（企业管理专业论文）稀土企业产品组合及适量积压模型研究.pdf

卜 i 论文题目： 内蒙古科技大学硕士学位论文 稀土企业产品组合及适量积压模型研究 作者：固堇 指导教师： 协助指导教师： 蜚渔坚塾塑单位： 包头市财政局 卢虐牛整撂单位：堕鍪鱼型垫奎兰 论文提交日期：2 0 1 0 年6 月1 0 日 学位授予单位：内蒙古科技大学 d 稀土企业产品组合及适量积压模型研究 t h em o d e l s t u d yo fp r o d u c tm i x a n d a p p r o p r i a t eb a c k l o g f o rr a r ee a r t hp l a n t s 研究生姓名：田苗 指导教师姓名：张海峰、卢虎生 内蒙古科技大学经济与管理学院 包头0 1 4 0 1 0 ，中国 c a n d i d a t e ：t i a nm i a o s u p e r v i s o r ：z h a n gh a i f e n g ，l uh u - s h e n g i n n e rm o n g o l i au n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y 独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得研究成果。尽我所知，除了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的研究成果，也不包含为获得内蒙 古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示 了谢意。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 保密的论文在解密后应遵循此规定) 日期：d 口j 口0 0 内蒙古科技大学学位论文 摘要 生产计划的理论研究和应用系统在石化、钢铁等领域已广泛应用，生产计划的 优化提高了企业的生产效率和经济效益。由于稀土萃取作业的联合成本难以分摊、 稀土原料配分( 某种稀土氧化物占所有稀土氧化物的重量比) 与各种元素的市场份 额不平衡以及稀土产品价格间存在相关性等问题，使稀土企业生产计划模型成为近 年来的研究难点和热点。目前，已有学者通过建立稀土企业产品组合模型，解决了 联合成本难以分摊的问题。 本论文针对产品价格间存在相关性和稀土原料配分与各种元素的市场份额不平 衡的问题，完善了稀土企业生产计划模型。首先引入产品价格间的模糊关系，建立 了产品组合模型m 1 。实例计算结果与原来假定各种稀土元素的需求和价格为独立 随机变量的模型优化结果相比，乐观解与悲观解的差距缩小，有助于决策者做出科 学的决策。 稀土原料配分与各种元素的市场份额不平衡可能产生“双低效应，即订单满足 率和设备利用率都保持较低水平或者出现另一个极端：滞销稀土元素严重积压的问 题，为此本文建立适量积压模型m 2 。根据期望销售价格、库存维持成本、资金利 率等，计算了积压产品的现值。随稀土价格走势，积压产品的现值可高于、等于或 低于现价，从而目标函数成为分段线性函数。文章采用迭代线性规划法对模型进行 求解，本文模型可求解适宜积压量下现金收入或利润的极值。 采用m a t l a b 开发生产计划优化软件，在包头某稀土冶炼厂应用，运行正常。 关键词：生产计划稀土企业模糊线性规划 内蒙古科技大学学位论文 a b s t r a c t t h et h e o r yr e s e a r c ho fp r o d u c t i o np l a n n i n ga n da p p l i c a t i o ns y s t e mh a v eb e e nw i d e l y a p p l i e d i nt h ep e t r o c h e m i c a l ，s t e e li n d u s t r ya n do t h e rf i e l d s t h eo p t i m i z a t i o no f p r o d u c t i o np l a n n i n gi m p r o v et h ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c ya n de c o n o m i c b e n e f i t s b o c a u s co f t h ep r o b l e m so ft h a tt h ej o i n tc o s to fp r o d u c t i o ni sh a r dt oa l l o c a t e , t h er em a t e r i a l p a r t i t i o n ( w e i g h tr a t i oo fs o m ek i n