智能制造生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃技術與應用
定 價:78 元
- 作者:邵志芳 著
- 出版時間:2021/4/1
- ISBN:9787111674511
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:F426.4
- 頁碼:228
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來,從數(shù)字化工廠到智能化工廠已經(jīng)成為不可逆轉的工業(yè)發(fā)展方向。越來越多的工業(yè)企業(yè)為了保持未來的企業(yè)競爭力,都開始了智能化工廠的探索和嘗試。本書7章,第1章智能制造與高級生產(chǎn)規(guī)劃,第2章智能制造背景下的生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃,第3章基于延遲策略的TFTLCD產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)模式優(yōu)化,第4章推拉結合式多階多廠生產(chǎn)鏈規(guī)劃技術,第5章基于目標級聯(lián)法的生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃,第6章ATC協(xié)同機制與算法改進,第7章TFTLCD生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃支持原型開發(fā)及運作流程。
本書可供信息管理和信息系統(tǒng)專業(yè)、計算機類和管理類專業(yè)的本科生、研究生及管理干部培訓班學員學習,也可供企業(yè)高層領導、各級管理人員、從事生產(chǎn)鏈管理、ERP規(guī)劃、項目管理和咨詢工作的人員參考。
適讀人群 :信息管理和信息系統(tǒng)專業(yè)、計算機類和管理類專業(yè)的本科生、研究生及管理干部培訓班學員;企業(yè)高層領導、各級管理人員、從事生產(chǎn)鏈管理、ERP規(guī)劃、項目管理和咨詢工作的人員
智能工廠的核心業(yè)務之一是對供應鏈里各環(huán)節(jié)的信息進行監(jiān)控與分析,實現(xiàn)供應鏈計劃和整體上的優(yōu)化,實現(xiàn)高效協(xié)同。本書深入研究了制造業(yè)實現(xiàn)智能制造所需的這項關鍵技術,理論+方法模型+工廠實際案例,系統(tǒng)地介紹了借助信息技術、優(yōu)化技術及人工智能算法實現(xiàn)智能制造環(huán)境下的生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃,對其開發(fā)及實際運作、助力企業(yè)實現(xiàn)智能制造升級發(fā)展具有實際參考和指導作用。
從先進制造到高端制造,再到智能制造的發(fā)展,無論從技術發(fā)展的角度,還是從國家戰(zhàn)略的角度,都已經(jīng)成為一個必然趨勢和主流方向!爸悄苤圃臁睂⒅圃爝^程中的相關數(shù)據(jù)保留在數(shù)據(jù)庫中,從而能夠確保管理者迅速、準確地掌握所有的生產(chǎn)和管理的信息并對其進行后續(xù)的處理。智能工廠的核心業(yè)務之一是對供應鏈里各環(huán)節(jié)的信息進行監(jiān)控與分析,實現(xiàn)供應鏈計劃和整體上的優(yōu)化,實現(xiàn)高效協(xié)同。
“生產(chǎn)鏈”一詞,常用于描述當今全球化的一種普遍經(jīng)濟組織模式。它的特征是將生產(chǎn)過程由單一企業(yè)分拆出來,再經(jīng)由不同地域的生產(chǎn)商負責生產(chǎn),從而形成一張串聯(lián)各地的生產(chǎn)網(wǎng)絡。制造業(yè)進行生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃的目的即在于解決復雜的供應鏈協(xié)同問題,運用先進的管理規(guī)劃技術,在整體考慮企業(yè)資源限制之下,利用現(xiàn)有信息系統(tǒng)對企業(yè)間與企業(yè)內的接單、采購、規(guī)劃及生產(chǎn)等運籌管理做最佳的供需平衡規(guī)劃。
