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基于约束理论的产品组合优化决策研究

2020-11-22阅读(644)

基于约束理论的产品组合优化决策研究

论文摘要

论文从企业生产实际中抽取了TOC产品组合优化问题作为研究对象，对其数学建模、模型分析、算法构建、优化仿真、系统构建、组件实现和系统开发等关键技术进行了较深入的研究和探索，本文主要的研究内容和成果如下：1．TOC产品组合优化问题的数学建模与模型分析论文根据不同优化模式(自制、外包、工序外协)、不同优化策略(独立优化、集成优化)等条件，构建了不同情形下TOC产品组合优化模型(共8类)，以使TOC运作指标、设备利用率、市场需求满意度等目标最优。考虑到产能受限资源(CCR)约束规模对模型的影响，论文通过对瓶颈和非瓶颈的定义和归类，将混杂在约束中的第一类、第二类非瓶颈约束剔除，以简化TOC产品组合优化模型，降低问题求解的复杂度。另外，通过对模型的分析、证明，为算法构建和生产实际决策提供了理论支撑。2．TOC产品组合优化算法构建与仿真实现考虑到传统TOC启发(TOCh)法无法充分利用各瓶颈能力而存在非优解或不可行解，以及无法在合理时间内产生大规模产品组合的优化解而存在求解失效等问题，论文构建了基于IA和TOC的系列优化算法(IA_TOC)求解TOC产品组合优化问题。其中，将前述证明得到的相关定理和推论运用到免疫算法中形成免疫应答机制，使免疫进化始终保证在可行域中、并朝着优化的方向进行，提高了搜索的效率和收敛的速度。通过具体算例的优化仿真，IA_TOC系列算法在合理时间内得到产品组合优化大、小规模问题的最优解或近优解，并将IA_TOC系列算法与传统TOCh法、修订TOCh、IP法、TS法、GA法等在解的质量、时间性能等方面进行了仿真比较，说明了IA_TOC系列算法的有效性和实用性。3．TOC产品组合优化器研究综合以上研究成果，提出了TOC产品组合优化器的概念。在对传统FFS改进的基础上提出了TOC产品组合优化器新的运作逻辑，并建立了TOC产品组合优化器的功能模型，信息模型，分析了TOC产品组合优化器与其它系统间的集成设计，讨论了TOC产品组合优化器的组件设计、组件重用和组件实现，最终构造出了一个可重构、可集成的TOC产品组合优化器，并成功应用于企业实践。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • §1.1 产品组合优化问题的提出
  • §1.2 基于TOC的生产管理研究综述
  • §1.2.1 基于TOC的生产管理与控制研究
  • §1.2.2 TOC与其它生产管理技术的比较和集成
  • §1.3 产品组合优化国内外研究综述
  • §1.3.1 产品组合优化建模研究现状及存在问题
  • §1.3.1.1 不同管理会计的影响
  • §1.3.1.2 不同产品组合优化模式的影响
  • §1.3.1.3 不同产品组合优化策略的影响
  • §1.3.2 产品组合优化算法研究现状及存在问题
  • §1.3.2.1 产品组合优化方法研究
  • §1.3.2.2 产品组合优化求解策略
  • §1.3.3 产品组合优化系统实现研究现状及存在问题
  • §1.4 本文的研究内容
  • §1.4.1 研究目标
  • §1.4.2 研究意义
  • §1.4.3 研究思路
  • §1.4.4 章节安排
  • §1.4.5 课题支撑
  • §1.5 本章小结
  • 第二章 传统TOC产品组合优化研究
  • §2.1 传统TOC产品组合优化问题建模
  • §2.2 产品组合优化模型简化
  • §2.2.1 瓶颈与非瓶颈的定义与分类
  • §2.2.2 与传统TOC定义约束资源的比较
  • §2.2.3 产能约束资源的确定及简化模型
  • §2.2.4 TOC产品组合优化建模过程
