i l i t ya n da v a i l a b i l i t yo ft h ea b o v e c o n t e n tf i n a l l y t h em a i no p n o n sa n dr e s e a r c hr e s u l t sa r oa sf o l l o w s ( 1 ) 射圮a 即t h e o r yw a ss u m m m i z e df r o ma s p e c t so ff i n s h e d p r o d u c t sa t p , c o m p o n e n t sa t v , c a p a c i t yt op r o m i s e ( c t p ) ，d e l i v e r y t o p r o m i s e ( d t p ) , p r o f i t a b l e t o p r o m i s e ( p t p ) a n d f a c t o r s i n f l u e n c i n g c o m p a n 3 t sa t pi m p l e m e n t8 f ea n a l y z e d f u r t h e r , t h ep r a c t i c a la p p 删o n o f t h ea t pi sr e v i e w e d ( 2 ) a i m e da tc h a r a c t e r i s t i c so f t h ev e ，ao p e r a t i o np a t t e r na n do r d e r p r o m i s e s p r o c e d u r eo f t h ev e a r cp r e s e n t e dt or e a l i z et h em l u t i - s t a g e 峨p a f t e ra n a l y z i n gt h ec u r r e n tp r o d u c t o np l a n n i n gm o d eo ft h ev e t 1 峙 p a t t e r na n dt h ep r o c e d u r ec o n s i d e r i n gt h em e m b e r s s t o r a g eo fr a wa n d p r o c e s s e dm a t e r i a l s ，s e m i - m a n u f a c t u r e dg o o d s , f i n i s h e dg o o d s a n d t h r o u g h p u ti sd r i v e db yt h eo r d e ro rm a r k c tc h a n c ew i t hf o c u s i n ga r o u n d t h ea t p aw a yi sg i v e nt or e a l i z et h eo r d e r sa t p b ys t e p w i s ep r o m i s e s a n df e e d b a c k ( 3 ) t h ee n a c t i o na n de n f o r c e m e n to f p r o d u c t i o np l a n n i n go f t h ev e a r es t u d i e d , a n dt h em o d e l so fp r o d u c t i o np l a n n i n gi nt h ev eu n d e r m u l t i - c o n s w a i n t ss u c ha so r d e r s p r o m i s e da n dl i m i t e dm a t e r i a l s8 1 0 c o n s t r u c t e d i t s o b j e c t i v e f u n c t i o ni se a c hm m b e i j s p r o f i t m 揶i l n i z a 娃o n t l 坞m o d e l si n c l u d e p r e p a r a t o r y o r d e r s u p - t o - d o w n a r r a n g e m e n ta n de x a c td o w n - t o - u