本書共分為7章,對智能制造環(huán)境下的生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃問題進行論述。第1章概括介紹了智能制造及高級規(guī)劃與排程技術。第2章首先介紹了生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃的背景及重要性以及常用的協(xié)同規(guī)劃方法,之后對液晶面板生產(chǎn)鏈及生產(chǎn)規(guī)劃特性進行了詳細介紹。第3章引入延遲策略,通過生產(chǎn)案例對接單后生產(chǎn)策略、延遲生產(chǎn)策略、面向庫存生產(chǎn)策略和預測性生產(chǎn)與延遲生產(chǎn)混合策略進行比較分析。第4章采用集中式生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃方法,設計了推拉組合式生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃策略并進行了分析驗證。第5章采用分層式協(xié)同規(guī)劃方法,設計基于級聯(lián)目標法(ATC)的分布式協(xié)同規(guī)劃策略,同時建立同等條件下的集中式協(xié)同規(guī)劃模型,通過案例分析對比了分層式協(xié)同規(guī)劃與集中式協(xié)同規(guī)劃的求解過程與求解結果。對基于ATC技術的分層式協(xié)同規(guī)劃從結果正確性、時間復雜度、決策自主性和信息私有性4個角度進行評價。第6章進一步研究了基于ATC協(xié)同技術的模型求解過程和收斂速度,最終使得針對生產(chǎn)鏈各階工廠的協(xié)同規(guī)劃能夠在可接受時間范圍內獲得優(yōu)化解。第7章就生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃原型開發(fā)及運作流程進行了簡要介紹。
本書的特點如下:
1)研究方法的創(chuàng)新性。本書將傳統(tǒng)的鏈狀結構進行了重塑,構建了生產(chǎn)鏈層次模型;考慮產(chǎn)品維、工廠維、時間維等多個維度,建立了缺貨懲罰、運輸平衡、庫存平衡和產(chǎn)能限制等不同約束條件,提高了模型對現(xiàn)實的仿真度。在建模方面,通過研究變量之間的交互性、關聯(lián)性、共享性,設計了合適的層級劃分,確定了各層級協(xié)調機制。求解方面,為解決模型求解時間較長問題,在集中式規(guī)劃部分采用粒子群算法求解;基于ATC技術的分層式規(guī)劃部分,綜合考慮增廣拉格朗日對偶法和子梯度算法,提出了一種改進的子梯度算法,使ATC可以在非凸性與不可導的情形下適用,同時加速收斂過程。
2)研究內容的系統(tǒng)性。本書以TFTLCD生產(chǎn)鏈為例,較系統(tǒng)地介紹了智能制造背景下生產(chǎn)鏈協(xié)同、高級規(guī)劃等內容。詳細闡述了生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃的兩種常用方法:集中式規(guī)劃和分層式規(guī)劃。對兩種不同的規(guī)劃方法,書中皆給出相應的案例驗證及結果分析。在分層式規(guī)劃部分,同時給出了同一個案例的集中式規(guī)劃模型,對兩種規(guī)劃方法從結果正確性、時間復雜度、決策獨立性和信息私有性四個角度進行評價。研究成果可為生產(chǎn)鏈分布式規(guī)劃協(xié)同機制和求解方法提供理論指導。
3)研究成果的實用性。本書在注重理論創(chuàng)新的同時,總結歸納了TFTLCD生產(chǎn)鏈不同階段的生產(chǎn)特點及規(guī)劃限制,充分考慮液晶面板生產(chǎn)實踐,各種協(xié)同方法及生產(chǎn)策略皆以實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)作為案例進行驗證,能夠較容易的運用于生產(chǎn)實踐,給生產(chǎn)管理者以強有力支持。
本書的完成得到了中央高校建設世界一流大學學科和特色發(fā)展引導專項資金和中央高;究蒲袠I(yè)務費等項目的資助,在此表示衷心感謝。
本書在寫作過程中參考了林燕杰、龔武群、李丹、趙時樂等碩士學位論文的內容,在此表示感謝。同時,還參考了大量中外文參考書和文獻資料,主要參考資料已在參考文獻中列出。在此一并向相關作者表示衷心的感謝。
限于作者的水平,本書難免有錯誤或不當之處,懇請讀者批評指正。
邵志芳