do fr e o i na l lr e o ) w e r en o tb a l a n c e dw i t ht h em a r k e t s h a r eo fv a r i o u se l e m e n t sa n dt h ec o r r e l a t i o nb e t w e e np r o d u c t sp r i c ea n ds oo n , t h e p r o d u c t i o np l a nm o d e lh a sb e c o m et h ed i f f i c u l t ya n dh o tt o p i ci nt h er e c e n ty e a r s a t p r e s e n t ，am o d e lo fp r o d u c tm i x ，d e v e l o p e db yh e a n dl u ，s o l v e dt h eq u e s t i o n so ft h e j o i n t c o s to fp r o d u c t i o n i nv i e wo ft h ep r o b l e mo ft h ec o r r e l a t i o nb e t w e e np r o d u c t sp r i c ea n dt h ei m b a l a n c e b e t w e e nt h er em a t e r i a lp a r t i t i o na n dt h em a r k e ts h a r eo fv a r i o u se l e m e n t s ，t h ep r o d u c t i o n p l a nm o d e lo fr ep l a n t sw a sp e r f e c t e d f i r s tb yi n t r o d u c i n gt h ec o n s t r a i n e do ft h ef i l 2 刃 r e l a t i o n sb e t w e e np r o d u c t sp r i c e , ap r o d u c t sm i xm o d e lp r i c e ( m 1 ) w a se s t a b l i s h e di nt h e p a p e r b yc o m p a r i n gt h er e s u l to ft h ec a l c u l a t i o ne x a m p l ea n dt h eo p t i m i z a t i o nr e s u l t so f t h eo r i g i n a lm o d e lt h a ta s s u m e dt h a tt h ed e m a n d sa n dp r i c e so fv a r i o u sr ee l e m e n t sw a s i n d e p e n d e n tr a n d o mv a r i a b l e s , t h eg a p o fo p t i m i s t i cs o l u t i o na n dp e s s i m i s t i cs o l u t i o nw a s n a r r o w e d , a n dh e l p e dp o l i c ym a k e r st om a k es c i e n t i f i cd e c i s i o n s t h ei m b a l a n c eb e t w e e nt h er em a t e r i a lp a r t i t i o na n dt h ep r o d u c td e m a n dp o s s i b l y l e a d e dt o d o u b l e - - - l o we f f e c t ，o r d e r sa n dc a p a c i t yu t i l i z a t i o nw o u l dm a i n t a i nl o wl e v e l s o rt h eo t h e re x t r e m e ：t h es e r i o u sb a c k l o gp r o b l e mo fu n s a l a b l er ee l e m e n t s am o d e lo f a p p r o p r i a t eb a c k l o g ( m 2 ) w a se s t a b l i s h e di nt h i sp a p e r c o n s i d e r i n ge x p e c t a n ts a l ep r i c e , i n v