pk t oh e l pt h ec o r e - c o m p a n ye n a c t s a v a i l a b l ep r o d u c t i o np l a n n i n ga n dr e a l i z et h ea t pt oc u s t o m e r so r d e r ( 4 ) a i m e da tt h ea b o v ep r o c e d u r eo f o r d e rp r o m i s e sa n dp r o d u c t i o n p l a n n i n gm o d e l si nt h ev e ，aa n tc o l o n yo p t i m i z a t i o na l g o r i t h mb a s e do n m i x e ds t r a t e g yi s d e s i g n e d t h ep e n a l t yf a c t o r sa l ei n t e r g r a t e di n t o w a n s i t i o np o b a b i l i t ya n ds e l e c t i o ns t r a t e g yo fo r d e r s ，a n dt h e nt h e c o n t i n u o u so r d e rs e ti sm o v e db yo p t i m a la l g o r i t h m ，a tl a s t , t h em o s t o p t i m a ls t a r tw o r k i n gt i m ea n dc o m p l e t i o nt i m eo fe a c ho r d e ri s o b t a i n e d o nt h eb a s eo ft h et i m e t h ed u ed a t eo fn e wo r d e ri sd e t e r m i n e d b yt h eo p t i m a lm o d e l s u n d e rt h i sd a t a , e v e r ym e m b e r sc a na r r a n g et h e p r o d u c ta c t i v i t i e s k e y - w o r d s ：v i r t u a le n t e r p r i s e , p r o d u c t i o np l a n n i n g , m u l t i - s t a g ea v a i l - a b l et op r o m i s e ，m i x e dp r o g r a m m i n gm o d e l , a n tc o l o n yo p t h n i z a t i o n a l g o r i t h m 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说明。 作者签名：盈毛壬 日期：地6 年u 月丛日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文； 学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 僦名：鲰名靼夺心虚日 u 硕士学位论文第1 章导论 1 1 引言 1 1 1 问题的提出 第1 章导论 年代以来，企业面临的内外部环境已经发生了巨大的变化：经济全球化 进程加快，信息和制造技术更新速度加快，商务环境变化的程度大大超过了企业 的跟踪能力，客户需求个性化程度提高，产品生命周期缩短和产品结构越来越复 杂，市场竞争日益激烈竞争要求企业为客户提供更快、更好，更灵活的个性化 产品服务，其生产方式也从“推”式( 企业生产什么，客户消费什么) 向。拉” 式( 客户需要什么，企业生产什么) 演变。为在日益加剧的全球化市场竞争中获胜， 企业致力于研究和引入先进管理理念和制造模式，如敏捷虚拟制造，智能制造， 并行工程、精益生产、大规模定制、供应链管理，柔性生产，快速重组和客户关 系管理等 显然，对制造业而言，要在变幻莫测的经济环境中立于不败之地，制造企业 必须积极调整自身应对市场变化的能力，在保证企业长期获利的前提下，快速完 成高度个性化的客户需求订单服务这意味着制造企业要保持高水平的订 单满足率、高水平的按时发货率以及非常低的无理由的产品退货率。