应用知识推理与数学规划结合的柔性主生产计划系统的应用研究

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1、应用知识推理与数学规划结合的柔性主生产计划系统的应用研究应用知识推理与数学规划结合的柔性主生产计划系统的应用研究在一个越来越重视顾客化需求的市场环境下，柔性是一个竞争战略，也常常被认为是一种运作竞争要素[1]。所谓柔性，是指能快速而且无耗费地适应新形势或环境变化的能力，即系统适应内外部环境变化的能力[2]。制造企业面临着来自供应链上下游及内部的各种不确定性，比如：供应不确定性，需求不确定性，生产过程的不确定性[3]，为了应变这些不确定性，企业就需要一种具有柔性能力的生产计划，柔性化的主生产计划就是为了适应这种变化而提出的[4]。与

2、传统的主生产计划方式相比，柔性生产计划的优势就在于对外部环境变化如订单变更、生产故障等问题的响应水平。根据现有的研究来看，对于柔性生产计划的研究方法主要有不确定规划方法、专家系统等方法等。不确定规划包括模糊线性与随机规划等，思想是在线性规划的基础上，加入模糊与随机变量来实现主生产计划的柔性化，如金毅[5]、PandianM.Vasant[6]、贾伟凤等人[7]、等人的研究都是应用模糊规划方法来实现主生产计划的柔性化决策。该方法通过将那些不确定的因素进行模糊化或加入柔性化因子实现主生产计划的最优化，而高久江[8],Koropeogl

3、uetal[9]则采用随机规划方法。然而，该方法的模型一般都相当复杂，难以为企业决策人员所理解，而且它考虑的因素可能不全面，有些情况尤其是那些定性的因素无法考虑到，导致模型过于理想化，体现不出企业计划人员的决策思维习惯，难以得到他们的认可，限制了它的广泛应用和推广。实现主生产计划柔性化的另一个技术路线是利用人工智能技术中的专家系统方法。基于专家系统的主生产计划是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，根据企业生产计划专家提供的知识和经验，尤其是对于那些定性的、直觉的、经验性的判断，进行推理和判断，模拟它们的决策过程，以便更好地做出

4、企业的主生产计划。已经有一些学者利用专家系统进行主生产计划柔性研究，比如：徐辉[10]，刘学军[11]，Peteretal[12],Lietal[13],Nelsonetal[14],InduGrag.[15].。但是，由于应用上的困难，国内外对于专家系统的研究在最近十年似乎并不多。综合上述，虽然从数学规划与专家系统两个技术路线都已经有人进行了相应的关于主生产计划柔性化的研究。但是如何结合两方面的技术进行柔性化主生产计划的研究却比较缺乏，国内这些方面的研究尚没有。因此探讨结合数学规划与专家系统的主生产计划方法是一个值得研究的课题。

5、本文基于一个实际企业的背景，探讨采用专家系统与线性规划的模型相结合的方法来实现主生产计划的柔性决策的方法，一方面，发挥数学规划的优化能力，另一方面，方面知识推理解决不确定性问题性的能力。本文如下部分安排如下：第1部分构造一个柔性主生产计划的专家系统框架，介绍其工作原理，然后在第2部分，以一家制造企业为背景，介绍该公司生产计划的基本资料，柔性生产计划的知识与数学模型的建立。第3部分介绍柔性主生产计划专家系统的开发，最后总结全文与研究展望。1．柔性主生产计划专家系统原理一般的专家系统包括人机结口、综合数据库、推理机、知识库、解释器等五

6、部分[16]，结合主生产计划的形成过程和企业的实际应用情况，本文在专家系统的框架结构基础上，提出将知识规则库和数学模型相结合的方法，建立柔性知识推理的主生产计划专家系统，专家系统的定性推断作为定量模型计算分析的前提和条件,数学规划模型计算分析的结果作为专家系统定性推断的新事实，需要专家系统进行优化、确认，它们相互作用，共同分工，实现柔性化的知识推理功能。该系统主要由以下五部分组成：产生式规则知识库、数据库、模型库、解释器、推理机等（具体见图1）图1柔性主生产计划专家系统的框架结构在这个系统中，规则知识库由需求知识库、生产知识库和供

7、应知识库组成，主要负责那些定性的、柔性的决策，如订单优先权的确定、工人心理状态和消费者心理的估计等功能，而具体的优化运算由数学模型去实现，综合数据库负责向数学模型库、规则知识库提供必要的数据支持，以实现知识的柔性推理功能，解释器则是对知识库的推理功能过程进行必要的解释，人机接口作为人机交流的工具，不断提升知识库的推理水平。对于该系统，它的工作过程如下：（1）将客户订单、产品预测、库存信息、产能信息等各种信息存入到数据库中，并建立它们之间的逻辑和数据联系；（2）将那些定性的、模糊的知识、经验输入到知识库中，建立主生产计划知识库；（3

8、）根据生产大纲、客户订单情况，对需要的产品按产品品种、交货期进行统计分类，并根据企业的库存情况、预计库存情况对原有的订单进行冲销，计算各产品的净需求量：净需求量＝毛需求量＋已分配量－（现有库存－安全库存）－预计入库量只有当该产品的净需求量大于0的时