e n t o r yh o l d i n gc o s ta n di n t e r e s tr o t e s , t h ep r e s e n tv a l u eo ft h eb a c k l o gp r o d u c t sw a s c a l c u l a t e d w i t ht h er a r ee a r t hp r i c ef l u c t u a t i o n , t h ep r e s e n tv a l u eo ft h eb a c k l o gp r o d u c t s c o u l d b eh i g h e rt h a n , e q u a lt oo rl o w e rt h a nc u r r e n tp r i c e ，s ot h eo b j e c t i v ef u n c t i o nb e c o m e p i e c e w i s el i n e a r f u n c t i o n t h em o d e lw a ss o l v e db yt h ei t e r a t i v el i n e a rp r o g r a m a c c o r d i n g l y , t h em o d e lc a na d d r e s st h em a x i m u mo fc a s hi n c o m eo rp r o f i t sa tt h e a p p r o p r i a t ea m o u n to fb a c k l o g t h ep r o d u c t i o np l a n n i n go p t i m i z a t i o ns o f t w a r ew a sd e s i g n e du s i n gm a t l a b , w h i c h h a sb e e n p u ti n t op r a c t i c ei nt h eb a o t o us t e e lr a r ee a r t hp l a n ta n d o p e r a t e sn o r m a l l y k e yw o r d s ：p r o d u c t i o np l a n n i n g r ep l a n t s f u z z yp r o g r a m m i n g 内蒙古科技大学学位论文 目习 摘要i a b s t r a d 】口【 弓i 言1 1 文献综述。4 1 1 石化等流程工业生产h - j a , i 4 1 1 1 流程工业生产计划研究现状4 1 1 2 流程工业产品组合决策研究现状6 1 1 3 联产品成本分配研究6 1 1 a 石化企业生产计划研究现状8 1 2 变质商品的时间价值和订单接受策略9 1 2 1 变质商品的时间价值9 1 2 2 订单接受策略1 1 1 3 模糊关系和模糊规划1 2 1 3 1 模糊关系1 2 1 3 2 模糊规划1 3 2 引入产品价格间模糊关系的产品组合模型1 8 2 1 问题描述与分析1 8 2 2 建立模型1 9 2 2 1 数学符号说明1 9 2 2 2 目标函数及约束条件1 9 2 3 计算方法与实例分析2 l 2 3 1 计算方法。2 1 2 3 2 实例分析 2 4 本章小结o 3 0 3 适量积压模型3 1 3 1 问题描述与分析3 1 3 2 建立模型3 2 3 2 1 数学符号说明3 2 3 2 2 目标函数及约束条件3 2 3 3 计算方法与实例分析3 3 3 3 1 计算方法3 3 3 3 2 实例分析3 4 3 a 本章小结3 5 结论 i l ：； j i 。：5 ：! ：i l 良3 8 在学l 开! 字己成= 取4 2 内蒙古科技大学学位论文 至j 【谢z 1 3 2 - 内蒙古科技大学学位论文 引言 流程企业生产计划模型在石化、冶金等领域已广泛应用，该类模型综合考虑生 产能力、物料平衡、原料供应、产品需求等约束，通过求解获得最优的产品结构， 进而提高企业整体的经济效益。然而，由于稀土生产工艺中多个萃取分离作业串联 在一起，形成联产品嵌套，如何解决萃取作业的联合成本难以分摊、稀土原料配分 与各种元素的市场份额不平衡以及产品价格间存在相关性，成为稀土企业生产计划 要解决的重要问题。 ( 1 ) 研究背景及意义 “中东有石油，中国有稀土 。经过多年的发展建设，我国稀土产业取得了很 大的成就，探明资源量、生产量、出口量和应用量均居世界第一，是我国具有国际 竞争力的优势产业之一。但我国稀土产业的效益普遍不佳，稀土行业普遍存在资源 利用率低、产品单耗高、环境污染严重、自动化水平低、信息集成度低、管理方式 粗放和全行业协调自律机制缺失等问题【1 1 。因此，国内稀土企业把注意力转移到加 强企业管理、降低生产成本、节能降耗，提高经济效益上来。 