  • §2.3 传统TOCH运作逻辑分析
  • §2.3.1 传统TOCh运作逻辑优势分析
  • §2.3.2 传统TOCh运作逻辑不足分析
  • §2.3.3 传统TOCh求解失效分析
  • TOCⅠ）构建'>§2.4 基于TOC一维单变量的免疫算法（IATOCⅠ）构建
  • §2.4.1 非瓶颈约束过滤
  • §2.4.2 抗原识别
  • §2.4.3 初始抗体生成
  • §2.4.4 抗体评价
  • §2.4.5 终止条件判断
  • §2.4.6 免疫选择
  • §2.4.7 抗体促进/抑制
  • §2.4.8 疫苗抽取与疫苗接种
  • §2.4.9 抗体交叉
  • §2.4.10 抗体变异
  • §2.4.11 抗体免疫应答
  • §2.4.12 抗体群体更新
  • TOCⅠ算法实现与仿真'>§2.5 IATOCⅠ算法实现与仿真
  • §2.5.1 免疫算法参数选取与算例仿真
  • §2.5.2 与所有相关发表算例的比较
  • §2.5.3 大规模算例（100产品×50资源）的仿真与分析
  • §2.6 本章小结
  • 第三章 考虑外包的TOC产品组合优化研究
  • §3.1 考虑外包的TOC产品组合优化建模
  • §3.1.1 考虑外包的TOC产品组合优化模型假设
  • §3.1.2 考虑外包的TP的不同角度定义及相互关系
  • §3.1.3 先自制后外包的传统TOC产品组合优化（模型Ⅰ）
  • §3.1.4 仅考虑外包一种形式的TOC产品组合优化（模型Ⅱ）
  • §3.1.5 同时考虑外包两种形式的TOC产品组合优化（模型Ⅲ）
  • §3.1.6 加工形式受限的TOC产品组合优化建模（模型Ⅳ）
  • §3.1.7 外包能力受限的TOC产品组合优化建模（模型Ⅴ）
  • §3.2 不同模型间的比较
  • §3.2.1 不同优化策略、同一外包混合形式的有效产出比较
  • §3.2.2 同一优化策略、不同外包混合形式的有效产出比较
  • §3.2.3 加工形式是否受限的有效产出比较
  • §3.2.4 外包能力是否受限的有效产出比较
  • §3.2.5 产品组合决策算例验证分析
  • §3.2.5.1 优化策略的决策
  • §3.2.5.2 外包方式的决策
  • §3.2.5.3 加工形式受限的决策
  • §3.2.5.4 外包能力受限的决策
  • TOCⅡ）构建'>§3.3 基于TOC一维多变量的免疫算法（IATOCⅡ）构建
  • TOCⅡ算法流程'>§3.3.1 IATOCⅡ算法流程
  • §3.3.1.1 抗体的评价与选择
  • §3.3.1.2 抗体的交叉与变异
  • §3.3.1.3 基于TOC的免疫应答机制
  • §3.3.2 考虑外包的产品组合优化算法构建
  • TOCⅡ算法构建'>§3.3.2.1 模型Ⅰ的IATOCⅡ算法构建
  • TOCⅡ算法构建'>§3.3.2.2 模型Ⅱ的IATOCⅡ算法构建
  • TOCⅡ算法构建'>§3.3.2.3 模型Ⅳ的IATOCⅡ算法构建
  • TOCⅡ算法构建'>§3.3.2.4 模型Ⅳ的IATOCⅡ算法构建
  • TOCⅡ算法实现与仿真'>§3.4 IATOCⅡ算法实现与仿真
  • §3.4.1 单瓶颈小规模算例仿真
  • §3.4.2 多瓶颈小规模算例仿真
  • §3.4.3小规模算例的不同算法仿真比较
  • TOCⅡ与IATOCⅠ算法的比较'>§3.4.4 IATOCⅡ与IATOCⅠ算法的比较
  • §3.4.5 大规模算例的仿真
  • §3.5 本章小结
  • 第四章 考虑外协的TOC产品组合优化研究
  • §4.1 考虑外协的TOC产品组合优化建模
  • §4.1.1 考虑外协的TOC产品组合优化模型假设
  • §4.1.2 不同优化模式下TP不同角度的定义及相互关系
  • §4.1.2.1 自制和外协优化模式下外协有效产出的定义