要完成上述 三个指标，制造企业必须具备及时交付产品的能力以及对整个经营范围的产成 品、零部件供货情况和半成品的加工状态、生产能力和物料需求计划进行实时查 询的能力，从而向顾客提供最快捷、最准确的供货信息。这两种能力可归结为企 业对可供货能力承诺( a v a i l a b l et op r o m i s e ，简称删的实现程度 可供货能力承诺( t p ) 指基于当前和预定义的计划供给对供货量做出承诺的 能力叫 t p 可以处理产品替代，即如果客户要求的产品或指定零件不能得到， 就能基于规则的选择条件自动地选用替代产品从供应链的角度看，a t p 还可进 一步优化链上库存、分拣、装载和运输等环节，为客户提供精确的交货期，从而 实现单个企业的可供货能力承诺向多个企业组成的多级供货能力承诺转变多级 t p 是指可以在整条供应链上对客户订购的产品进行零部件和资源的多级供货 能力核查，发现并优化物流短缺或瓶劲资源，缩短各环节的生产、运输提前期， 为客户提供精确的、值得信赖的交货承诺“ 然而，面对市场机遇频变的经济环境，可以说没有任何一个企业能够庞大和 强大到独自拥有所需的全部技术，以及独立开发和生产个性化产品的人才与资 硕士学位论文第l 章导论 金，同时凭借传统的组织模式更是难以迅速形成竞争优势，快速应对市场需求 因此，利用信息技术在全球范围内最优配置资源成为数字化经济时代企业获得竞 争优势的有效手段虚拟企业作为敏捷制造的核心组织模式，以其快速识别市场 机遇，面向任务，强强联合，共享资源，分担成本和灵活动态的优势，无疑是快 速实现订单产品和服务功能最敏捷的组织形式伴随着国内外学者对该领域的关 注，虚拟企业的研究不再停留在定义界定、组织形式和运作模式上，而是进入到 机会识别，伙伴选择，运作反馈，利益分配以及解散后资产清算等深层次生产 计划作为企业生产经营活动的日程表。在虚拟企业实际运作中起到了举足轻重的 作用，尤其是顾及供货承诺的虚拟企业生产计划更是实现成员核心能力整合的根 本。针对此视角，结合导师已获资助的自然科学基金项目( 编号：7 0 5 7 2 0 6 0 ) 实现多级供货能力承诺的虚拟企业生产计划协调优化研究 ，本文开展实现多 级供货能力承诺的虚拟企业生产计划建模和求解方法研究。 1 1 2 研究目的和意义 在全球范围内，我国堪称数量上的。世界制造工厂。，然丽大部分输出都是 低附加值高消耗和基于人力资源优势的产品因此，快速把握市场机遇，创造具 有自主知识产权的知名品牌和强竞争力的高科技企业对加速我国经济发展，优化 产业结构完成“加工工厂”向。制造强国”的转型有着重要的意义虚拟企业 作为先迸制造理念敏捷制造的核心组织形式和经营管理模式，为企业提供了 一种如何快速应对市场频变，培育竞争优势的制造系统构造与设计思路 随着国内外学者对敏捷制造和虚拟企业研究的深入和虚拟企业运作经验的 不断丰富，虚拟企业已经跨越了概念形成阶段而逐步进入了实际运作阶段叫虽 然虚拟企业有众多单一企业无法比拟的优势，但对客户而言关心的不是产品和 服务如何生产和怎样提供来的，而是最终产品的按时送达情况和交付表现。因此， 在多级成员组成的虚拟企业中，盟主对整个虚拟企业制订的生产计划是实现下级 成员对上级成员以及盟主对客户等多级供货承诺的根本保证目前，对虚拟企业 的组织模式、运作机制、伙伴选择、任务分配和利益分配等领域的研究已取得一 定的成果。但从生产计划角度，对实现多级虚拟企业成员供货能力承诺的研究还 很少见，因此本文试图实现如下目标： ( i ) 通过对企业生产计划的研究，综述已有虚拟企业生产计划的制订方法， 为进一步制订实现多级供货能力承诺的虚拟企业生产计划提供有效手段 ( 2 ) 在已有单个企业供货能力承诺研究的基础上，分析影响虚拟企业供货 能力承诺的因素，为实现虚拟企业多级供货能力承诺提供理论和方法 ( 3 ) 尝试建立实现虚拟企业多级供货承诺的订单流程，为盟主实施生产计 2 硕士学位论文第1 章导论 划提供一种有效可行的途径 ( 4 ) 考虑虚拟企业成员已有生产任务的前提下，通过协调成员问生产作业 时问，构建满足盟主和各级成员企业利益最大化的生产计划模型，为虚拟企业实 际运作提供理论方法 上述目标的实现，不仅可将虚拟企业的理论研究引向实际操作层次，还将为 生产运作管理乃至企业管理开辟一个新的研究领域因此，本研究具有一定的理 论和现实意义 ( 1 ) 有利于完善虚拟企业理论体系。