生产计划是稀土企业生产管理中的核心部分，也是最为薄弱的环节。采用合理 的生产计划方案可以有效地降低生产成本、均衡资源利用率、提高生产效率，为企 业带来很大的经济效益。当前，许多学者针对稀土产业现状、资源利用等宏观政策 进行了大量研究，但将流程工业的生产计划优化理论应用到稀土企业生产计划的研 究只有少数学者触及，而且重点大多集中在稀土企业生产计划模型的研究上。 稀土分离企业属于典型的联产品生产企业，由于稀土生产工艺中多个萃取分离 作业串联在一起，形成联产品嵌套，导致无法分摊联合成本，贺海钧等根据稀土企 业工艺流程，建立了投入产出矩阵实现物料平衡，在此基础上，利用改进的作业成 本法，以作业量为决策变量，以利润最大为生产计划的目标函数，建立了稀土分离 企业产品结构的优化模型，解决了联合成本难以分摊的问题l z 】。 稀土市场一直波动剧烈，无法对需求和价格进行准确预测，只能估计出一个大 致范围，用模糊价格和模糊需求表示切合实际。刘刚在贺海钧等建立的稀土分离企 业产品结构优化模型的基础上，利用模糊规划和模糊决策理论对生产计划中的需求 和价格不确定性因素加以描述，建立了稀土企业生产计划模糊规划模型【3 1 。在采用 企业数据仿真计算与分析的过程中，发现该模型的决策区间太大，超出了实际决策 的预期，无法准确判断最优决策，从而增加了决策的风险性。 另外，由于稀土原料配分与各种元素的市场份额不平衡，稀土企业组织生产时 在满足配分低而需求大的钕产品的基础上，造成配分高而用途少的镧、铈过剩、积 内蒙古科技大学学位论文 压。如果企业以“零库存 的模型进行生产，可能会出现“双低效应”，即订单满 足率和设备利用率都保持较低水平，贺海钧建立综合模型，在市场不均衡的情景下 定量模拟了“双低效应 出现机理【4 】：相反，如果一味的去满足订单需求，又会大 幅增加库存，使存货成本与存货效益严重失衡。 因此本文在上述研究的基础上，着力解决产品价格间存在相关性和稀土原料配 分与各种元素的市场份额不平衡的问题。首先建立引入产品价格间模糊关系的产品 组合模型，通过剔除模型中作为独立随机变量处理的需求和价格，引入产品价格间 的模糊关系约束对产品组合模型进行优化，使解集区间缩小到可控风险的决策范围， 提升决策的可操作性，进而为模糊环境下稀土企业生产计划的编制提供一定的参考 依据。而后通过建立适量积压模型来解决因稀土原料配分与各种元素的市场份额不 平衡导致的“双低效应或滞销稀土元素严重积压的问题，模型可得出最优的产品 组合，进而提高企业盈利水平。 ( 2 ) 文章的研究内容与组织结构 针对稀土企业生产计划中存在以下两个问题：产品价格间的相关性；稀土 原料配分与各种元素的市场份额不平衡，本文的研究内容分为以下两部分： 第一、在考虑需求和价格不确定性因素的基础上，引入产品价格间存在相关性 的约束，结合模糊优化技术建立引入产品价格间模糊关系的产品组合模型，并采用 迭代计算法求解乐观和悲观解集，再通过计算机会期望和风险期望从乐观和悲观可 行解集中找到满意解。 第二、为解决“双低效应 与滞销稀土元素积压间的矛盾，建立适量积压模 型，并采用迭代线性规划法进行求解。 论文结构如下： 第一部分：引言。首先介绍研究背景及意义；然后介绍论文的研究内容与结构 安排。 第二部分：文献综述。稀土生产属于流程工业，本节先介绍石化等流程工业生 产计划的研究现状；然后对研究中涉及到的变质商品的时间价值和订单接受策略研 究现状进行介绍；最后对模糊关系和模糊规划的研究现状进行介绍。 第三部分：在利用模糊规划理论对生产计划中的需求和价格不确定性因素加以 描述的基础上，引入稀土产品价格间存在相关性的约束，建立引入产品价格间模糊 关系的产品组合模型，并采用迭代计算法求解乐观和悲观解集。 第四部分：针对稀土原料配分与各种元素的市场份额不平衡可能产生的“双低 效应 或滞销稀土元素严重积压的问题，建立适量积压模型，并应用迭代线性规划 法进行求解。 内蒙古科技大学学位论文 题。 第五部分：结论。给出了论文的研究结论，并简要说明了有待进一步研究的问 内蒙古科技大学学位论文 1 文献综述 稀土生产属于流程工业，本节先介绍石化等流程工业生产计划的研究现状；然 后对研究中涉及到的变质商品的时间价值和订单接受策略研究现状进行介绍；最后 对模糊关系和模糊规划的研究现状进行介绍。内容安排如下： 第一节介绍石化等流程工业生产计划研究现状。首先简单介绍般流程工业生 产计划和产品组合决策研究现状；考虑到稀土生产过程的特点是联产品嵌套，然后 具体介绍联产品企业的生产计划研究现状；最后介绍石化企业生产计划研究现状。 第二节介绍变质商品的时间价值和订单接受策略研究现状。 第三节介绍生产计划模糊规划方面的内容。首先对模糊关系及相关理论基础给 予简要介绍；然后对生产计划模糊模型和算法研究现状进行介绍。 1 1 石化等流程工业生产计划 本节首先简单介绍一般流程工业生产计划研究现状；而后介绍产品组合决策研 究现状；然后介绍联产品企业的生产计划研究现状；最后介绍石化企业生产计划研 究现状。