本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)方法，特別涉及一種基于改進(jìn)nsga-ii的多目標(biāo)集成生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)代制造企業(yè)往往采用企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一計(jì)劃與管理，通過(guò)產(chǎn)品需求計(jì)劃，在平衡和協(xié)調(diào)生產(chǎn)需求與可用能力的基礎(chǔ)上，制定產(chǎn)品的主生產(chǎn)計(jì)劃，并以此來(lái)驅(qū)動(dòng)物料需求計(jì)劃的執(zhí)行。主生產(chǎn)計(jì)劃作為企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)的核心和樞紐，是市場(chǎng)需求和企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)之間的橋梁，不僅能平衡需求與可用能力，還是協(xié)調(diào)生產(chǎn)過(guò)程的有效工具。研究高效優(yōu)化的主生產(chǎn)計(jì)劃制定方法對(duì)制造企業(yè)具有十分重要的意義。

2、傳統(tǒng)的主生產(chǎn)計(jì)劃制定方法在計(jì)劃編制時(shí)主要存在兩個(gè)方面的不足:一是沒(méi)有考慮生產(chǎn)能力的約束，計(jì)劃編制過(guò)程首先是基于無(wú)限能力假設(shè)進(jìn)行的，需經(jīng)粗能力計(jì)劃(rccp)的檢驗(yàn)，之后分解得出物料需求計(jì)劃，其中的所有在制品還需通過(guò)能力需求計(jì)劃(crp)的檢驗(yàn)。這種計(jì)劃編制方法依靠閉環(huán)反饋機(jī)制，在計(jì)劃編制過(guò)程中需要在生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)能力之間進(jìn)行反復(fù)協(xié)調(diào)平衡，缺少優(yōu)化手段，當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)多，生產(chǎn)能力嚴(yán)重沖突時(shí)，無(wú)法全面解決能力沖突問(wèn)題。另一方面是不能做到生產(chǎn)能力的均衡利用，一些優(yōu)化方法往往把生產(chǎn)能力作為約束條件，以生產(chǎn)成本、客戶服務(wù)水平等作為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，但往往忽視了生產(chǎn)能力的均衡利用和優(yōu)化問(wèn)題，這些方法不能夠很好的適應(yīng)生產(chǎn)能力分布不均衡、對(duì)生產(chǎn)管理具有較高要求的生產(chǎn)環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠提高生產(chǎn)計(jì)劃的準(zhǔn)確性的基于改進(jìn)nsga-ii的多目標(biāo)集成生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)方法。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種基于改進(jìn)nsga-ii的多目標(biāo)集成生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)方法，具體包括以下步驟：

3、步驟(1)：構(gòu)建基于均衡生產(chǎn)的多目標(biāo)集成生產(chǎn)計(jì)劃模型，具體為：

4、步驟(1-1)：設(shè)置約束條件：

5、a)設(shè)置產(chǎn)品庫(kù)存約束條件為：產(chǎn)品各期的初始庫(kù)存數(shù)量和期末庫(kù)存數(shù)量須不低于安全庫(kù)存數(shù)量且不超過(guò)可允許的最大庫(kù)存數(shù)量；

6、b)設(shè)置物料約束條件為：中間物料和原材料不能缺貨：

7、c)設(shè)置產(chǎn)能約束條件為：產(chǎn)品各期的計(jì)劃產(chǎn)量不能超過(guò)該期可用正常生產(chǎn)能力；

8、d)設(shè)置計(jì)劃產(chǎn)量非負(fù)和整數(shù)約束為：產(chǎn)品各期的計(jì)劃產(chǎn)量須為非負(fù)數(shù)和整數(shù)；

9、步驟(1-2)：根據(jù)上述的約束備件，定義生產(chǎn)過(guò)程中的最小化拖期成本、最小化庫(kù)存成本和最大化均衡生產(chǎn)指標(biāo)；

