面向产品族设计的一类双层规划模型及其遗传算法研究

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1、面向产品族设计的一类双层规划模型及其遗传算法研究ResearchonaClassofBi-levelProgrammingModelandGeneticAlgorithmforProductFamilyDesign学科专业：管理科学与工程研究生：于建平指导教师：杜纲教授天津大学管理与经济学部2013年12月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教

2、育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：

3、年月日摘要产品族设计是一个复杂的过程，它不仅是顾客域、功能域、物理域和工艺域依次相互作用，还受到供应链设计、产品销售和售后服务等的影响。从系统论的角度来看，产品族设计的各阶段之间以及产品族设计与其相关系统之间存在着许多主从关系。双层规划模型是体现经济和管理问题中的主从关系的一类数学模型，它属于NP-难问题，虽然对其算法的研究很多，但这些研究往往只是针对有特殊性状的双层规划。遗传算法是一种比较流行的智能算法，它具有简单通用性、鲁棒性、全局收敛性、适用并行处理等特点，在数学优化领域方面的应用尤其广泛。

4、本文通过介绍产品族设计的一般过程和影响因素，提出了产品族设计中存在的一些主从关联优化问题，在已有面向产品族设计的双层规划的研究中提炼出一类具有典型特征的双层规划模型，并设计了一种遗传算法求解方法。最后，本文给详细介绍了产品族设计中的一类主从关联优化问题，并将模型和求解算法应用到具体的实例中。本文的主要工作和创新点如下：1.基于产品族设计的一般过程，本文提出了产品族设计中的几类主从优化问题，并提炼出一类面向产品族设计的值型双层规划模型。2.基于遗传算法，本文设计了求解所给模型的方法，并给出了算法的依

5、据、收敛性和数值算例验证。该方法依据双层规划解的概念，采用嵌套的遗传算法，外层遗传算法求解上层问题，内层遗传算法求解在上层变量给定下的下层问题，并将最优值反应到外层遗传算法以便其进行迭代运算。这种算法既能保证所求的解在双层规划的约束域内，也能保证其为近似最优解。3.基于已有产品族模块配置和供应链设计的关联研究，本文将设计的模型和算法应用到二者的主从关联优化中。关键词：产品族设计；主从关联优化；双层规划；遗传算法；模块配置；供应链设计ABSTRACTProductfamilydesignisacom

6、plicatedflow,itisnotonlytheinteractionsinturnamongthecustomerdomain,functionaldomain,physicaldomainandprocessdomain,butalsoinfluencedbythesupplychaindesign,productssale,after-salesserviceandsoon.Fromtheperspectiveofsystemtheory,therearealotofleader-fo

7、llowerrelationshipbetweenthestagesofproductfamilydesignorbetweenproductfamilydesignanditsrelatedsystem.Bi-levelprogrammingmodelisakindofmathematicalmodelwhichreflectstheleader-followerrelationshipintheeconomicandmanagementissues,itbelongstoNPdifficult

8、problem,althoughtherearemanystudiesofitsalgorithm,theyoftenonlyfocusonthebi-levelprogrammingwithspecialproperties.Geneticalgorithmisoneofmorepopularintelligentalgorithmsandpossessesthecharacteristicsofsimplegenerality,robustness,globalconverge