[发明专利]MTO‑MTS管理模式下钢铁生产合同计划和多级库存匹配优化方法

说明书

技术领域

本发明属于管理科学与工程领域，涉及到运筹学建模和智能优化算法的应用，特别涉及到一种用于混合流程生产模式下基于多级库存匹配的钢铁企业合同计划编制方法。

背景技术

随着信息技术的发展，国内大部分钢铁企业的生产管理水平都有了大幅度的提高，但关于合同计划的编制问题，目前还停留在一个比较落后的水平上。计划经济时，多数企业采用面向库存的编制方法MTS(Make to Stock)，根据剩余库存的分布情况，在库存匹配的基础上，对未能匹配的合同安排生产。为了满足合同交货期、客户重要程度、合同钢级和合同需求量等订单需求因素，实际操作中往往会选用较高钢级的成品库存匹配订单，以满足快速响应客户订单的需求，若匹配方案不合理，不仅增加了库存匹配的成本，还可能影响剩余库存的匹配能力。随着市场经济的发展，客户对钢铁产品的需求日益“个性化，小批量”，因此大部分钢铁企业转而采用面向订单的合同计划方式MTO(Make to Order)，以实现满足客户多样化需求提高企业竞争能力的目的。然而，完全面向订单的生产模式无法快速响应订单需求，而且在确保大型设备生产的批量性方面，也无法保证机组生产能力的需求。因此，单一的面向订单或面向库存的生产管理模式均无法满足外部市场与企业内部两方面的要求，计划编制不尽合理，无法协调用户需求个性化与快速响应之间的矛盾，极大制约了企业生产管理水平和经济效益。

合同计划是钢铁企业生产计划管理体系中的核心环节，它综合考虑库存管理与生产计划，兼顾半成品和成品库存，贯穿各个生产工序，决定合同能否顺利有效完成，对企业生产效率，经济效益等影响重大。目前，钢铁企业合同计划编制存在不足之处，主要体现为以下几点：

1.不能从全局视角出发来合理协调产品的客户化和生产的快速响应之间的矛盾；

2.没能充分发挥剩余库存，特别是半成品库存对当前计划展望期生产计划的影响作用，大大制约了合同计划编制的灵活性；

3.在根据机组生产能力安排生产计划时，缺乏对产能均衡性的考虑。

国内外众多学者对钢铁企业的合同计划编制问题都有所关注。如文献(S.Liu，J.Tang，J.Song.“Order-planning model and algorithm for manufacturing steel sheets”.International Journal of Production Economics，2006，100：30-43)将库存概念引入合同计划，以最小化库存成本、拖期惩罚和剩余产能为目标建立数学模型，并采用智能优化算法求解。文献(卢克斌等.“钢铁企业合同计划与余材匹配的集成优化方法”.控制与决策，2009，24(1)：71-75)针对合同计划与余材匹配的联合优化问题，建立数学模型并通过一种嵌有优先适合启发式的遗传算法求解。文献(T.Zhang，Y.J.Zhang，Q.p.Zheng，Panos M.Pardalos.“A hybrid particle swarm optimization and tabu search algorithm for order planning problems of steel factory based on the make-to-stock and make-to-order management architecture”.Journal of Industrial and Management Optimization，2011，7(1)：31-51)考虑钢厂多工序生产，合同计划中同时考虑成品库存匹配和生产计划，并构造可修复粒子群算法求解。已申请的专利“钢铁生产计划中合同与库存联合优化管理方法”(公开号“CN1661609A”)主要实现了一种网络环境下钢铁生产计划与库存联合优化的软硬件管理平台。但是，以上研究仅是基于成品库存匹配对生产与库存进行联合优化，没有考虑半成品库存对生产计划的协调作用。专利“一种提高钢铁企业板坯利用率的板坯与合同专用匹配”(公开号“CN102651114A”)针对钢铁企业由于板坯与合同匹配不合理而造成的板坯切损量大、合同余材量大、合同不能按时交货的问题，发明了一种提高板坯利用率的板坯与合同转用匹配方法。该专利文献主要从库存匹配角度出发，考虑库存对生产的作用，但并未从全局视角出发，同时考虑库存匹配与生产计划之间的相互影响与协调作用。

发明内容