10、步驟(1-3)：得到在產(chǎn)品庫(kù)存、物料、產(chǎn)能及計(jì)劃產(chǎn)量非負(fù)和整數(shù)多重約束條件下的以最小化拖期成本、最小化庫(kù)存成本和最大化均衡生產(chǎn)指標(biāo)為目標(biāo)的基于均衡生產(chǎn)的多目標(biāo)集成生產(chǎn)計(jì)劃模型；

11、步驟(2)：基于改進(jìn)nsga-ii的多目標(biāo)集成生產(chǎn)計(jì)劃編制過(guò)程，得到實(shí)際的生產(chǎn)計(jì)劃和排產(chǎn)甘特圖，具體為；設(shè)置nsga-ii的編碼方式，用個(gè)體代表一種生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃方案，個(gè)體維數(shù)代表計(jì)劃周期數(shù)，每一維的位置信息表示每個(gè)周期的計(jì)劃產(chǎn)量，將拖期成本、庫(kù)存成本、不滿足均衡生產(chǎn)的懲罰成本作為改進(jìn)nsga-ii的適應(yīng)度函數(shù)，對(duì)所述的均衡生產(chǎn)的多目標(biāo)集成生產(chǎn)計(jì)劃模型求解，

12、步驟(2-1)：設(shè)置算法的參數(shù)，包括個(gè)體種群規(guī)模、最大迭代次數(shù)，變異縮放因子和交叉概率；

13、步驟(2-2)：設(shè)置初始種群的個(gè)體數(shù)；

14、步驟(2-3)：根據(jù)個(gè)體相互之間的支配關(guān)系對(duì)個(gè)體進(jìn)行非支配排序，劃分為不同的非支配等級(jí)；

15、步驟(2-4)：通過(guò)個(gè)體的擁擠距離來(lái)評(píng)估同一級(jí)非支配等級(jí)中個(gè)體的優(yōu)劣；

16、步驟(2-5)：選擇操作，采用二元錦標(biāo)賽策略，從種群中隨機(jī)選擇兩個(gè)個(gè)體，若兩個(gè)個(gè)體擁有不同的非支配等級(jí)，將非支配等級(jí)較小的個(gè)體作為父代，若兩個(gè)個(gè)體擁有相同的非支配等級(jí)，則選擇擁擠距離較大的個(gè)體作為父代；

17、步驟(2-6)：遺傳操作，依次進(jìn)行變異操作和交叉操作，生成子代種群；

18、步驟(2-7)：合并父代和子代，合并父代種群和子代種群，對(duì)合并后的種群進(jìn)行非支配排序，再通過(guò)精英策略，修剪得到新一代種群；

19、步驟(2-8)：迭代優(yōu)化，判斷本次迭代是否是最大迭代次數(shù)，若是則輸出最優(yōu)解集，得到優(yōu)化個(gè)體；否則繼續(xù)進(jìn)行迭代，對(duì)新種群重復(fù)步驟2-3至2-8；

20、步驟(2-9)：輸出優(yōu)化個(gè)體，獲得生產(chǎn)計(jì)劃和排產(chǎn)甘特圖。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)在現(xiàn)有生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的基礎(chǔ)上，考慮物料、產(chǎn)能、庫(kù)存等因素，構(gòu)建以物料、產(chǎn)能、庫(kù)存等為約束，通過(guò)多重約束，建立以以最小化拖期成本、最小化庫(kù)存成本和最大化均衡生產(chǎn)為目標(biāo)的集成生產(chǎn)計(jì)劃模型，并設(shè)計(jì)一種改進(jìn)的非支配排序遺傳算法來(lái)有效求解多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，能在制訂生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)，同時(shí)考慮產(chǎn)品的物料和產(chǎn)能情況，避免出現(xiàn)物料缺貨或能力沖突的問(wèn)題，提高了生產(chǎn)計(jì)劃的準(zhǔn)確性。為了克服主生產(chǎn)計(jì)劃制定受物料和生產(chǎn)能力限制而缺乏優(yōu)化機(jī)制的問(wèn)題，與原有的方法相比較，本發(fā)明的方法具有求解精度高、收斂速度快等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于解決多約束條件下的復(fù)雜函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題。