综述该部分是考虑到石化产品的生产过程与稀土企业相似，都具有内部物 料相互关联、各作业间相互影响、制约，生产过程都属于联产品生产。所以本文在 模型建立时，以石化企业的生产计划模型为参考。石化企业中的生产计划工作包括 两方面的内容，即平衡与优化1 5 】。平衡问题可归结为正确处理最终产品、中间产品 以及外购产品( 原材料谨= r 间的数量关系；计划的优化则是指在企业拥有的生产资源、 市场容量等主客观条件所限定的范围内选择一个经济效益最高的计划方案。 1 1 1 流程工业生产计划研究现状 生产计划是企业生产环节的重要一步，决定企业生产什么，生产多少，怎样生 产等。生产计划是对市场需求和客户订单的预测和处理，从与之相对应的工厂设备 计划开始，一直到为了更经济地满足由预测和接受客户订单所决定的生产时间和生 产数量而进行的生产方式的设计。在现代工业企业中，制定合理的生产计划，是保 证企业生产有序进行、取得较好经济效益的前提。生产计划是生产过程中执行的依 据，又是实行控制的标准，是生产管理的首要职能。 制造业根据其生产的特点可分为离散制造业和连续制造业。连续性制造业又称 作流程制造业( p r o c e s sm a n u f a c t u r i n g ) ，流程工业是指通过混合、分离、成型或化 学反应使原材料增值的连续制造业。与离散制造业相比，流程工业的生产过程一般 内蒙古科技大学学位论文 是连续的或成批的，需要严格的过程控制和安全性措施，具有工艺过程相对固定、 生产周期短、产品规格少、批量大等特点，包括石化、冶金、电力、轻工、制药、 造纸、环保等在国民经济中占主导地位的行业。流程工业根据工艺流程特点划分为 三类：连续流程工业、间歇式流程工业以及兼有连续、批量生产特点的混合流程工 业。 流程工业企业的生产计划是在市场需求预测的基础上，根据原材料与能源的供 给情况、生产加工能力与生产环境的状态等，利用生产过程全局性和整体性的思想 进行制定的。流程工业生产计划和调度领域的研究多集中于数学模型求解算法和具 体问题的应用方面。 k a l l r a t h 等总结了流程企业计划问题优化模型的一般框架及求解算法，模型常以 生产利润最大或总体生产费用最小为优化目标，主要约束条件归纳如下【6 】： ( 1 ) 生产能力约束：各单元过程的加工能力、设备故障或检修导致单元过程加 工能力降低以及各单元经济运行条件约束。 。 ( 2 ) 平衡约束：整个企业及各单元过程的物料、能量及其公共资源的平衡。 ( 3 ) 原料供应约束：包括原料和能源可供消耗量、运输能力、库存容量限制。 ( 4 ) 产品需求约束：主要有客户对产品的规格、需求数量、产品质量、交货期 等约束。 仰变量非负约束：所有变量( 包括正负偏差变量) 必须满足非负条件。 秦绪伟分析了流程工业计划调度系统特征，全面深入总结了当前生产计划与调 度问题建模和求解技术，从生产计划调度问题的系统结构、建模方法、智能求解算 法等方面提出了流程企业计划调度技术的发展趋势，为流程企业的生产优化组织与 科学运营管理提供了方法论的指导1 7 】。 祝雪妹针对流程工业中存在的优化问题，介绍了目前常用的求解方法和工具。 提出流程工业中基于模型的静态优化、动态优化以及满足市场变化的生产结构优化 等问题的优化命题和数学描述，并介绍了目前解决这些问题的常用优化方法和工具。 最后以热集成精馏系统能耗最低为优化目标进行实例计算，说明动态优化技术在流 程工业中的应用 s l 。 为了解决传统的流程型生产管理方法不适应现代市场需求的问题，采峰、曾凤 章提出了一种基于生产柔性提高的主生产计划优化方法。建立了流程型企业的产品 需求与生产能力平衡的最优化模型，并采用混合启发式算法求觯引。 内蒙古科技大学学位论文 1 1 2 流程工业产品组合决策研究现状 产品组合是指不同类型产品之间质的组合和量的比例。产品组合决策是解决在 一定约束条件下，如何安排产品组合，才能实现企业收益最大的问题。企业在制定 生产计划时，要平衡物料数量与生产能力，解决产品生产优先度与生产能力的冲突， 进而得到生产产品种类和数量的计划。 流程企业的产品结构与离散行业有较大的不同。首先，上级物料和下级物料之 间的数量关系可能随温度、压力、湿度、季节、人员技术水平、工艺条件不同而不 同。其次，在每个工艺过程中，伴随产出的产品或中间产品外，可能还细分为主产 品、副产品、协产品、回流物和废物。随着社会经济、科学技术、管理水平、市场 个性化需求和同行业竞争形势的不断变化，流程企业必须适时调整、优化产品结构。 一方面，不断调整、优化产品结构可以最经济有效地满足市场需求；另一方面， 产品结构合理优化是为了提高企业资源的利用效率，使产品更具有竞争优势，以满 足流程工业企业长远战略的实施。 与离散制造业相比，流程工业中的产品结构大都没有确定的组成比例，因此流 程产品结构表现出一定的模糊性。