从虚拟企业的构建和运作到资产清算， 很多学者都从不同角度进行了研究，但从供货能力承诺的微观角度研究虚拟生产 计划的还不多见这也是从实践的层次对虚拟企业理论的具体和深入 ( 2 ) 有利于虚拟企业理论的实际应用在实际操作中，多数企业还是基于 历史数据或预测方法制订生产计划，安排资源采购，管理库存，进行产品生产和 销售纵然是m r c 心缸l 【et oo r c i e r ) 生产类型的成员组成的虚拟企业，每个企业 都有自身的生产计划，而且都是单独制定，要统一和协调还是存有一定的难度。 因此，从成员企业的供货能力承诺入手，从源头保证了虚拟企业生产计划的可行 性，从而才能向顾客做出切实可行和准确的交货期和交货数量 1 2 文献综述 1 2 1 多级供货能力承诺 在加世纪7 0 年代，制造行业的生产类型主要是按库存生产和按订单生产。 基本上没有用于预测和订单承诺的专业软件系统普遍的企业生产流程是接收订 单，制造产品，发运产品，收回货款随着客户需求的变化与可预测的制造能力 差距的拉大，企业迫切需要计算机辅助的提高预测精度的技术，使企业可以管理 那些已经生产但没有立即跟订单匹配的产成品。在这种情况下，基于软件技术的 a v 矧a b l 纠0 1 p f 哪i 暑e ( 舡l p ) 概念被提出来m ，其意为可供销售量或可签约量，是销 售部门应对临时或者紧急订单的库存准备量。它能满足管理产成品与订单的匹配 情况，并能追踪已经向客户做出供货承诺的产品的调度，从而保证供货的可行性 和高水平的订单满足率因其与产品销售密切相关，同时又是生产部门制定主生 产计划的重要依据以及快速、准确对客户订单做出供货承诺的重要参考。实业界 以及理论学术界都给与了广泛关注 在1 9 9 0 年，为有效管理客户需求。缩短提前期，减少安全库存，c l a y 提 出了基于信息技术的a t p 概念；其后，v e r m i n 和j o s h i 嘲提出了处理客户请购配 额r f q ( r e q u e s tf o rq u o t a t i o n ) 和制造成本的方法但正式给出a t p 定义的官方机 硕士学位论文第1 章导论 构是美国生产与库存管理协会a p i c s ( a m e d c a np r o d u c t i o na n di n v e n t o r yc o n t r o l s o c i e t y ) ，其意为可签约库存量或计划生产量中尚未签约的部分，相应的计算方 法是可供销售量( 舡p ) 等于某一时段计划产出量( 含计划接收量) 与下一次出现 计划产出量之前各时段合同量之和的差嘲国内学者周玉清等“1 也提出了与 a p i c s 基本相似的观点，认为a t p 是企业库存和主生产计划中用以支持客户订 单承诺的计划生产量尚未承诺给客户的部分在部分传统的m r p i i 、e r p 系统 中，也包含简单的a t p 模块。该模块通过读出每一项订单处理有关的库存量， 计划接受量和发货量，计算可用的库存量和计划接受量，确定是否满足新订单的 需求量。若不能完全满足需求量，系统将计算产品可用的准确数量。与客户协商 交货时间和交货数量。但在这种传统的e p , p 软件中，可用量承诺( a 卸) 仅使用 了产成品的静态信息，考虑的约束主要是产品的交货期和交货数量等软约束，不 适于动态调度。 但国外学者嘲认为，明确提出a t p 概念是在供应链管理的需求满足( d e m a n d f u l f i u m e n t ) d p ，被译为客户订单承诺，是指基于当前和预定的计划和库存等可用 资源对客户订单需求做出交货承诺的能力，其主要功能是充分利用库存、计划和 调度等信息对客户订单需求做出及时和准确的反应，缩短交货提前期，保证订单 承诺的准确性和可靠性随着e r p 和供应链a p s ( a d v a n c 捌p l a n n i n ga n d 鲇h e d u l m ) 的盛行，a t p 扩展到可用生产能力承诺c t p ( c a p a c i t yt op r o m i s e ) ，功 能上也扩展到可盈利能力承诺p t p o p r o f i t a b l et op r o m i s e ) 等。具体包括“1 ； ( 1 ) 基于互联网协作性的全球化订货承诺。集成全球范围内所有的物流处 理系统，得到供应和需求信息，包括虚拟供应链中的供应商和其他的商业伙伴 ( 2 ) 多层供应链的有效性基于规则的策略可以匹配供应和需求，进行实 时模拟，核查多层的子项和能力这些子项共同构成多级的。