考虑运输成本和多供应商的动态经济批量问题研究

摘要

生产批量 (Lot Sizing) 是企业生产和管理的重要问题。利用生产批量优化模型来有效组织生产与采购活动，是企业降低生产成本、提高利润率的关键环节。随着市场竞争全球化的发展，一方面，物流在原材料采购、产品分发等企业运作过程中占据着越来越重要的地位，运输成本在企业生产总成本中所占比例越来越大；另一方面，科学合理地选择供应商和分配采购量可以有效降低企业的采购成本。因此，研究考虑运输成本和多供应商环境下的动态经济批量问题的优化模型和求解方法，具有重要的理论意义和实用价值。 本文在基本动态经济批量问题基础上，研究了运输能力受限且允许能力外包的生产批量问题和多类型运输工具组合使用的生产与运输联合优化决策问题；研究了多供应商无能力受限下的单产品和多产品生产批量问题，以及多供应商能力受限下的单产品生产批量问题。具体研究内容与创新性工作如下： (1) 提出了一种考虑运输能力受限且允许能力外包的动态经济批量问题优化模型，研究了求解该模型的拉格朗日松弛启发式算法。随机实验与 CPLEX仿真实验对比表明，当库存成本较低、生产周期 (T) 和产品种类数 (M) 逐渐增加时，该算法的计算效率明显优于 CPLEX ( ATim(s)<-COpt)/COpt×100％) 越来越小。 (2) 研究了一种运输成本是运输工具使用量线性函数的动态经济批量问题优化模型，应用拉格朗同松弛启发式算法进行模型求解。实验表明该算法可以获得较好的满意解 (Gap<3.45％) 且具有较高的计算效率 (Tim(s)<0.1)。 (3) 提出了一种多类型运输工具组合使用的生产与运输联合优化决策模型，研究了优化模型的最优解属性，构造了一个启发式算法对模型进行求解。与 CPLEX 仿真实验对比显示，该算法的计算效果与 CPLEX 的差别 (CAGap)很小，而计算效率明显优于 CPLEX (MTim(s)<

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论文说明：图表目录

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第一章绪论

1.1生产批量概念

1.2影响生产批量问题建模与求解复杂性的因素

1.3生产批量问题的分类和研究现状

1.3.1无能力受限单产品生产批量问题

1.3.2能力受限单产品生产批量问题

1.3.3多产品、单(多)级生产批量问题

1.4研究内容与结构安排

第二章两种基本类型生产批量问题

2.1两种基本类型生产批量问题

2.1.1经济订购批量模型

2.1.2动态经济批量模型

2.2求解动态经济批量问题的时间复杂度为O(nlogn)动态规划算法

2.2.1问题描述

2.2.2符号定义与优化模型

2.2.3时间复杂度为O(nlogn)的动态规划算法

2.2.4实验分析

2.3本章小结

第三章考虑运输成本的生产批量问题

3.1引言

3.2运输能力受限且允许能力外包的生产批量问题优化模型

3.2.1问题描述

3.2.2符号定义与优化模型

3.2.3约束松弛与模型分解

3.2.4问题下界

3.2.5拉格朗日松弛启发式算法

3.2.6实验分析

3.3 CPLEX仿真优化对比分析

3.3.1 CPLEX仿真优化过程

3.3.2实验对比分析

3.4运输成本是运输工具使用数量线性函数的优化模型

3.4.1符号定义与优化模型

3.4.2启发式算法描述

3.4.3实验对比分析

3.5多类型运输工具组合使用的生产与运输联合优化决策模型

3.5.1问题描述

3.5.2符号定义与优化模型

3.5.3启发式算法描述

3.5.4实验分析

3.6小结

第四章多供应商无能力受限生产批量问题

4.1引言

4.2单产品、多供应商无能力受限生产批量问题

4.2.1符号定义与优化模型

4.2.2时间复杂度为O(NTlogT)的动态规划算法

4.2.3实验分析

4.3多产品、多供应商无能力受限生产批量问题

4.3.1符号定义与优化模型

4.3.2启发式算法描述

4.3.3算例分析

4.4小结

第五章多供应商能力受限生产批量问题

5.1引言

5.2符号定义与优化模型

5.2.1单产品、多供应商能力受限生产批量问题优化模型

5.2.2多产品、多供应商能力受限生产批量问题优化模型

5.3求解单产品、多供应商能力受限生产批量问题的动态规划算法

5.3.1单周划、单产品、多供应商能力受限生产批量问题

5.3.2多周期、单产品、多供应商能力受限生产批量问题

5.4算例分析

5.5小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间的主要研究成果