生产计划与物料控制课程设计任务书11.docx
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生产计划与物料控制课程设计任务书11.docx
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生产计划与物料控制课程设计任务书11
《生产计划与控制》课程设计任务书
Task1:
生产计划排程
课程设计目的:
在掌握常规生产计划排程的基础上,通过多种方式实现特定要求下产品的生产计划的优化排程。
课程设计说明:
该Task是实际企业项目的一部分,希望学生通过阅读大量相关文献,掌握如何实现特定约束要求下的产品生产计划的排程。
这里的特殊约束要求主要包括产品间工艺逻辑约束,产品优先级的约束,以及加工机床的工作日历约束等。
通过数据分析,要求建立多种解决方案:
建立数学规划模型,并利用cplex进行求解(或启发式规则或Preactor也可以)。
背景介绍
该案例数据来自上海某工厂,为单件生产模式。
为了简化问题,仅考虑20个产品的加工工序、工艺设备、工序时间、工艺逻辑关系、产品优先级和设备资源的工作日历等要求。
具体特定要求如下:
①20个产品的加工工艺、加工设备和工时:
产品工艺加工中心工时(小时)
工序1机床18
工序2机床324
工序3机床5or机床640or48
工序4机床216
工序5机床124
工序6机床748
产品A工序7机床8or机床924or32
工序8机床456
工序9机床264
工序10机床340
工序11机床5or机床624or40
工序12机床256
工序13机床724
工序1机床78
工序2机床8or机床948or64
产品B工序3机床432
工序4机床5or机床664or72
工序5机床240
工序6机床116
工序7机床256
工序8机床732
工序9机床456
工序10机床124
工序1机床256
工序2机床364
工序3机床5or机床640or48
工序4机床724
工序5机床8or机床956or64
工序6机床424
工序7机床28
产品C工序8机床5or机床648or64
工序9机床132
工序10机床464
工序11机床340
工序12机床216
工序13机床756
工序14机床732
工序15机床8or机床956or64
工序1机床364
工序2机床5or机床624or40
工序3机床124
工序4机床732
产品D
工序5机床8or机床924or32
工序6机床256
工序7机床356
工序8机床216
工序1机床5or机床656or64
工序2机床8or机床924or32
工序3机床5or机床624or40
工序4机床464
工序5机床732
产品E工序6机床264
工序7机床140
工序8机床216
工序9机床756
工序10机床124
工序11机床732
工序12机床8or机床924or32
工序1机床124
工序2机床732
工序3机床8or机床948or64
产品F
工序4机床256
工序5机床8or机床924or32
工序6机床264
工序1机床164
工序2机床340
工序3机床5or机床648or64
工序4机床256
工序5机床124
工序6机床78
产品G工序7机床8or机床924or32
工序8机床432
工序9机床264
工序10机床340
工序11机床5or机床656or64
工序12机床256
工序13机床732
工序1机床464
工序2机床740
工序3机床216
工序4机床156
工序5机床732
工序6机床8or机床948or64
工序7机床140
产品H
工序8机床424
工序9机床332
工序10机床256
工序11机床216
工序12机床156
工序13机床732
工序14机床8or机床924or32
工序1机床8or机床948or64
工序2机床140
产品I工序3机床424
工序4机床5or机床648or64
工序5机床256
工序6机床316
工序7机床156
工序8机床324
工序9机床256
工序1机床264
工序2机床340
工序3机床5or机床656or64
产品J工序4机床256
工序5机床732
工序6机床464
工序7机床740
工序1机床732
工序2机床8or机床948or64
工序3机床140
工序4机床424
产品K工序5机床332
工序6机床216
工序7机床156
工序8机床5or机床624
工序9机床78
工序1机床732
工序2机床424
工序3机床216
工序4机床124
产品L
工序5机床5or机床624or32
工序6机床316
工序7机床156