可供货承诺”( a t p ) ： 成品a t p 、能力a t p 、系列产品a 呻、零部件a t p 以及渠道a t p 等 ( 3 ) 可发货能力承诺d t v ( d e l i v e r yt op r o m i s e ) 在成品或者零部件不能 得到时，基于规则的选择条件自动地处理替代产品和替换地点，进一步分配短缺 的产品或零部件，优化发运，运输环节上的距离，运费等 ( 4 ) 可用生产能力承诺c t p 通过生产能力硬约束或软约束规则对所有需 求优化能力承诺，优化分配给供应链的工厂。对客户的需求有效反应，自动识别 能力约束瓶颈，从而使订货承诺更快、更准确、更灵活 ( 5 ) 可盈利能力承诺p t p 进一步对客户的需求带来的成本盈利情况举行 分析，使销售人员在任何地点接受销售单时，可随时分析销售单的可盈利性 此外，国内外学者在交货承诺日期和承诺数量等数量模型方面开展了深入的 研究。t a y l o r 和p l a n e r t 提出有限产能承诺方法，通过启发式算法求解得到可行 4 硕士学位论文第1 章导论 的客户订单交货期；k i l t e r 和s c h n e e w e i s s e l * j 给出了基于a p s 的a t p 分配方法 c h e n 等删将a t p 系统和生产调度系统混合考虑，提出了实现企业内部的a t p 系统m m ( 混合整数规划模型) ，研究了实时生产( r e a l - t t m em o d e ) 和批量生产模 式a l c h m o d e ) 下的供货承诺模型并进一步指出，在批量生产中。间隔时问成 了影响产品交货期、降低生产成本充分利用设备的重要因素d i e t r i c h 等针对按 订单装配企业，提出了基于特征集概念的高效订单承诺方法但上述模块仅限于 单个企业内部可用承诺量的计算，功能上有一定的限制 为扩展a t p 的功能，部分学者将a t p 数量模型应用于供应链管理的客户需 求履行上，以满足高水平的订单满足率和按时发货率以及非常低的无理由的产品 退货率t h r o e “1 以物流网络的社会福利最大化为目标，概括出涉及物流地址分 布，上下游伙伴以及时间的遗传算法模型h a r i h a r 锄和z i pk i n 蝴使用库存统计 模型评价了带有特殊交货日期的。高级订单”鸱等将建立了基于动态 b o m 0 3 mo f m 删) 的网络化a t p 系统z h e n - y i n g 等“1 综述了前人的研究，提 出了以最小化交货违规惩罚、存货成本和产量变化成本的多阶段资源可用性的 a t p 优化模型为了方便生产模型和算法的实施，r i c h a r di - f i b e r n i a 提出了高级 供货能力承诺a a t p ( a d v , e da t p ) 概念，建立指标体系，从实时生产或批量生产 模式，产成品或供应链上下游资源的角度对a t p 系统进行了评价国内学者王 宇等嘲针对钢铁企业生产过程中需考虑工序间一定的缓冲时问和最大间歇限制， 提出了订单排产的a t p 模型。为了对客户做出快速、准确供货承诺，姬小利、 王宁生恤1 构建了包含客户、分销商、制造商、供应商的供应链a t p 系统( s c - a t p ) ， 并发考虑分销商产品的可用量( a t p ) 、制造商库存的可用量( a t e ) 、制造商生产能 力的可用量( c 坤) 以及可获得盈利p 口计算，详细讨论了其实现过程，并引用一 药品生产案例验证了其应用。 虽然上述理论和方法对供货能力承诺研究的角度和范围不同，涉及的影响因 素、操作效果与现实有定的差别，但在很大程度上推动了a t p 理论的发展， 为虚拟企业环境下的多级供货能力承诺研究提供了重要的参考作用 1 2 2 虚拟企业生产计划 自从肯尼斯普瑞斯( k e m l e t hp r e i s s ) 与史蒂文戈德曼( s t e v e nl g o l d m a n ) 、罗 杰内格尔( r o g e r n n a g e l ) 在 2 l 世纪制造企业研究；一个工业主导的观点 报 告中首次提出了虚拟企业( v j r h l a le n t e r p r i s e , 简称习的概念以来，虚拟企业概念 定义、运作模式，伙伴选择、敏捷性评价、生产计划、风险管理及其利益分配等 成为了国内外学者研究的焦点删为了迎合虚拟企业自治性、分布性、开放性、 动态性以及合作性等特点，实现虚拟企业各成员生产计划的协调，不少学者着重 硕士学位论文第1 章导论 对虚拟企业环境下的生产计划进行了研究z h o u 、r u s t i c 和b e z a n t 等嘲对虚拟 企业的生产计划系统的信息管理体系结构进行了研究；s o a r s m l 对微电子行业虚 拟企业生产计划与控制系统的研究。