袁金彪，华责等用统计建模方法为某流程型企业 建立产品结构模型，以期能够使企业基于经营目标制定生产计划，围绕物料转化组 织制造资源，实现按需按时生产。实例计算结果验证，该模型能保证供应充足，但 不过早积压，达到减少库存和加速资金流动的目的【1 0 1 。 为了及时调整炼油企业的产品结构，李嘉庆等以利润最大为优化目标，把每一 个实际销售的产品收率的变动率作为约束变量，建立炼油企业产品结构优化模型。 并运用该模型对炼油企业产品优化进行了实际评价与分析，为企业及时调整产品组 合策略、提高企业生产管理和经营决策水平提供了更准确的依据【1 l 】。 由于稀土生产工艺中多个萃取分离作业串联在一起，形成联产品嵌套，导致无 法分摊联合成本。贺海钧、卢虎生等建立了稀土分离企业产品结构的优化模型，解 决了联合成本难以分摊的问题。文中最优解证明了按利润分摊联合成本对产品组合 决策的错误影响，在降低产量和减少原料消耗的同时，提高了生产利润；构成最优 解的可行产品组合必须满足物料平衡的等式约束，因而须容纳原料中的所有组纠2 】。 1 1 3 联产品成本分配研究 联产品是指使用同一种原材料，经过同一生产过程，生产出两种或两种以上 的性质和用途各异的产品。一般将联产品可以进行分离的时点称为“分离点， 分离后的联产品，可以直接销售，也可以作进一步加工后再进行销售。对于在分 离点前发生的成本一般称为联合成本。丽分离后进一步加工的成本则称为可归属 一 伊 h 内蒙古科技大学学位论文 成本。联产品成本计算，就是将分离点前的联合成本在各联产品之间进行分配。 在分离点后的可归属成本则分别记录到各联产品自身的成本之中。 胡仕昱给出的联产品成本分配模型中介绍了四种分配方法【1 2 l ，见表1 1 。现 多数企业采用相对销售价值分配法，然而这些方法都是以人为标准进行分配，所以 导致产品的成本计算不准确，进而会造成错误的产品组合决策。因此，在“分离点” 处采用可行的联合成本分配方法至关重要。 表1联产品成本分配方法1 名称分配方法特点 系数分配法 实物量分配法 净实现价值分配法 相对销售价值分配法 将各种联产品的实际产量按事先规定系数不会轻易变更，计算出 的系数折算为相对生产量，然后按相的结果较为稳定，起伏不大 对生产量比例来进行分配。 将联产品的联合成本按照各联产品之计算过于简单，一般只能用 间的重量或体积比例进行分配。于粗略的计算，该方法的实 际意义不大。 将联产品的联合成本按照各联产品的引入了可归属成本，是一种 最终销售价值减去分离后各联产品的值得考虑的备选方案。 可归属成本的价值比例进行分摊。 依据售价较高联产品应该成比例地负销售数据的引入是该方法 担较高份额的联合成本进行分摊。的一大特点。 t s a i 基于作业成本法建立了联产品模型【1 3 1 ，如图1 1 所示，根据所给模型计算 联产品成本可由以下四个步骤完成： ( 1 ) 计算直接成本到加工过程( t r a c i n g d i r e c tc o s t st op r o c e s s e s ) ( 2 ) 计算间接成本到作j k ( t r a c i n g r e d i r e c tc o s t st oa c t i v i t i e s ) ( 3 ) 计算作业成本到加工过程( t r a c i n ga c t i v i t yc o s t st op r o c e s s e s ) ( 4 ) 计算加工过程成本到最终产品( t r a c i n gp r o c e s s c o s t st of i n a lp r o d u c t s ) 图1 1 联产品成本作业模型 7 内蒙古科技大学学位论文 此外，为了解决决策公司的外购和生产能力扩大的问题，t s a i 考虑到外包现已 成为一个商业组织采用的重要策略，他采用数学规划的方法建立了考虑外包或扩大 生产能力的作业成本法联产品模型1 4 】。但在步骤( 4 ) ，根据作业动因分配成本给产品 时，所用方法仍是依据人为标准进行计算。 针对炼油企业现行的按联产品结构来分摊成本的不合理方法，在运用非线性规 划原理及西方经济学的利润最大化原理论证后，唐方成等提出了炼油企业产品成本 分摊与控制的一种新方法。该法先按联产品销售收入分摊总成本，再按联产品中各 分产品的单价计算各分产品的单位成本，然后根据各分产品的销售价格和加工复杂 情况，计算并比较生产各分产品的盈亏状态1 1 5 j 。 1 1 4 石化企业生产计划研究现状 石化行业的生产计划更加复杂，存在更多的约束因素，包括资源、物质的量平 衡、生产工艺、库存等多种复杂约束，对生产计划的制定提出了更高的要求。 对于有复杂工艺过程的大型炼油企业，采用经验方法编制生产计划已经无法适 应现代生产的要求。随着生产计划理论与计算机的共同发展，将线性规划等运筹学 理论与计算机技术相结合，使石油化工领域成为线性规划应用最早也是最为成功的 领域，线性规划的应用为整个石化行业带来了巨大的经济效型- 6 1 。 