企业生产规划多目标决策方法的应用研究

卢莎莎，王晓林

（中国计量学院 机电工程学院，杭州 310018）

企业生产规划多目标决策方法的应用研究

卢莎莎，王晓林

（中国计量学院 机电工程学院，杭州 310018）

0 引言

现代企业的生产模式多为面向客户定制的小批量生产模式,其主要是通过接收客户订单来进行组织生产。对此,企业在接受订单时,往往要对订单做出一个评价,衡量企业各方面的条件是否能够顺利完成该订单和获取高利润。对于占企业年生产总值1/3甚至1/2的大订单,企业为减少风险和不确定性,必须对其做一个较全面的生产规划,以评价该订单的可行性和给企业带来的利润。

对中小型制造企业来说,其最关注的就是订单成本问题,而研究表明,制造型企业的成本竞争力主要集中在企业物流成本,一旦物流成本得到优化,企业利润空间将会大大提升[1]。基于这样的背景,提出了基于企业物流成本优化的生产规划方法的研究。

1 生产规划方案层次结构分析[2,3]

该生产规划系统结构主要包括四个方面,企业生产能力的评定和生产周期的划分,企业物流成本分析优化和企业物流能力的适应性分析以及最后的多解最优方案的选择。

企业生产能力分析主要是确定满足生产能力所需的设备、产地以及人力资源;生产周期的划分是确定生产节拍以减少企业生产淡旺季以及紧急插单等不确定因素的不良影响。

企业物流成本分析优化时确定企业产生物流成本的几个主要方面,对其加以研究优化,达到成本最优的目的。

企业物流能力的自适应分析是为了企业能够具有柔性生产物流能力,以应对后续的生产订单。

在整个生产规划中我们发现,在不同生产周期的条件下,主要的影响因素有订购成本、存储成本、运输成本、生产状况(设备数量)和人力资源配置。同时发现在不同的生产周期下,其计算出的成本方案均不同,因此在设计方案选择时,应采用多目标决策系统来进行算法设计。

2 多目标的多级决策系统方法设计[4,5]

在确定属性时,采用层次分析法(AHP)来进行计算。层次分析法是由美国运筹学家匹兹堡大学教授萨迪教授(Saaty T L)提出的,其特点是能对复杂的决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上,利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化,从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法。其基本步骤如下:

1)将决策问题进行层次结构分析,得到层次结构图,如下所示:

2)建立决策矩阵A。假设目标函数对应M个目标:y1,y2,…ym和决策方案x1,x2,…xn。 方案xi(i =1,2,…i…,n)和目标yj( j =1,2,…j…m)下的属性值为aij, 则决策矩阵A为:

图1 层次分析结构图

3)利用Satty给出的公认属性重要性等级表(表1所示),对矩阵A中的属性值aij进行评价,并根据相互比较重要性进行赋值。

表1 重要性等级表

4)用Saaty给出的近似方法求解最大本征值λmax和权重ω。,具体算法如下:

(1)将矩阵A中每行元素连乘再进行n次开方

(2)求权重:

(3)对矩阵A每列元素求和:

(4)计算λmax的值:

5)对矩阵A进行一致性检验。要求λmax＜,为n阶矩阵的临界本征值,具体数值见表2。当λmax符合以上要求时,则通过一致性检验,否则,则调整矩阵A,直至满足λmax＜, 此时计算的ω为有效值。

表2 n阶矩阵的临界本征值

表2 n阶矩阵的临界本征值

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 计算结果与比较

此算法中,由于各方案在个目标下属性值,均可量化,所以在步骤5)中采用第一种方法进行计算,但对于属性值的量值要进行无量纲化处理。选用5个不同的周期来进行计算比较,分别为4、5、6、7、8生产周期。将(1)人力资源、(2)生产状况(设备和场地)、(3)订购成本、(4)库存成本、(5)运输成本作为衡量最佳周期选择的属性特征,根据属性之间的重要性,列出矩阵A为:

由式(1)可得:

由式(2)可得:

由式(4)可得:λmax= 5.0072

对矩阵A进行一致性检验,由于n=5,查表2可知

λmax= 5.0072＜5.54,所以满足一致性检验条件。因此得到属性权重为:

由于是多品种生产,企业不可能将全部资源和时间用来生产一个产品,根据企业现有的生产资源和扩大再生产的能力和资金实力,将生产周期划分为4、5、6、7、8个周期,对应产生的最优方案为X1、X2、X3、X4、X5,并将上述5个属性进行定量计算,计算结果下表所示:

表3 各方案属性计算结果

对数据进行无量纲化处理,得到下表:

表4 进行无量纲化处理后的数据结果

从上表可以看出,所选方案优先顺序为:X5≻X1≻X2≻X4≻X3。

据此,企业在组织生产时,应优先选择8个周期生产方案。

4 结论

生产规划时企业组织生产运作的前期工作,制造业企业通过对生产物流的优化来获取更高的利润空间。对此,在企业几个不同生产周期的情况下,对影响生产物流成本的几个属性或因素进行核算,并运用层次分析法对以身背数量、人力资源配置、订购成本、存储成本、运输成本5个属性构成的多目标决策系统进行计算,通过加权和法计算出备选方案综合评价排序,从而得到最优方案,为企业选择成本最优的组织生产方案提供了决策依据。

[1]范兴美. 现代制造企业生产物流成本管理研究[J]. 改革与战略, 2007, 03.

[2]姜启源, 等. 数学模型[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]王晓林, 等, 敏捷制造环境下生产组织多目标决策方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008.1.

[5]李志浩, 王万军, 胡建军. 一种混合指标的多目标决策方法及应用[J].现代电子技术, 2007, 16.

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

LU Sha-sha, WANG Xiao-lin

企业进行生产规划时，物流成本应是企业关注的重点。企业生产物流成本，主要根据生产周期的不同划分，对企业订购成本、存储成本、运输成本、设备购买以及人员配置等进行分析核算，针对不同的生产周期规划，以库存模型为基础推算出相应的生产物流成本，随后，再运用多目标决策方法结合企业生产的特点，针对多个可行的生产规划方案进行了择优评价。

物流成本；层次分析法；成本计算；多目标决策

卢莎莎(1986－),女,研究生,研究方向为基于生产物流成本优化的企业生产规划。

F270.7

A

1009-0134(2011)1(上)-0148-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.1(上).44

2010-11-15