工序8机床324
工序1机床164
工序2机床340
工序3机床5or机床648or64
工序4机床256
工序5机床124
产品M工序6机床78
工序7机床8or机床924or32
工序8机床432
工序9机床264
工序10机床340
工序11机床5or机床656or64
工序12机床256
工序13机床732
工序1机床18
工序2机床324
工序3机床5or机床640or48
工序4机床216
工序5机床124
工序6机床748
产品N工序7机床8or机床924or32
工序8机床456
工序9机床264
工序10机床340
工序11机床5or机床624or40
工序12机床256
工序13机床724
工序1机床78
工序2机床8or机床948or64
工序3机床432
工序4机床5or机床664or72
工序5机床240
产品O
工序6机床116
工序7机床256
工序8机床732
工序9机床456
工序10机床124
工序1机床256
工序2机床364
工序3机床5or机床640or48
工序4机床724
工序5机床8or机床956or64
工序6机床424
工序7机床28
产品P
工序8机床5or机床648or64
工序9机床132
工序10机床464
工序11机床340
工序12机床216
工序13机床756
工序14机床732
工序15机床8or机床956or64
工序1机床8or机床948or64
工序2机床140
工序3机床424
工序4机床5or机床648or64
产品Q工序5机床256
工序6机床316
工序7机床156
工序8机床324
工序9机床256
工序1机床264
工序2机床340
工序3机床5or机床656or64
产品R工序4机床256
工序5机床732
工序6机床464
工序7机床740
工序1机床732
工序2机床8or机床948or64
工序3机床140
工序4机床424
产品S工序5机床332
工序6机床216
工序7机床156
工序8机床5or机床624or40
工序9机床78
工序1机床5or机床656or64
工序2机床8or机床924or32
工序3机床5or机床624or40
工序4机床464
工序5机床732
工序6机床264
产品T
工序7机床140
工序8机床216
工序9机床756
工序10机床124
工序11机床732
工序12机床8or机床924or32
②9个设备资源的工作日历
加工中每日作业时间(小时)
心1-3月4-6月7-9月10-12月
机床124161624
机床224162416
机床316241616
机床424241616
机床516242416
机床616242416
机床7816248
机床816242416
机床9816816
③产品间的工艺逻辑要求:
1)产品A-工序8在产品B-工序9完工后立即开工;
2)产品N-工序8在产品O-工序9完工后立即开工;
3)产品A-工序1与产品C-工序1同时开工;
4)产品N-工序1与产品P-工序1同时开工;
5)产品D-工序2与产品E-工序3同时开工;
6)产品T-工序3与产品S-工序8同时开工;
7)产品G-工序6在产品H-工序5完工2天后立即开工;8)产品L-工序1在产品M-工序6完工1天后立即开工;9)产品F-工序4与产品I-工序2同时完工;
10)产品J-工序3与产品K-工序8同时完工;
11)产品R-工序7在产品S-工序9完工后立即开工;
12)产品A完工时间要早于产品N的完工时间。
④产品开工期和完工期要求:
1)产品A、产品B的开工时间不能早于1月1日;2)产品N、产品O的开工时间不能早于1月15日;3)产品A完工时间不能晚于3月1日;
4)产品D开工时间不能早于1月1日,完工时间不能晚于4月1日;
5)产品E开工时间不能早于1月1日,完工时间不能晚于6月1日;
6)产品T开工时间不能早于5月1日,完工时间不能晚于6月30日;
7)产品S开工时间不能早于1月1日,完工时间不能晚于11月30日;
8)产品G开工时间不能早于6月1日,完工日期不能晚于7月20日;
9)产品H开工时间不能早于3月1日,完工日期不能晚于8月30日;
10)产品J开工时间不能早于6月1日,完工时间不能晚于11月30日;
11)产品K开工时间不能早于1月1日,完工时间不能晚于11月30日;
12)产品L与产品M开工时间不能早于1月1日,完工期不能晚于8月30日;
13)产品F与产品I开工时间不能早于8月20日,完工期不能晚于10月30日;
14)产品R与产品S开工时间不能早于2月1日,完工时间不能晚于9月30日;
13)产品C、产品P、产品Q开工时间不能早于1月1日,完工时间不能晚于