伍乃骐分析了炼油生产计划和调度优化问题，说明短期生产作业计划和调度优 化问题的困难性。同时指出，由于问题规模巨大而且需要组合优化，现有的基于数 学规划的生产作业计划和调度方法在算法上是不可行的，在实际中难以应用。作者 提出“启发式+ 仿真+ 优化 相结合的方法可能是解决生产作业计划和调度优化问题 的研究方向 1 7 1 。在该研究的基础上，王新颖等给出了短期生产计划形式定义，并针 对短期生产计划的特点和常规的推式生产计划所带来的诸多瓶颈，引入了拉式的管 理思想，探讨了j r r 思想的应用方法及其算法实现1 1 8 】。 王凯全指出实现石化企业利润最大化，必须克服以往在最优化理论、方法和计 算机程序的研究和设计中轻视市场因素的欠缺。他根据石化系统特征，将石化生产 系统简化为以装置为节点，以输送管路为边的有向图，将面向市场的石化生产计划 利润最大化问题描述为以物料在该图中各边中的流量为自变量的系统收入与成本差 最大化的数学模型，并设计了一种基于v b 平台的计算机算法1 1 9 l 。 许本忠等依据某石化企业的生产特点，将计划的编制和生产工艺流程及产品市 场需求紧密结合起来，为该公司生产计划的编制提供了一种将投入产出分析同线性 规划有机结合的新方法。该方法在企业得到了实际测试与应用，效果较好，保证了 生产计划的实用性和适应性，提高了企业的经济效益团l 。 内蒙古科技大学学位论文 于小桥等介绍了炼油化工生产经营计划多厂模型技术及应用。该模型以公司利 润最大为优化目标，建立公司、下属企业两级控制约束。通过实例讨论了原料、中 间互供料和产品产量优化分配等不同条件下多厂生产计划模型系统构造和优化结果 的差异【2 1 1 。 张冰剑等采用i d e f o 方法建立了生产计划与公用工程的功能模型，接着建立 了生产计划与公用工程集成的混合整数线性规划模型。最后，将建立的全厂集成优 化模型应用于中国北方的某大型炼油厂，验证了模型的有效。该模型将生产计划和 公用工程集成优化，不仅获得真正的全局最优解，而且克服了传统生产计划人为制 定生产过程与公用工程之间中间物流价格的缺陷，避免了蒸汽减温减压和放空，以 及炼厂气放空的经济损失和环境破坏【2 2 】。 高振等建立了以总成本和库存最小为优化目标的炼油全厂生产计划优化模型。 模型考虑的因素涉及对全厂各种处理单元的运行方式。当运行方式能制造或消费一 种产品时，模型的结果可被推广作为批量问题。作者采用分枝定价法求解模型，实 例计算结果验证了模型和算法的可行性四j 。 1 2 变质商品的时间价值和订单接受策略 本节首先介绍变质商品的时间价值；然后介绍订单接受策略研究现状。综述该 节内容是因为在第三章建立的适量积压模型中运用到这两个理论知识点。如果按照 畅销产品，如氧化钕的订单组织生产，则滞销产品氧化铈大量积压造成损失。如果 按照滞销产品组织生产，则会损失一些氧化钕的订单，形成机会成本。本文积压产 品的损失参照了变质商品的时间价值，损失订单的机会成本参照了订单接受策略。 1 2 1 变质商品的时间价值 变质商品一般是指具有随时间而腐烂、损坏、蒸发、过期、作废、贬值等特性 的商品。当变质商品产生积压时，由于库存系统是动态变化的，资金的价值也就不 断地随着时间而发生变化，再者变质商品到达库存系统与支付物品的购买费通常不 是同时进行的，即存在滞后支付，因此在计算易变质商品的库存价值和建立库存模 型时必须考虑资金的时间价值。 净现f f ( n p v , n e tp r e s e n tv a l u e ) 用以描述货币的时间价值，指一项投资所产生的 未来现金流的折现值与项目投资成本之间的差值，如式1 1 所示： 内蒙古科技大学学位论文 n p v 。亨( c ，。一c o , ) ( 1 + f ，) - t ( 式1 1 ) 箭。 。 c ，是各期现金流入，c o , 是各期现金流出，t 是基准收益率。 净现值法考虑到货币时间价值的评估法则，被广泛用于商业决策之中，反映宏 观经济因素对商业、金融、生产决策的影响。其决策规则是：在只有一个备选方案 的采纳与否决决策中，净现值为正者则采纳，净现值为负者不采纳。在有多个备选 方案的互斥选择决策中，应选用净现值是正值中的最大者。 杨峨嵋等为解决决策者的风险态度问题，利用最大化净现值的期望效用的方法， 推导出决策者是风险厌恶者时的库存模型，并确定了最优目标库存水平。实例计算 结果表明，在多周期随机库存问题中，净现值方法是可行的刚。 当研究零售商面对供应商为变质商品提供临时价格折扣时，为了做出最优决策， 彭作和等利用混合整数规划建立了一个考虑货币时间价值的变质商品临时价格折扣 模型。该模型分析了折扣生效时库存为零和不为零两种情况下零售商的定价和库存 策略，并进行了仿真实例计算。研究表明，商品的变质特性和货币的时间价值性以 及折扣生效时零售商的库存等因素对零售商的决策影响很大，临时价格折扣能够增 加零售商的利润瞄l 。在该研究基础上，又建立了一个变质率为指数分布基于数量折 扣的变质商品定价和库存模型，模型考虑资本的时间价值性，并给出了模型的求解 算法。