理论教育 生产与存储问题的分析介绍

生产与存储问题的分析介绍

时间:2023-06-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:将问题看做是一个n阶段决策问题,决策变量xk表示第k阶段的生产量,状态变量sk表示第k阶段开始的存储量。1)1月初与6月底存储量为零,不允许缺货,仓库容量为S=50件,生产能力无限制。1~6月份生产与储存详细计划见表6-10。在实际生产过程中,问题可能比例6.4复杂得多。例如,各期的变动成本和存储成本是一个函数式,甚至是非线性函数,各期有不同的生产量和存储量限制,允许延期交货但要支付缺货费用等情形。

生产与存储问题的分析介绍

问题:在一项具有n个时期的生产计划中,企业如何制定生产策略以确定不同时期的生产量和存储量,在满足产品需求量的条件下,使得总成本(生产成本+存储成本)最小。

设第k时期产品的生产量为Xk,生产限量为Xk;第K时期的需求量为dk;第K时期生产Xk件产品的成本为Ck(%);第矗时期开始有存储量Sk所需的存储成本为Hk(Sk);M为各期产品存储量上限,不允许缺货,存量下限非负有时也设定一个下限(安全存量),则此问题的数学模型为:

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下面用动态规划方法求解此问题。将问题看做是一个n阶段决策问题,决策变量xk表示第k阶段的生产量,状态变量sk表示第k阶段开始的存储量。最优指标函数fksk)为第k阶段初存储量为sk时,从第k阶段到第n阶段的最小总成本。动态规划的数学模型为:

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最后求出f1s1)就是最小总成本。

【例6.4】 一个工厂生产某种产品,1~6月份生产成本和产品需求量的变化情况见表6-9。如果没有生产准备成本,单位产品一个月的存储费为hk=0.6元,月底交货,分别求下列两种情形6个月总成本最小的生产方案。

1)1月初与6月底存储量为零,不允许缺货,仓库容量为S=50件,生产能力无限制。

2)其他条件不变,1月初存量为10。

表6-9

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解 动态规划求解过程如下。

阶段k:月份,k=1,2,…,7。

状态变量sk:第k个月初的存储量。

决策变量xk:第k个月的生产量。

状态转移方程:sk+1=sk+xk-dk。决策允许集合:978-7-111-46552-2-Chapter06-58.jpg。阶段指标:978-7-111-46552-2-Chapter06-59.jpg。终端条件:f7s7)=0,s7=0。递推方程:

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k=6时,因为s7=0,有978-7-111-46552-2-Chapter06-61.jpg,所以:

978-7-111-46552-2-Chapter06-62.jpg

k=5时,由978-7-111-46552-2-Chapter06-63.jpg,得978-7-111-46552-2-Chapter06-64.jpg,由于s5≤50,则当25-s5<0时x5的值取“0”,决策允许集合为:

978-7-111-46552-2-Chapter06-65.jpg

则有:

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978-7-111-46552-2-Chapter06-67.jpg

(其中978-7-111-46552-2-Chapter06-68.jpg978-7-111-46552-2-Chapter06-69.jpgs5≤25时,取下界978-7-111-46552-2-Chapter06-70.jpgs5>25时,取下界:978-7-111-46552-2-Chapter06-71.jpg

978-7-111-46552-2-Chapter06-72.jpg(www.daowen.com)

k=4时,0≤s5≤25,0≤s4+x4-40≤25,有40-s4x4≤65-s4,决策允许集合为:

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978-7-111-46552-2-Chapter06-74.jpg

当25<s5≤50,x5=0,25≤s4+x4-40≤50,有:

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978-7-111-46552-2-Chapter06-76.jpg取下界:978-7-111-46552-2-Chapter06-77.jpg=-18.4s4+1970

显然该决策不可行,x5=0,s4+x4=65=d4+d5s5=s4+x4-d4=25,与s5>25矛盾。因此有:

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k=3时,0≤s4≤40,0≤s3+x3-35≤40,有:

D3(s3)={x3|max[0,35-s3]≤x3≤75-s3}

978-7-111-46552-2-Chapter06-79.jpg

当40≤s4≤50时,40≤s3+x3-35≤50,有:

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取决策978-7-111-46552-2-Chapter06-82.jpg=85-s3f3s3)=-15.4s3+2386

k=2时,由40≤s4≤50,0≤s3≤50,0≤s2+x2-30≤50,有30-s2x2≤80-s2x2的决策允许集合为:

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k=1时,由0≤s2≤50,0≤s1+x1-20≤50,20-s1x1≤70-s1,只要期初存储量s1≤20,则x1的决策允许集合为:

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1)期初存储量s1=0,由各阶段的最优决策978-7-111-46552-2-Chapter06-85.jpg及状态转移方程,回溯可求出最优策略。x1=20,s2=s1+x1-d1=0+20-20=0,x2=80,s3=s2+x2-d2=0+80-30=50,x3=85-50=35,s4=s3+x3-d3=50+35-35=50>40,x4=0,s5=50-0-40=10<25,x5=25-s5=15,s6=10+15-25=0,x6=45。总成本为2876。1~6月份生产与储存详细计划见表6-10。

表6-10

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2)期初存储量s1=10,与前面计算类似,得到x1=10,x2=80,x3=35,x4=0,x5=15,x6=45。

在实际生产过程中,问题可能比例6.4复杂得多。例如,各期的变动成本和存储成本是一个函数式,甚至是非线性函数,各期有不同的生产量和存储量限制,允许延期交货但要支付缺货费用等情形。

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