本發(fā)明涉及企業(yè)管理領(lǐng)域，具體地涉及用算法解決制造業(yè)物料采購問題。

背景技術(shù)：

隨著全球市場一體化以及信息時(shí)代的來臨，專業(yè)生產(chǎn)能夠發(fā)揮其巨大的作用，企業(yè)采購的比重也大大增加，采購的重要性日益被人們所認(rèn)識。在全球范圍內(nèi)，在工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品構(gòu)成中，采購的原料以及零部件成本隨著行業(yè)不同而不同，大體在30％-90％，平均水平在60％以上。從世界范圍來說，對于一個(gè)典型的企業(yè)，采購成本(包括原材料，零部件)要占60％。而在中國的工業(yè)企業(yè)，各種物資的采購成本要占到企業(yè)銷售成本的70％。顯然采購成本是企業(yè)管理中的主體和核心部分，采購是企業(yè)管理中“最有價(jià)值”的部分。另外，根據(jù)國家經(jīng)貿(mào)委1999年發(fā)布的有關(guān)數(shù)據(jù)，如果國有大中型企業(yè)每年降低采購成本2％-3％，則可增加效益500多億人民幣，相當(dāng)于1997年國有工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)的利潤總和。因此，采購受到了社會各界相當(dāng)?shù)闹匾?，促使采購研究成為?dāng)今社會的熱點(diǎn)問題之一。

因此，研究一種高效的智能優(yōu)化方法來解決物料采購問題意義非凡。

進(jìn)化規(guī)劃是一種隨機(jī)優(yōu)化方法，其目的是通過進(jìn)化達(dá)到行為智能化。進(jìn)化規(guī)劃算法從一組隨機(jī)產(chǎn)生的個(gè)體開始進(jìn)行搜索，通過變異、選擇等操作使個(gè)體向著搜索空間中越來越靠近全局最優(yōu)值的區(qū)域進(jìn)化。進(jìn)化規(guī)劃算法是一種成熟的具有魯棒性和廣泛適用性的全局優(yōu)化方法，具有自組織、自優(yōu)化、自學(xué)習(xí)的特性，能夠不受問題性質(zhì)的限制，有效地處理傳統(tǒng)優(yōu)化算法難以解決的復(fù)雜問題。但是，由于過度選擇、變異操作破壞有效個(gè)體和變異算子選取不當(dāng)?shù)仍?，進(jìn)化規(guī)劃算法存在易于過早收斂、搜索效率低、對初始參數(shù)敏感等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提出了一種改進(jìn)的進(jìn)化規(guī)劃算法解決制造業(yè)物料采購問題。

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題：進(jìn)化規(guī)劃算法存在搜索效率低、計(jì)算精度不夠高等缺點(diǎn)。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種改進(jìn)的進(jìn)化規(guī)劃算法解決制造業(yè)物料采購問題。

該算法的步驟如下：

步驟1：確定采購標(biāo)準(zhǔn)：確定采購每個(gè)物料的采購量，一般地，采購標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)大概的量。

步驟2：選擇備選供應(yīng)商：從供應(yīng)商中選擇滿足采購量約束和資金約束條件的備選供應(yīng)商。

步驟3：選擇初始方案：通過選擇可靠性較高的供應(yīng)商來組成采購方案集X，可靠性較低的供應(yīng)商直接舍棄。

步驟4：計(jì)算平均適應(yīng)度和標(biāo)準(zhǔn)差：按目標(biāo)函數(shù)計(jì)算公式、時(shí)間窗約束條件、適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算各方案的適應(yīng)度值平均適應(yīng)度和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ。

步驟5：是否得到滿意采購方案：若得到，終止計(jì)算，輸出最低成本即相應(yīng)的采購方案，否則轉(zhuǎn)步驟6。

步驟6：計(jì)算新的采購方案變異量：一個(gè)新的采購方案組成的方案集Y的產(chǎn)生由萊維飛行算法來確定。

步驟7：計(jì)算新的適應(yīng)度值：通過適應(yīng)度函數(shù)公式計(jì)算新方案集Y中各方案的適應(yīng)度值。

步驟8：判斷集合Φ＝X∪Y中是否有適應(yīng)度相同的個(gè)體存在，若無，轉(zhuǎn)步驟9，若有，則產(chǎn)生新的個(gè)體來替換重復(fù)適應(yīng)度值個(gè)體。

步驟9：產(chǎn)生新的個(gè)體集：在集合Φ＝X∪Y中，采取個(gè)體適應(yīng)度競爭策略，選擇適應(yīng)度函數(shù)較大的L-N₀個(gè)方案組成新一輪采購方案集Z。N₀是在每一代進(jìn)化過程中諸如的新個(gè)體數(shù)。

步驟10：將X中方案替換為新方案，X＝Z+Z′，重復(fù)步驟4到步驟10。

本發(fā)明的有益效果是：

1.利用供應(yīng)商可靠性來作為對初始方案供應(yīng)商的取舍的參考標(biāo)準(zhǔn)，簡單有效。

2.通過舍棄一些可靠性較低的供應(yīng)商，較少了算法的計(jì)算量,提高了算法的搜索效率。

3.通過利用萊維飛行算法計(jì)算個(gè)體變異量，使算法計(jì)算結(jié)果更加精確。

附圖說明

圖1為一種改進(jìn)的進(jìn)化法解規(guī)劃算決制造業(yè)物料采購問題流程圖

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將結(jié)合算法流程圖進(jìn)行詳細(xì)、具體說明。

