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近年来,中国逐渐成为世界上重要的纺织品和服装产品生产国、消费国以及出口国之一。同时,伴随着智能互联网技术的不断深入,电子商务的发展改变了服装行业的销售模式,进而促发了中国传统服装制造企业进行互联网+的转型升级。但随着线上订单大批量的增加,企业中的各类制造资源都相继出现了供不应求的现象,同时地区发展的不平衡导致生产系统中部分资源的闲置和浪费。因此,本研究以减少资源闲置,提升企业生产效率为目标,在制造行业的生产过程中引入分享经济的发展理念,为制造资源的调配与使用提供最优的调度决策,其中,主要工作及贡献包含以下三个部分:
1.研究了考虑订单并行加工且设备生产速率可变的生产调度问题,讨论各台机器加工速度依赖于其他机器加工状态的情形。其中,将每个设计师刻画为加工速率可变的一组平行机,两个设计师分别在线并行服务两个客户的订单需求。当机器并行处理两个任务时,虽然单任务的处理效率降低,但整个生产系统的处理效率得以提升。因此,本研究以总完工时间最小为调度优化目标,提出改进的最短时间优先加工规则,利用归纳法证明策略的最优性。最后,将该规则延伸到多名设计师的一般情形,为个性化在线定制服务模式下的有效调度策略制定提供了良好的理论支撑。
2.研究了考虑设备加工能力分享的订单分配与批加工调度问题。首先,在基本等时长批量加工与调度问题中加入不同制造商之间闲置资源的分享与租赁,以总利润最大为研究目标建立了混合整数规划模型,通过CPLEX最优算法精确求解验证该模型提升了整个生产系统的空闲资源利用率并降低了制造商订单积压成本。此外,通过设备租用以增加企业的利润,其中利润的计算涉及到库存产品、订单积压、机器准备和租赁四种成本以及产品加工和设备租赁在内的两种收益。其次,为解决大规模数据计算并提升计算效率,设计了改进的粒子群算法,在对适应度函数进行改进的基础上使用动态惯性权重刻画粒子运行速度。最后,通过数值实验证明了算法的有效性和各惯性权重下算法的精确性。
3.研究了考虑加工能力分享与运输的订单分配与生产调度问题,主要聚焦于以制造商-代制造商-客户和供应商-制造商-客户三方组成的生产体系,其中包含半成品/原材料和成品的两阶段运输。首先,针对制造商-代制造商-客户组成的制造网络,利用熵最大理论设计非线性优化目标,根据运输距离、订单量及相应的预算,尽可能多的将不同制造商之间的资源进行整合及分享使用。其中,利用泰勒展开重新构造目标函数,将该模型转化为混合整数二阶圆锥规划模型,应用CPLEX最优算法对实际案例进行求解并分析模型的有效性。其次,以最小化总完工时间为优化目标,针对由一个供应商、两个加工商和一个客户组成的制造网络,通过推理证明得到资源分享加工下生成最优加工方案的订单分配的充分条件。进而对于两个供应商分别对应两个加工点和两个客户的制造网络提出先到先服务(FCFS)的加工策略,运用逆推法证明了该规则可以生成优于无分享模式的加工方案。
最后,对整个研究过程的方法以及所取得的成果进行总结,同时提出对未来研究的方向与展望。
1.研究了考虑订单并行加工且设备生产速率可变的生产调度问题,讨论各台机器加工速度依赖于其他机器加工状态的情形。其中,将每个设计师刻画为加工速率可变的一组平行机,两个设计师分别在线并行服务两个客户的订单需求。当机器并行处理两个任务时,虽然单任务的处理效率降低,但整个生产系统的处理效率得以提升。因此,本研究以总完工时间最小为调度优化目标,提出改进的最短时间优先加工规则,利用归纳法证明策略的最优性。最后,将该规则延伸到多名设计师的一般情形,为个性化在线定制服务模式下的有效调度策略制定提供了良好的理论支撑。
2.研究了考虑设备加工能力分享的订单分配与批加工调度问题。首先,在基本等时长批量加工与调度问题中加入不同制造商之间闲置资源的分享与租赁,以总利润最大为研究目标建立了混合整数规划模型,通过CPLEX最优算法精确求解验证该模型提升了整个生产系统的空闲资源利用率并降低了制造商订单积压成本。此外,通过设备租用以增加企业的利润,其中利润的计算涉及到库存产品、订单积压、机器准备和租赁四种成本以及产品加工和设备租赁在内的两种收益。其次,为解决大规模数据计算并提升计算效率,设计了改进的粒子群算法,在对适应度函数进行改进的基础上使用动态惯性权重刻画粒子运行速度。最后,通过数值实验证明了算法的有效性和各惯性权重下算法的精确性。
3.研究了考虑加工能力分享与运输的订单分配与生产调度问题,主要聚焦于以制造商-代制造商-客户和供应商-制造商-客户三方组成的生产体系,其中包含半成品/原材料和成品的两阶段运输。首先,针对制造商-代制造商-客户组成的制造网络,利用熵最大理论设计非线性优化目标,根据运输距离、订单量及相应的预算,尽可能多的将不同制造商之间的资源进行整合及分享使用。其中,利用泰勒展开重新构造目标函数,将该模型转化为混合整数二阶圆锥规划模型,应用CPLEX最优算法对实际案例进行求解并分析模型的有效性。其次,以最小化总完工时间为优化目标,针对由一个供应商、两个加工商和一个客户组成的制造网络,通过推理证明得到资源分享加工下生成最优加工方案的订单分配的充分条件。进而对于两个供应商分别对应两个加工点和两个客户的制造网络提出先到先服务(FCFS)的加工策略,运用逆推法证明了该规则可以生成优于无分享模式的加工方案。
最后,对整个研究过程的方法以及所取得的成果进行总结,同时提出对未来研究的方向与展望。