12月1日。
注:
没有特殊限制,设为完工时间不能晚于年底⑤其他约束
1)每台机床同时只能加工一件产品,且不能中途暂停;
2)排产结果需严格满足工艺逻辑与优先级说明;
3)各加工中心每日最大作业时间不能超过工作日历作业时间;4)排产结果以1月1日为起点。
Task2:
某工厂的需求预测与库存管控问题
课程设计题目:
某工厂的需求预测与库存管控问题课程设计目的:
对工厂需求进行预测,并进行合理排产将库存控制在合理水平内(比现阶段有所降低即为合理)。
实际排产中以减少缺货为第一目标,降低库存水平为第二目标,实现循环排产为第三目标。
实现需求预测、排产过程软件化(开发软件不限)
需求预测所涉及的参数n、实际排产中所涉及的安全库存,取值范围自行设定,须综合考虑最小缺货损失&最小库存水平。
课程设计说明:
该Task是实际企业项目的一部分,希望学生通过阅读大量相关文献,了解需求预测与库存控制的方法,在了解该企业实际背景的前提下,改善其需求预测方法与库存管控。
背景介绍
上海某工厂生产4000多个规格产品,由于市场需求突增导致需求预测不准,
使得高库存与大缺货损失并存,即甲产品热销时缺货,等紧急生产的甲产品
产出后,需求消失,乙产品开始缺货…如此往复;导致一部分产品库存量偏
高,另一部分产品缺货。
同时,企业基于稳健因素考虑,不准备扩大产能,
不准备用提高所有规格产品库存的方式来解决缺货的现状。
因此,需要对每
个规格的产品进行准确的需求预测以确定其合理的排产时点与排产量,以解
决目前的问题。
1t
该工厂原预测方法为平均移动法:
Ft
原排产公式为:
Y
n
Ft*YYI
Xi
itn1
tt1t2t
其中,Yt表示第t月月末排产,第t+3月内到货的排产量;Xi表示过去第i
月实际销量;θ表示库存调整系数,θ=3+β,3表示生产周期因素,生产部门
的生产周期为2个月,排产后一般是第3个月内的某日到货,因此要考虑未
来3个月的销售需求;β表示安全库存比例,其取值依据经验以及对4个生
产车间的产能判断后估计,原排产中取β=[0.15,0.5];It表示第t月末的库
存;Ft表示第t月的销售预测量。
原排产方式是每个月排产一次,因此要减去第t-1、t-2个月的已排产量,防止库存过高。
相关数据:
规格1的销售数据
Jan-071320Jan-083230Jan-091200Jan-106700
Feb-071570Feb-083510Feb-09940Feb-102230
Mar-072530Mar-0890Mar-091300Mar-103700
Apr-073390Apr-0877Apr-091320Apr-10900
May-072882May-0818May-091710May-107370
Jun-072170Jun-080Jun-092110Jun-101223
Jul-072100Jul-082461Jul-092110Jul-106420
Aug-071930Aug-0837Aug-091470Aug-104370
Sep-071680Sep-0837Sep-091930Sep-102600
Oct-071190Oct-081700Oct-093930Oct-103036
Nov-072150Nov-08520Nov-091010Nov-105020
Dec-0720Dec-08422Dec-092160Dec-103450
规格2的销售数据
Jan-071940Jan-084620Jan-092090Jan-107161
Feb-071540Feb-084800Feb-092130Feb-102944
Mar-074477Mar-081190Mar-094080Mar-104346
Apr-072250Apr-081452Apr-095530Apr-1011210
May-072740May-084168May-094760May-106640
Jun-074710Jun-088520Jun-091975Jun-10150
Jul-074180Jul-083823Jul-091975Jul-1013251
Aug-073617Aug-084040Aug-09820Aug-105910
Sep-074142Sep-084040Sep-097780Sep-1029
Oct-073492Oct-083740Oct-091320Oct-108655
Nov-075570Nov-082443Nov-097900Nov-103930
Dec-072280Dec-082072Dec-091510Dec-103646
Task3:
运输路径优化问题
课程设计题目:
运输路径优化问题