周水银、陈荣秋、陈志祥等啪捌分析了 i n t e r n e t 环境下的虚拟企业制造资源计划钱碧波等洲对虚拟企业的生产计划 与控制( p r o d u c t i o np l a n n i n ga n dc o n t r o l 。简称p p c ) 进行了研究。认为虚拟企业 p p c 的控制结构是一种分形的层次控制结构，从上到下可分为：敏捷虚拟企业 ( a v e ) 层、外部项目组( e t ) 层，内部项目组( i t ) 层基本组织元国叫) 层和设备资 源( e r ) 层这种控制结构既保留了一部分递阶控制的特点，同时又具有部分分形 与自治的特点，强调各级组织元之问的互相协作，具有较强的分布控制与自适应 能力苏志龙提出了一种基于协商的虚拟企业生产计划与控制四层模型，包括 项目粗规划、项目协商规划、生产详细规划和生产作业控制吴晓军等舢在对 h m s ( c o l o n i cm 咖鼠c t i i f i 鹪s y s t e m ) 的p r o s a 模型改进的基础上，研究了基于h s h 的虚拟企业生产计划与控制模型陈希等矧建立了一种基于c o r b a ( c o m m o n o b j e c t 黜：q u 耐b r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 组件的虚拟企业生产计划控制体系结构。并对 其实现的具体方法和功能进行了描述李国富。叶飞帆等啪1 将延迟生产的应用研 究延伸到虚拟企业环境，提出了基于延迟生产理论的星卫型虚拟企业模块化生产 计划方法苏平，伍乃骐叫将虚拟企业视为一种可重构的制造系统，通过各合作 伙伴给出的任务开始时问、完成时间编排出生产计划 近几年来，人工智能技术逐濒成为一个新的研究热点，广泛应用于企业过程 建模、生产计划、工艺规划和调度与控制等众多领域严新发嘲等提出了一种在 网格环境下动态联盟企业生产计划与控制系统，利用网格技术的优势，设计了系 统的网格体系结构及功能模块单泪源洲运用分布式人工智能、协同学自组织原 理，对协同生产中制造资源的选择与评价、协同生产实现模式与协调生产运作机 制等问题进行了探讨，设计构造出一种。竞争一协调合作”的自组织生产 运行机制高阳、曾小青等针对虚拟企业生产计划特点和难点，提出了项目驱 动的虚拟企业生产计划系统模型。该模型分为三个层次：资源规划、项目粗规划 和成员企业内详细生产计划。资源规划是盟主进行定单决策、项目任务分解与分 配的过程，其目的是为每个需要协作的子项目找到合作伙伴，构造满足客户需求 的产品制造链；项目粗规划是与合作伙伴协商合作方案，规定其工期范围，并通 过协商消除子项目之间工期冲突，优化项目生产方案的过程；合作伙伴在项目粗 规划的结果约束下，结合企业生产情况，详细编制子项目生产计划，形成企业内 详细生产计划王扶东等洲给出了基于m u l t i a g e n t 的适应虚拟企业环境的企业 生产计划与控制系统的实现方法文献1 3 9 3 根据虚拟企业的体系结构，构建了虚 拟企业生产计划模型该模型将虚拟企业生产计划过程分成三个部分：基于长期、 6 硕士学位论文第1 章导论 中短期市场预测的生产计划过程、按订单装配的生产计划过程、按订单制造的生 产计划过程，并分别针对不同的过程，提出相应的生产计划步骤。同时，顾及虚 拟企业的动态性，该文献将t ( c c r i l f yo fc 0 删妇哟理论引入到制造任务需求 计划中，采用t o c 理论中。鼓”o ) r u m ) 的思想，并分为制造任务需求计划进行 无限能力排产，约束识别、约束解决三个步骤指导制造任务需求计划的编制 上述生产计划模式和方法极大地丰富了虚拟企业理论，为后续研究奠定了基 础，但以上方法多为理论上的框架和平台。适合虚拟企业实际运作的生产方法不 多，尤其是从多级供货能力承诺的角度考虑成员间、盟主和客户问交货承诺的生 产计划的方法更是少见 1 3 研究思路和主要内容 1 3 1 研究思路及方法 本文以实现多级供货能力承诺的虚拟企业生产计划为研究对象，按照现状综 述影响因素流程设计模型提炼一问题求解的研究思路，综合运用 运筹学理论、约束理论、协同理论、生产计划与调度理论和系统理论等多学科知 识，采用理论分析和实践研究相结合、宏观流程与微观建模相嵌套以及定性分析 与定量算法相对应的方法，解决在信息和资源不确定以及冲突和异构分布的情况 下，虚拟企业对外做出供货承诺的问题。