2020年11月于上海財經(jīng)大學
邵志芳,女,博士,現(xiàn)為上海財經(jīng)大學信息管理與工程學院副教授,博士生導師。主要從事系統(tǒng)優(yōu)化與仿真方面的研究。近年來出版教材《經(jīng)濟管理中的仿真方法與實踐》、《決策仿真》,《企業(yè)資源計劃(ERP)原理與實踐》;出版專著《能源互聯(lián)評價與仿真》。承擔完成國家863計劃子課題、國家重點研發(fā)計劃子課題、上海市自然基金、上海市哲學社會科學規(guī)劃基金等研究項目;同時承擔完成國家電網(wǎng)、全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院等委托項目多項。迄今已發(fā)表研究論文40多篇。曾在某500強大型制造企業(yè)負責生產(chǎn)優(yōu)化工作。
前言
第1章智能制造與高級生產(chǎn)規(guī)劃1
1.1智能制造1
1.1.1智能制造是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢1
1.1.2智能制造的特征2
1.2智能工廠的架構與功能定義3
1.2.1智能工廠的概念3
1.2.2智能工廠架構4
1.3智能工廠建設核心:高級規(guī)劃與排程6
1.3.1APS概論6
1.3.2APS的功能特色9
1.3.3APS與ERP的系統(tǒng)集成14
1.3.4APS與SCM的關系20
1.3.5APS發(fā)展趨勢與應用展望22
第2章智能制造背景下的生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃——以液晶面板為例24
2.1生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃24
2.1.1生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃背景24
2.1.2生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃的重要性26
2.1.3生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃模式27
2.2TFTLCD生產(chǎn)流程簡介28
2.2.1TFTLCD工藝流程28
2.2.2TFTLCD生產(chǎn)鏈結構32
2.2.3TFTLCD制造業(yè)上下游生產(chǎn)模式34
2.3TFTLCD生產(chǎn)規(guī)劃特性35
2.3.1各制程的分級特性35
2.3.2TFTLCD生產(chǎn)規(guī)劃及限制特性36
2.4TFTLCD制造業(yè)對APS系統(tǒng)的需求特性38
2.4.1商業(yè) APS軟件做法與架構38
2.4.2TFTLCD制造業(yè)APS規(guī)劃特性41
2.4.3適合TFTLCD制造業(yè)的APS規(guī)劃理念42
2.5TFTLCD生產(chǎn)規(guī)劃與排程的績效指標與限制45
2.5.1績效指標45
2.5.2多廠區(qū)規(guī)劃與排程限制46
第3章基于延遲策略的TFTLCD產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)模式優(yōu)化47
3.1延遲策略簡介47
3.1.1延遲策略提出的背景47
3.1.2延遲策略的定義48
3.1.3實現(xiàn)延遲策略的基本方法50
3.1.4延遲策略的本質52
3.1.5延遲策略分類及比較53
3.1.6延遲策略與大規(guī)模定制的關系57
3.2TFTLCD生產(chǎn)鏈延遲策略設計59
3.2.1TFTLCD制造引入延遲策略的必要性59
3.2.2TFTLCD生產(chǎn)鏈延遲策略設計60
3.3基于延遲策略的單期生產(chǎn)模式選擇優(yōu)化60
3.3.1模型基本說明60
3.3.2接單后生產(chǎn)策略單期模式61
3.3.3延遲策略單期模式62
3.3.4面向庫存生產(chǎn)策略單期模式63
3.3.5混合預測性生產(chǎn)與延遲生產(chǎn)策略(部分延遲策略)單期模式64
3.4單期模式模型實證與結果分析65
3.4.1參數(shù)設定65
3.4.2市場需求小于產(chǎn)能限制時單期模式求解66
3.4.3市場需求大于產(chǎn)能限制時單期模式求解68
