企業生產規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）

企業生產規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

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

對中小型制造企業來說,其最關注的就是訂單成本問題,而研究表明,制造型企業的成本競爭力主要集中在企業物流成本,一旦物流成本得到優化,企業利潤空間將會大大提升[1]。基于這樣的背景,提出了基于企業物流成本優化的生產規劃方法的研究。

1 生產規劃方案層次結構分析[2,3]

該生產規劃系統結構主要包括四個方面,企業生產能力的評定和生產周期的劃分,企業物流成本分析優化和企業物流能力的適應性分析以及最后的多解最優方案的選擇。

企業生產能力分析主要是確定滿足生產能力所需的設備、產地以及人力資源;生產周期的劃分是確定生產節拍以減少企業生產淡旺季以及緊急插單等不確定因素的不良影響。

企業物流成本分析優化時確定企業產生物流成本的幾個主要方面,對其加以研究優化,達到成本最優的目的。

企業物流能力的自適應分析是為了企業能夠具有柔性生產物流能力,以應對后續的生產訂單。

在整個生產規劃中我們發現,在不同生產周期的條件下,主要的影響因素有訂購成本、存儲成本、運輸成本、生產狀況(設備數量)和人力資源配置。同時發現在不同的生產周期下,其計算出的成本方案均不同,因此在設計方案選擇時,應采用多目標決策系統來進行算法設計。

2 多目標的多級決策系統方法設計[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、影響因素及其內在關系等進行深入分析的基礎上,利用較少的定量信息使決策的思維過程數學化,從而為多目標、多準則或無結構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構分析,得到層次結構圖,如下所示:

2)建立決策矩陣A。假設目標函數對應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 層次分析結構圖

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生產周期。將(1)人力資源、(2)生產狀況(設備和場地)、(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。因此得到屬性權重為:

由于是多品種生產,企業不可能將全部資源和時間用來生產一個產品,根據企業現有的生產資源和擴大再生產的能力和資金實力,將生產周期劃分為4、5、6、7、8個周期,對應產生的最優方案為X1、X2、X3、X4、X5,并將上述5個屬性進行定量計算,計算結果下表所示:

表3 各方案屬性計算結果

對數據進行無量綱化處理,得到下表:

表4 進行無量綱化處理后的數據結果

從上表可以看出,所選方案優先順序為:X5?X1?X2?X4?X3。

據此,企業在組織生產時,應優先選擇8個周期生產方案。

4 結論

生產規劃時企業組織生產運作的前期工作,制造業企業通過對生產物流的優化來獲取更高的利潤空間。對此,在企業幾個不同生產周期的情況下,對影響生產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量、人力資源配置、訂購成本、存儲成本、運輸成本5個屬性構成的多目標決策系統進行計算,通過加權和法計算出備選方案綜合評價排序,從而得到最優方案,為企業選擇成本最優的組織生產方案提供了決策依據。

[1]范興美. 現代制造企業生產物流成本管理研究[J]. 改革與戰略, 2007, 03.

[2]姜啟源, 等. 數學模型[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, 敏捷制造環境下生產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].現代電子技術, 2007, 16.

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

LU Sha-sha, WANG Xiao-lin

企業進行生產規劃時，物流成本應是企業關注的重點。企業生產物流成本，主要根據生產周期的不同劃分，對企業訂購成本、存儲成本、運輸成本、設備購買以及人員配置等進行分析核算，針對不同的生產周期規劃，以庫存模型為基礎推算出相應的生產物流成本，隨后，再運用多目標決策方法結合企業生產的特點，針對多個可行的生產規劃方案進行了擇優評價。

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物流成本優化的企業生產規劃。

F270.7

A

1009-0134(2011)1(上)-0148-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.1(上).44

2010-11-15