力求通过构造混合规划优化模型，以及 系统仿真方法、智能优化算法和启发式算法求解，来开展研究 1 3 2 主要内容及论文结构 本文力图吸收和发展国内外虚拟企业生产计划研究的最新成果，结合多级供 货能力承诺理论，制定出满足客户交货期和交货数量的虚拟企业生产计划全文 主要围绕以下三个问题展开：第一，什么是实现多级供货能力承诺的虚拟企业生 产计划；第二，为什么研究实现多级供货能力承诺的虚拟企业生产计划；第三， 如何制定实现多级供货能力承诺的虚拟企业生产计划具体章节由五部分组成 第一部分是导论论述本文的研究背景、文献综述、研究意义和研究思路， 并简述各章节的安排和基本内容 第二部分介绍虚拟企业生产计划、企业生产计划模型及其求解理论和多级供 货能力承诺理论从单一企业生产计划入手，分别论述企业生产计划的研究概况、 制定生产计划常用的方法以及虚拟企业生产计划模式；其后综述优化模型在企业 生产计划问题上的应用，并介绍基本的求解算法；最后论述了不同生产类型下的 7 硕士学位论文 第1 章导论 供货能力承诺，分析了影响多级供货能力承诺的因素，并简述了多级 t p 的实施 现状。 第三部分在上述研究的基础上，首先提出了实现多级供货能力承诺的虚拟企 业生产计划的运作模式和实现形式订单流程，即各级成员企业通过订单实现 多级供货能力承诺。在该流程中，设计了从上到下逐级计算成品、产能和零部件 的可用量，再从下至上逐级做出供货承诺，并通过数学规划优化模型来实现已承 诺订单和未承诺订单的最优实时捧产 第四部分研究实现多级供货能力承诺的虚拟企业生产计划模型的求解算法 首先分析了上述模型的复杂性，认为属于一类n p - h a r d ( n o n - - p o l y n o m i a lh a r d ) 难题。因此，本章提出了带有启发式规则的混合蚁群算法，分别对其中的订单转 移概率、选择策略和开工日期的优化以及信息素更新策略进行了设计其后引入 算例验证了上述算法 第五部分是对全文研究的总结和展望介绍了本研究取得的初步成果，并对 其中有待进一步深入和拓展的内容进行了展望，为后续研究指出了方向 本研究的逻辑结构如图1 - 1 所示 文献资科收集 工 文献综述 上 l 奉文的研究意义栅究思路 i i 多级供货能力承诺，基本概念i 虚拟企业生产计划 l 企簇篓器纛模及1 l与内涵概述和影响因素分析l 理论研究 士 提出面向多级供货能力承诺的虚拟企业运作模式 上 设计虚拟企业环境下生产运作的多级供货承诺流程 构建满足客户交货期和数量的多级供货能力承诺的生产计划混合规划模型 上 生产计划混合规划模型的智能算法求解 上 算例应用及结果分析 图1 - 1 全文逻辑结构图 8 硕士学位论文第2 章面向多级供货能力承诺的虚拟企业生产计划理论研究 第2 章实现多级供货能力承诺的虚拟企业生产计划理论研究 2 1 多级供货能力承诺理论及其应用 在当前激烈竞争的市场上，为了留住客户和增加市场份额，提供快速可靠的 订单承诺是提升企业业绩的重要途经在当前盛行的电子商务环境中更是如此： 订单通过网络进入电子商务前端，客户希望在短时间内就能收到可交付信息此 外，企业针对客户要求还需提供在线询闯，在不提交订单的情况下客户要求知道 可靠的交付信息上述过程体现了企业的两种能力：及时交付产品的能力和对经 营范围内的产品信息进行查询的能力，这两种能力都可归结为企业的供货能力承 诺( a v a i l a b l et op r o m i s e ，简称a t p ) 叫在阐述供货能力承诺相关概念 之前先论述当前常见的订单生产模式下的供货能力承诺 2 1 1 不同订单生产类型下的供货能力承诺 订单是任何两个具有供需关系的实体之间的供需协议，具体内容包括产品型 号、规格、技术要求、数量、交货时间、价格、交货方式和支付方式等洲任 何两个具有供需关系的实体问的供需要求都可以由订单来描述关于生产类型， g a r t n e rc r o u p 在e r p 供应商指南中提出将制造业分为六类：按订单设计( e n g i n e e r t oo r d e r ，e r o ) 或按项目设计但呜i n e 酋t op r o j e c t ) 、按订单装配( a s s e m b l et o o r d e r ，a t o ) 或按订单制造( m a k et oo r d 盯) 、按库存生产( m a k et os t o c k ，r r s ) 、 批量生产( b a t c h ) 、重复生产( r e p e t i t i v e ) 、连续生产( c o n t i m l o u s ) 但根据订单客户 化程度，可以分为以下四类洲 ( 1 ) 按库存生产( m