3.4.4單期模式求解結果分析70
3.5多期生產(chǎn)模式選擇優(yōu)化72
3.5.1模型基本說明72
3.5.2接單后生產(chǎn)策略多期模式72
3.5.3延遲生產(chǎn)策略多期模式73
3.5.4面向庫存生產(chǎn)策略多期模式74
3.5.5混合預測性生產(chǎn)與延遲生產(chǎn)策略多期模式75
3.6多期模式模型實證與結果分析77
3.6.1參數(shù)設定77
3.6.2多期模式求解78
3.6.3多期模式求解結果分析84
3.7本章小結85
3.7.1研究結論85
3.7.2研究問題的局限性86
第4章推拉結合式多階多廠生產(chǎn)鏈規(guī)劃技術87
4.1TFTLCD生產(chǎn)鏈生產(chǎn)類型87
4.2多廠生產(chǎn)規(guī)劃與排程的方法88
4.3問題界定91
4.3.1生產(chǎn)鏈多廠環(huán)境91
4.3.2擬解決的問題92
4.4生產(chǎn)鏈多廠規(guī)劃數(shù)學模型的構建92
4.4.1數(shù)學建模92
4.4.2模型的擴展使用說明97
4.5案例分析99
4.5.1案例設定99
4.5.2基于LINGO軟件的線性規(guī)劃法求解101
4.5.3基于Matlab的粒子群算法求解116
4.6本章小結127
4.6.1研究結論127
4.6.2研究問題的局限性128
第5章基于目標級聯(lián)法的生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃130
5.1ATC協(xié)同規(guī)劃技術130
5.1.1ATC概況130
5.1.2ATC的應用132
5.2ATC的原理136
5.2.1特定層級的模型特點136
5.2.2各個層級的目標傳遞機制139
5.2.3目標級聯(lián)法的協(xié)調機制140
5.3基于ATC的生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃數(shù)學模型141
5.3.1問題界定141
5.3.2生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃的AAO模型143
5.3.3生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃的ATC模型145
5.4模型求解與結果分析148
5.4.1模型參數(shù)148
5.4.2AAO模型結果分析149
5.4.3ATC模型結果分析155
5.5AAO模型與ATC模型結果的對比分析166
5.6對ATC方法的評價168
5.7本章小結169
5.7.1研究結論169
5.7.2研究問題的局限性170
第6章ATC協(xié)同機制與算法改進171
6.1TFTLCD集中式優(yōu)化模型設計171
6.1.1問題描述171
6.1.2模型描述172
6.1.3AAO模型構建174
6.2ATC模型構建178
6.2.1對模型的分解結構178
6.2.2各層次方程式179
6.3協(xié)調機制的分析與設計181
6.4權重更新算法182
6.5模型求解及結果分析184
6.5.1集中式模型求解184
6.5.2ATC求解與收斂過程分析185
6.5.3模型結果對比分析187
6.5.4結果差異分析188
6.5.5運算效率分析189
6.6加速收斂算法的設計與實現(xiàn)190
6.6.1收斂過程的特點與成因分析190
6.6.2加速收斂的原理與設計192
6.6.3算法設計與實現(xiàn)195
6.6.4加速效果檢驗對比197
6.7本章小結199
6.7.1研究結論199
6.7.2研究問題的局限性200
6.7.3改進與提升的方向201
第7章TFTLCD生產(chǎn)鏈協(xié)同規(guī)劃決策支持原型開發(fā)及運作流程202
7.1系統(tǒng)架構202
7.2系統(tǒng)模塊及運作流程205
7.2.1生產(chǎn)規(guī)劃工作內容及相互關系205
7.2.2月計劃模塊206
7.2.3周計劃模塊211
7.2.4日計劃模塊214
7.2.5報告示例217
7.3系統(tǒng)開發(fā)及導入進程220
7.4績效分析220
7.5本章小結221
附錄222
附錄AATC模型參數(shù)列表222
附錄B簡化模型描述223
附錄C可達目標值簡化模型加速收斂對比224
參考文獻226