计算结果表明，资本的时间价值性和商品的变质特性对最优决策者有重要影 响【2 6 】。 基于资金时间价值并且采购费允许滞后支付的前提下，黄卫来等对变质物品的 最优经济订货批量问题进行了研究。在假设变质物品在需求率为库存水平，且计划 时域内允许缺货且短缺量完全拖后的条件下，建立了考虑资金的时间价值和采购费 允许滞后支付时的最优库存决策模型田】。 当缺货量拖后率是等待时间的减函数时，莫降涛等为了确定变质性产品库存最 优补货量和补货次数，采用折现现金流法建立了一种新的变质性产品库存模型，并 给出最优订购策略模型的算法，计算实例验证了模型的有效性团l 。 w e e 和l a w 运用贴现现金 流( d i s c o u n t c a s hf l o w s ，d c f ) 的方法对考虑货币时间值 ( t i m e - v a l u eo fm o n e y ) 下变质商品的补充和订价策略进行了研究，并采用启发式 ( h e u r i s t i c ) 算法得到最优的补充和订价决策。通过该策略，可以控制产品的市场需求， 提升利润空间【2 9 。， 内蒙古科技大学学位论文 1 2 2 订单接受策略 出于应对需求不确定和控制库存的考虑，很多企业在综合生产决策中渐渐采取 面向定单( m a k e - t o - o r d e r ，m t o ) 的生产计划方式。在m t o 中，生产能力在短期 内相对固定，有可能难以满足市场需求，因而企业就需要进行订单选择决策，其目 的即是要确定一个最优的产品组合策略，以使收益最大。 订单选择问题，最初由s l o t n i c k 等人提出，描述的是在工厂有限处理能力下，如 何从大量的订单中进行选择，以达到利润最大化的目的刚。个新订单的接收与否 主要是看订单为企业带来的收益是否大于其处理成本，这也是企业管理中比较常见 的决策问题，在不同应用场合、不同资源类型和不同假设条件下，模型的表现形式 有差别。 在m t o ( m a k e - t o - o r d e r ) 生产环境下，张欣、马士华研究了企业在生产能力和产 出缓存有限的情况下的订单接受决策问题。通过构建一个整数规划模型将订单选择、 交货期和生产计划决策结合起来，对订单进行选择性接受，使企业实现利润最大化。 算例分析结果证明该模型有助于m t o 企业管理者做出正确的订单接受决策【3 。 y i - f e n gh u n ga n dt z u - y u a ni 胱针对m t o 生产企业的短期生产能力无法满足 市场需求的问题，开发了一种随机的分析策略来对订单进行选择性接受。为了满足 未来高利润的订单的需求，必需保存一定的生产能力，作者开发了静态概率能力配 给决策程序( s p c r ) 和动态随机能力配给决策程序( d s c r ) 来解决生产能力的配 给1 3 2 1 。 有限调度能力是生产计划的能力管理中一项重要组成部分，为了满足未来客户 的订单需求必需保留一定的生产能力。c a na k k a n 采用启发式方法来最小化拒绝订 单的库存维持成本和成本现值，从而实现整体利润最大删。 当企业根据订单生产出现产能不足时，需要进行最优产品组合决策。张人千， 肖依永针对个面向订单生产的半离散制造型企业，结合a g e n t ，建立了一个不依 赖于特定成本和利润函数形式的基于作业流程和b o m ( b mo fm a t e r i a l s ) 结构的分 布式生产决策模型，并采用基于粒子群优化算法的启发式方法求解。为将算法融合 到所研究企业的e r p 系统中，开发了试验性原型系统，并进行了模拟决策，结果表 明所提出的模型和算法是可行的彤】。 在不同计划期的订单之间有可能存在时间序列关联，而现有生产计划模型大多 不考虑这一关联关系对订单选择决策的影响。针对这一问题，张人千以m t o 生产 方式为背景，基于时间序列关联规则，建立了一个权衡当前与未来利润的订单选择 决策模型p 5 j 。 内蒙古科技大学学位论文 1 3 模糊关系和模糊规划 本节首先对模糊关系及相关理论基础给予简要介绍；然后介绍生产计划的模糊 模型研究现状。综述该部分是因为在第二章建立的模型中要引入产品价格间有模糊 关系的约束，求解过程中用到模糊线性规划法。 1 3 1 模糊关系 客观世界的各事物之间普遍存在着联系，描写事物之间联系的数学模型之一就 是关系。关系是普通集合论中一个重要的概念，在普通集合论中，事物之间要么有 关系，要么没有关系。但是，在实际生活中，事物之间的关系不宜简单地用“有 或“无 来做“肯定 或“否定 的回答，而是需要分析关系的深浅程度。模糊关 系从更深刻的意义上表现了事物之间更为广泛的联系。 模糊关系是普通关系的推广，普通关系是描述元素之间是否有关联，而模糊关 系是描述元素之间关系程度的多少，其隶属函数反映了元素间具有模糊关系的程度。 定义1 ：隶属度 设