课程设计目的:
了解路径优化的本质
了解数学建模与求解
应用启发式与精确解算法找出优化的路径课程设计说明:
该Task是实际企业项目的一部分,希望学生通过阅读大量相关文献,了解路径优化问题、如何建模、以及求解过程。
背景介绍:
某公司在规划对其五大客户的运输路径,假设需求是每周重复的,客户的位置、需求时间以及需求量见下表:
客户需求时间点位置坐标需求
1周一、三、五(5,14)550
2周一、二、三、四(10,25)400
3周一、三、四、五(3,30)650
4周一至周五(35,12)250
5周一至周五(10,7)300
假设运输车辆从车厂出发,运输到以上五个客户,车厂位于原点位置,且每辆运输车每次运力上限为1200单位货物。
假设运输成本就是两点之间的运输距离,试用启发式与精确算法分别找出车辆每周的运输顺序。
Task4:
医院手术室的调度问题
课程设计题目:
医院手术室的调度问题
课程设计目的:
了解手术室调度方案
建立数学规划模型,并对现有的手术室调度方案进行改进课程设计说明:
该Task是实际企业项目的一部分,希望学生通过阅读大量相关文献,了解医院手术室的运作流程及其调度方法,在了解该医院实际背景的前提下,改善其手术室调度方案。
手术室是医院的收入最大的部门,也是成本消耗最多的部门。
手术室同时
也是医院的中心枢纽,它与医院的许多部门关系紧密。
因此手术室能否有效
运行关系到医院的整体效益。
然而由于人口老年化等原因,目前各大医院的
手术量迅速上升,造成了手术室的加班现象十分严重,许多手术室管理问题
亟待解决。
手术室的调度问题主要分为护士排班计划管理和手术室分派管理。
前者是制定手术室护士在一段时间内(例如一周)的轮班计划表,使能够完成每天的手术护理任务;后者是指为当天进行的手术安排合适的手术室,并分派对应的手术护士。
目前以上两个调度问题都是由护士长手工完成的,调度效果不佳,加之医院手术量大,使得手术室出现了严重的加班现象(约2/3的护士加班)。
高强度的工作造成手术室护士的流失率较大,不利于医院的长期发展。
为了尽量减小加班对于护士日常生活的影响,护士长想出了轮流加班的方法,例如护士A在周一正常下班,周二加班工作,而护士B则在周一加班工作,周二正常下班,这样手术室每天都有一定数量的护士能够正常下班,而其余的护士则需要加班工作来完成额外的手术护理工作。
目前医院有12间手术室,28名手术护士,每台手术需要两名手术护士。
所有护士在工作日都需要工作:
正常工作的时间是8小时,加班工作时间最长为3小时。
现请你考虑以下两个问题:
1.请建立数学模型,为手术室制定一个星期内(周一到周五)的护士加班
计划表,使得护士总的加班天数最少。
2.在加班计划表确定之后,请根据护士的加班计划表制定每天的手术室分
派方案,保证当天的所有手术能够顺利完成,同时使得尽量多的手术护
士能够正常下班。
需要用到的数据信息请见下表
需要考虑其它因素如下:
A.手术护士是分为以下4类,护士只能服务对应种类的手术。
例如骨科手术护士只能进行骨科手术的护理工作。
I类护士(12名):
产科、普外科、妇科、泌外科、伤科II类护士(4名):
胸外科、心脏科
III类护士(8名):
骨科
IV类护士(4名):
神经外科
B.手术通常需要用到专门的设备,因此不同类别手术之间的切换会带来诸多的不便。
为了管理方便,在制定手术室分派过程中不能在同一天为相同手术室安排三种类别以上的手术。
需要用到的手术数据信息如下表所示
手术日期病区手术名称1手术时间
11.09.08产科剖宫产术1.50
11.09.05产科剖宫产术1.75
11.09.09产科剖宫产术1.50
11.09.06产科剖宫产术1.75
11.09.09产科剖宫产术1.00
11.09.08产科剖宫产术1.75
11.09.05产科剖宫产术1.50
11.09.08产科剖宫产术1.75
11.09.09产科剖宫产术1.00
11.09.09产科剖宫产术1.75
11.09.09产科剖宫产术2.00
11.09.09妇科次广泛子宫切除术4.67
11.09.09妇科膀胱镜尿道镜检查4.67
11.09.05骨科经皮椎体成形术3.50
11.09.07骨科内/外踝骨折切开复位内固定术2.50
11.09.07骨科股骨髁间骨折切开复位内固定术5.00
11.09.08骨科脊柱椎间融合器植入植骨融合术4.50
11.09.09骨科关节镜检查3.00
11.09.05骨科桡尺骨干骨折切开复位内固定术3.00
手术日期病区手术名称1手术时间
11.0
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