一、物料采購問題的描述

設(shè)有n類物資{M₁，M₂，...，M_n}分別從供應(yīng)商S＝{S₁，...，S_n}處采購，每種物資都有m個(gè)采購指標(biāo)，如價(jià)格和運(yùn)輸費(fèi)用等。在進(jìn)行采購時(shí)，每種物資都選擇一個(gè)指標(biāo)作為主要指標(biāo)，其他指標(biāo)作為參考指標(biāo)。如何選擇不同物資的供應(yīng)商，以下將制定一個(gè)采購方案X＝{X₁，X₂，...，X_n}，X_i＝{x₁，x₂，...，x_n}，X_i∈S_i，S_i＝{S_i1，S_i2，...，S_ik}，i＝1，2，...，n，k為第i組供應(yīng)商數(shù)量，在滿足采購量、訂貨期和資金等約束條件的前提下，使總的采購成本最低。建立規(guī)劃模型如下：

目標(biāo)函數(shù)：

其中q_i＝f(x₁，x₂，...，x_m)為第i類物資的采購量，q_ix_ij表示第i類物資關(guān)于指標(biāo)j的成本，x_ij表示第j個(gè)采購指標(biāo)值，C(X_i)表示第i類物資的采購成本，C(x^*)為最優(yōu)采購方案x^*的成本，即最優(yōu)成本。

約束條件：

1)采購量約束：采購者和供應(yīng)商對每一項(xiàng)指標(biāo)都允許有一個(gè)浮動的區(qū)間，即：x_ij∈[T₁(j)，T₂(j)]，i＝1，2，...，n；j＝1，2，...，m

T₁(j)，T₂(j)分別為指標(biāo)的下限和上限。

2)資金約束：每類物資的采購資金需滿足：

q_i＝f(x₁，x₂，...，x_m)是k次齊次方程，成本函數(shù)c(q_i)反映了采購成本與采購量之間的約束關(guān)系，l為采購成本。

3)時(shí)間窗約束：

其中，t_i為第i類物資的額訂貨期，t(σ)為各類物資訂貨期的標(biāo)準(zhǔn)差。滿足算法的適應(yīng)度函數(shù)：

f_i＝C(x^*)^t(σ)，i＝1,2，...，N

二、具體實(shí)施步驟

步驟1：確定采購標(biāo)準(zhǔn)：確定采購每個(gè)物料的采購量一般地，采購標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)大概的量。

步驟2：選擇備選供應(yīng)商：從供應(yīng)商S₁，S₂，...，S_n中選擇滿足采購量約束和資金約束條件的備選供應(yīng)商。

步驟3：選擇初始方案：通過選擇可靠性較高的供應(yīng)商來組成采購方案集X，可靠性較低的供應(yīng)商直接舍棄。供應(yīng)商的可靠性用指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差來刻畫，可靠性越大，則該供應(yīng)商為最優(yōu)采購方案的可能性越大。供應(yīng)商可靠性由物料標(biāo)準(zhǔn)差來刻畫。具體如下：

若滿足σ_i＜ε，ε為規(guī)定的偏差值，則將該供應(yīng)商i組成一個(gè)采購方案{x₁，x₂，...，x_n},若如σ_i＞ε則將該供應(yīng)商舍棄。如此下去，將滿足偏差范圍的供應(yīng)商組成初始方案集X，設(shè)L＝|X|。

步驟4：計(jì)算平均適應(yīng)度和標(biāo)準(zhǔn)差：按目標(biāo)函數(shù)計(jì)算公式、時(shí)間窗約束條件、適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算各方案的適應(yīng)度值f₁，f₂，...，f_L,平均適應(yīng)度和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ。

步驟5：是否得到滿意采購方案：若得到，終止計(jì)算，輸出最低成本即相應(yīng)的采購方案，否則轉(zhuǎn)步驟6。滿意采購方案描述為：當(dāng)某一次的計(jì)算結(jié)果滿足客戶要求，或計(jì)算達(dá)到給定的足夠多的進(jìn)化代數(shù)，或接的誤差達(dá)到給定的精度時(shí)，此時(shí)的方案稱為滿意的采購方案。只要采購者對方案的評價(jià)結(jié)果滿意，此時(shí)的方案即為算法的解。

步驟6：計(jì)算新的采購方案：L個(gè)新的采購方案組成的方案集Y的產(chǎn)生由萊維飛行算法來確定。具體如下：

個(gè)體變異量的計(jì)算公式：

x′_i(j)＝x_i(j)+α·S

參數(shù)S是隨機(jī)游動的步長，計(jì)算公式如下：

其中，β是一個(gè)[1,2]之間的參數(shù)，一般取β＝1.5，u和v服從正態(tài)分布，如下所示：

其中，

步驟7：計(jì)算新的適應(yīng)度值：通過適應(yīng)度函數(shù)公式計(jì)算新方案集Y中各方案的適應(yīng)度值，f_L+1，f_L+2，...，f_2L。

步驟8：判斷集合Φ＝X∪Y中是否有適應(yīng)度相同的個(gè)體存在，若無，轉(zhuǎn)步驟9，若有，則產(chǎn)生新的個(gè)體來替換重復(fù)適應(yīng)度值個(gè)體，產(chǎn)生新個(gè)體計(jì)算公式：

步驟9：產(chǎn)生新的個(gè)體集：在集合Φ＝X∪Y中，采取個(gè)體適應(yīng)度競爭策略，選擇適應(yīng)度函數(shù)較大的L-N₀個(gè)方案組成新一輪采購方案集Z。N₀是在每一代進(jìn)化過程中諸如的新個(gè)體數(shù)，產(chǎn)生新個(gè)體集為Z′。新個(gè)體集產(chǎn)生方式為：

步驟10：將X中方案替換為新方案，X＝Z+Z′，重復(fù)步驟4到步驟10。