a l 【et o 鼬c k m r s ) m r s 适用于需求可预测的大批量或 中小批量生产类型，其生产的直接目的是补充产品库存在此类情况下，成品库 作为不确定的顾客需求与产出问的缓存，调节着供需平衡f i r s 方式下顾客难以 对产品提出要求，产品的交货期短多数企业的产销形态，属于t i t s 生产类型， 其重点在于销售预测的能力与准确性销售部门通过销售预测，给生产部门下发 可能的销售量；生产部门根据下发的销售量来安捧人员、物料等生产资源计划 其订单处理流程见图2 一l 嘲m t s 方式下的优势是生产效率高，生产计划相对稳 定，对客户订单的反应时间短，其不足是销售与生产和库存脱节，容易陷入“牛 鞭”效应 9 硕士学位论文第2 章面向多级供货能力承诺的虚拟企业生产计划理论研究 田2 - 1 耵s 下订单处理漉程 ( 2 ) 按订单装配( a s s e m b l et oo r d 匿, a t o ) 在一些零部件标准化和系列化程 度较高的多品种中小批量生产企业。由于产品规格多，需求不稳定，产品需求批 量不大采用按库存生产方式将会占用大量资金在此类情况下工厂只有可选 零部件库，没有成品库。最终装配只有在接到订单对才进行镯o 方式下顾客 能够对产品提出有限的要求。产品交货期比较短 ( 3 ) 按订单生产( m a k et oo r d e r , m t o ) m t o 指企业按照顾客订单的要求进 行生产顾客可以对产品提出有限的修改意见这种方式适用于单件小批量生产 和一些多品种中小批量生产企业。在此类情况下，完成订单的时间取决于工厂的 生产能力 在a t o 和m t o 方式下，企业组织的柔性好。产品的客户化程度高，但其 对企业的信息化程度要求较高其订单处理流程如图2 - 2 所示嘲 ( 4 ) 按订单设计( e n g i n e 薯t oo r d 匿, e t o ) e t o 是按订单生产形式的扩展。 在该生产类型下产品的设计完全取决于客户的要求客户能对产品的性能和质 量等提出要求，企业能做到真正的按类个别制造在此种方式下，顾客需求从一 开始就能得到体现。比较适用于小批量，复杂产品但产品的交货期一般较长 针对不同的生产类型供货能力承诺被重视和实现的程度和方法完全不同 在i f f s 生产类型下所有产品都是在根据历史销售数据和宏观预测下生产出来 的，单个客户需求对企业生产计划的影响基本不予考虑这使得供货承诺完全取 决于库存信息，即在有存货的情况下，销售部门根据发运计划计算产品到达客户 的时问。从而向客户做出供货承诺；然而，在没有存货的情况下，企业无法对客 户的需求进行承诺，尤其是精准承诺。这给客户满意度和企业产品竞争力都大打 折扣在a t 0 、i f r 0 和e t 0 三种生产类型下企业的生产，销售和设计都是根据 订单来进行的，三种生产类型仅是向顾客做出供货承诺前进行的准备工作和时间 不同，但供货承诺被实现的程度和实现的灵活性大大提高基于上述分析。不同 生产类型下的供货能力承诺对企业生产、销售和发运等产生的作用是不同的，从 而有必要对影响供货能力承诺的因素进行探讨 2 1 2 影响供货能力承诺的因素 正如1 互1 所述。a t p 系统最主要的作用是能够对企业整个经营范围内的供 硕士学位论文第2 章面向多级供货能力承诺的虚拟企业生产计划理论研究 货情况进行实时查询，从而向客户做出可靠的交货日期、数量承诺然而，从企 业运作的角度来看，这不只是销售模块单纯地对客户做出承诺的行为，更是分销 模块与生产模块和物料供应模块协调运作的结果因此，了解和分析影响供货能 力承诺的因素是非常必要的 接收客户订单 工 否 生产部门设计生产能力确认 li 不予接受 上 确认订单 上 l询问单价井按订单要求，将订单样品交设计部门设计打样出产品样品 工 l 确定制造漉程、生产流程，拟定 - l样品成本分析报告客户认可 上 经理部n 核准 上 ，- 商议交货期 工 计算售价 上 上 经理部门核准客户认可 上上 生成正式订单 圈2 - 2i l t o 下订单处理流程 ( 1 ) 供需关系因素供货企业与客户的关系在很大程度上决定了订单能否 达成，并按双方的意愿供货这在客户关系管理c r m 模块中得到集中体现通 过客户关系管理方法如a b c 法对所有客户进行分类，从长期战略联盟、一般的 供需合约关系和偶尔的购销关系等角度将供需关系分成伙伴型和交易型；或者从 电子化程度将客户分成传统客户和电子商务客户等不同类别，然后针对不同类别 采用不同的分销承诺体系显然，不同的分类对快速实现供货能力承诺，及时交 付产品有重要的影响 ( 2