  • §4.1.2.2 不同优化模式下有效产出之间的关系
  • §4.1.3 先自制后外协的传统TOC产品组合优化（模型Ⅰ）
  • §4.1.4 自制和外协集成策略下的TOC产品组合优化（模型Ⅱ）
  • §4.2 不同模型间的比较
  • §4.2.1 不同优化策略、同一优化模式的有效产出比较
  • §4.2.2 同一优化策略、不同优化模式的有效产出比较
  • §4.2.3 考虑外协的TOC产品组合决策算例验证分析
  • §4.2.3.1 单瓶颈算例
  • §4.2.3.2 多瓶颈算例
  • TOCⅢ）构建'>§4.3 基于TOC二维单变量的免疫算法（IATOCⅢ）构建
  • TOCⅢ算法流程'>§4.3.1 IATOCⅢ算法流程
  • §4.3.1.1 抗体的评价与选择
  • §4.3.1.2 抗体的免疫应答机制
  • TOCⅢ算法的改进'>§4.3.2 IATOCⅢ算法的改进
  • IATOCⅢ算法重构的理论依据'>§4.3.2.1 RIATOCⅢ算法重构的理论依据
  • IATOCⅢ算法的构建'>§4.3.2.2 RIATOCⅢ算法的构建
  • TOCⅢ算法的实现与仿真'>§4.4 IATOCⅢ算法的实现与仿真
  • §4.4.1 单瓶颈小规模算例仿真
  • §4.4.2 多瓶颈小规模算例仿真
  • §4.4.3 大规模算例的仿真
  • IATOCⅢ算法和IATOCⅢ算法的比较'>§4.4.4 RIATOCⅢ算法和IATOCⅢ算法的比较
  • §4.5 本章小结
  • 第五章 TOC产品组合优化器的构造与实现
  • §5.1 TOC产品组合优化器的提出
  • §5.1.1 TOC产品组合优化器输入
  • §5.1.1.1 优化任务输入
  • §5.1.1.2 内部信息输入
  • §5.1.1.3 外部信息输入
  • §5.1.2 TOC产品组合优化器处理
  • §5.1.3 TOC产品组合优化器输出
  • §5.2 TOC产品组合优化器的处理逻辑
  • §5.2.1 预处理模块
  • §5.2.2 优化处理模块
  • §5.2.2.1 产能充分利用管理
  • §5.2.2.2 辨识系统限制
  • §5.2.2.3 其它资源服从优化决策安排管理
  • §5.2.2.4 提升系统限制
  • §5.2.2.5 打破系统限制
  • §5.2.3 新的TOC产品组合优化处理逻辑的特点
  • §5.3 TOC产品组合优化器构造
  • §5.3.1 TOC产品组合优化器功能设计
  • §5.3.2 TOC产品组合优化器信息建模
  • §5.3.3 TOC产品组合优化器集成设计
  • §5.3.3.1 TOC产品组合优化器集成接口设计
  • §5.3.3.2 TOC产品组合优化器集成方式设计
  • §5.4 TOC产品组合优化器组件设计与实现
  • §5.4.1 TOC产品组合优化器组件层次结构
  • §5.4.1.1 TOC产品组合优化器的内核层组件
  • §5.4.1.2 TOC产品组合优化器的支撑层组件
  • §5.4.1.3 TOC产品组合优化器的外壳层组件
  • §5.4.2 TOC产品组合优化器组件实现
  • §5.5 TOC产品组合优化器的开发与应用
  • §5.5.1 TOC产品组合优化器体系结构
  • §5.5.2 TOC产品组合优化器开发平台与运行环境
  • §5.5.3 TOC产品组合优化器应用情况
  • §5.6 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • §6.1 总结
  • §6.2 展望
  • 参考文献
  • 英文缩写索引
  • 攻读博士期间科研、论文发表、获奖和专利情况
  • 致谢

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