生产调度中带有学习/恶化现象的问题研究及优化策略设计

作     者：唐晓颖 

作者单位：浙江工商大学 

学位级别：硕士

导师姓名：季敏

授予年度：2015年

学科分类：120202[管理学-企业管理（含：财务管理、市场营销、人力资源管理）] 12[管理学] 1202[管理学-工商管理] 

主      题：生产调度 学习效应 恶化效应 NP-难 完全多项式时间近似算法(FPTAS) 计算复杂性 

摘      要：作为我国国民经济的支柱产业,制造业在日趋激烈的市场竞争环境下,面临着许多突出的问题,如因全球经济复苏乏力引起的出口衰退、国内自然资源日益匮乏引起的原材料价格上涨、客户对产品要求的多样化以及“三高一低引起的资源浪费等。因此,如何协调生产时间、生产资源、生产环境等因素,制定出适合企业自身的生产管理方式和调度规划策略,提升企业的生产效率和综合调配能力,是我国制造企业在国内外激烈的市场竞争中立于不败之地的重要条件之一。生产调度能够有效解决资源的优化配置,在此背景下,基于新的市场环境以及企业在现实生产中遇到的问题,建立和设计更加贴近实际的调度模型并设计相应的优化算法,无论在理论研究或在现实应用中都有重要意义。本文首先阐述了生产调度的研究背景与意义,并对现代生产调度领域的主要研究方向及其国内外研究现状做了详细介绍。其次本文结合实际的生产工况,研究了带有学习现象与恶化现象的生产调度问题。文章首先提出了两类新型的基于学习效应与恶化效应的调度模型,指数函数型学习／恶化效应模型以及基于DeJong学习效应与恶化效应的调度模型。第一类模型分别研究了学习效应或恶化效应对生产过程的影响力,若只考虑学习效应的影响力,则建立的模型适用于工序较为简单,生产耗时较短,一但掌握技能则不太容易遗忘的工作环境;若只考虑恶化效应的影响力,则建立的模型适用于工序较为复杂、生产耗时较长、一旦不参与生产就很容易遗忘的工作环境。第两类模型则综合考虑了学习效应与恶化效应对生产过程的影响力,这类模型适用于大部分的生产工作,如参与生产时技能提升,停产后技能衰退的生产环境。这两类模型都可以克服现有研究中学习效应与恶化效应会随着加工过程的推进而无限作用的弊端,能更好地贴近现实生产环境。接着针对以上两类模型,我们分别研究了单台机与多台机环境下的极小化制造期和极小化完成时间和问题,以提高机器的使用率、减少顾客的等待时间、提高顾客满意度。我们首先对各个问题的复杂性进行分析,针对多项式可解的问题给出多项式时间最优算法,针对NP-难问题给出完全多项式时间近似算法(FPTAS),并通过理论证明验证近似算法的近似性与可行性。最后我们采用MATLAB工具,对设计的FPTAS进行数据实验分析,从实践的角度验证近似算法的可行性与有效性。