22、具體地，步驟(1-2)中

23、最小化拖期成本為

24、

25、其中：t為計(jì)劃期，t為總計(jì)劃期集合，p為單位周期單位數(shù)量產(chǎn)品未滿足需求的懲罰成本系數(shù)，st為第t期產(chǎn)品未滿足需求數(shù)量，其計(jì)算公式為

26、

27、其中：grt為第t期產(chǎn)品的需求數(shù)量，qt為第t期產(chǎn)品的計(jì)劃生產(chǎn)數(shù)量，oi為產(chǎn)品在計(jì)劃期期初的初始庫(kù)存數(shù)量，bit第t期產(chǎn)品的初始庫(kù)存數(shù)量；

28、最小化庫(kù)存成本為

29、

30、其中：h為單位周期單位數(shù)量產(chǎn)品的庫(kù)存占用費(fèi)用系數(shù)，ait為第t期產(chǎn)品的平均庫(kù)存數(shù)量，其計(jì)算公式如下：

31、

32、其中，eit為第t期產(chǎn)品的期末庫(kù)存數(shù)量；

33、最大化均衡生產(chǎn)指標(biāo)為

34、

35、其中：qt為第t期產(chǎn)品的計(jì)劃生產(chǎn)數(shù)量，為平均每期產(chǎn)品的計(jì)劃生產(chǎn)數(shù)量，其計(jì)算公式如下：

36、

37、所述的產(chǎn)品庫(kù)存約束條件為：

38、

39、

40、其中，sst為第t期產(chǎn)品的安全庫(kù)存數(shù)量，mit為第t期產(chǎn)品的最大可允許庫(kù)存數(shù)量；

41、式中，第t期產(chǎn)品的初始庫(kù)存數(shù)量：

42、

43、當(dāng)計(jì)劃期期初，即t＝1時(shí)，產(chǎn)品初始庫(kù)存數(shù)量等于給定的初值oi，以后各期，即t>1時(shí)的產(chǎn)品初始庫(kù)存數(shù)量等于上期產(chǎn)品的期末庫(kù)存數(shù)量；

44、第t期產(chǎn)品的期末庫(kù)存數(shù)量：

45、

46、當(dāng)計(jì)劃期期初，即t＝1時(shí)，產(chǎn)品的期末庫(kù)存數(shù)量＝產(chǎn)品的初始庫(kù)存數(shù)量+產(chǎn)品的計(jì)劃生產(chǎn)數(shù)量－產(chǎn)品的需求數(shù)量，當(dāng)數(shù)值小于等于零時(shí)，期末庫(kù)存數(shù)量為零；

47、以后各期，即t>1時(shí)產(chǎn)品的期末庫(kù)存數(shù)量＝當(dāng)期產(chǎn)品的初始庫(kù)存數(shù)量+當(dāng)期產(chǎn)品的計(jì)劃生產(chǎn)數(shù)量－當(dāng)期產(chǎn)品的需求數(shù)量－上期未滿足需求產(chǎn)品的累計(jì)數(shù)量，當(dāng)數(shù)值小于等于零時(shí)，期末庫(kù)存數(shù)量為零；

48、所述物料約束條件為：

49、

50、

51、其中，bimt為第t期中間物料m的初始庫(kù)存數(shù)量，grmt為第t期中間物料m的需求數(shù)量，bint為第t期原材料n的初始庫(kù)存數(shù)量，grnt為第t期原材料n的需求數(shù)量；

52、所述的產(chǎn)能約束條件為：

53、

54、其中，ct為第t期的可用正常生產(chǎn)能力，以生產(chǎn)數(shù)量表示；

55、所述的計(jì)劃產(chǎn)量非負(fù)和整數(shù)約束條件為：

56、qt≥0，qt∈z

57、z為整數(shù)。