1、近年來隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)的升級(jí)，鋼材需求量持續(xù)增加，我國的鋼鐵工業(yè)取得了飛速的發(fā)展。但是盡管如此，我國的鋼鐵企業(yè)在技術(shù)水平和企業(yè)競爭力等方面與國際一流的鋼鐵企業(yè)相比仍然存在著一定的差距。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快，市場競爭日益激烈，我國的鋼鐵企業(yè)面臨著不斷縮短交貨期，降低產(chǎn)品成本，增加高附加值產(chǎn)品產(chǎn)量和提升客戶服務(wù)水平的巨大壓力。
　　 鋼鐵生產(chǎn)是一個(gè)多階段過程，具有資源消耗量大、對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定性要求極高的

2、特點(diǎn)。在生產(chǎn)鋼鐵產(chǎn)品的過程中需要消耗大量的原料，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的中問產(chǎn)品。如何科學(xué)合理地確定各生產(chǎn)階段的資源庫存量，對(duì)于保證生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行、降低資源存儲(chǔ)費(fèi)用、提高設(shè)備產(chǎn)能具有重要的意義。由于鋼鐵生產(chǎn)的原料端和成品端的資源庫存問題最為突出，而且這兩端是直接與企業(yè)外部供應(yīng)商和客戶相連接的重要環(huán)節(jié)，所以鋼鐵企業(yè)原料端和成品端的庫存優(yōu)化問題格外重要。本文以這兩端的資源為對(duì)象，對(duì)鋼鐵生產(chǎn)庫存優(yōu)化問題展開了如下研究：
　　 1)鋼板生產(chǎn)合同計(jì)

3、劃問題生產(chǎn)合同計(jì)劃體現(xiàn)了以銷定產(chǎn)的管理理念，是貫穿各道生產(chǎn)工序、決定生產(chǎn)能否順利有效完成的重要環(huán)節(jié)。其主要任務(wù)是根據(jù)生產(chǎn)合同的交貨期、各道工序的生產(chǎn)能力等確定生產(chǎn)合同在各道工序上的開始加工時(shí)間和完工時(shí)間。
　　 本文針對(duì)鋼板生產(chǎn)系統(tǒng)中的生產(chǎn)合同計(jì)劃問題，以最小化所有生產(chǎn)合同的總加權(quán)完成時(shí)間為目標(biāo)建立了確定性的混合整數(shù)規(guī)劃模型。采用了拉格朗日松弛、線性規(guī)劃和啟發(fā)式算法混合求解策略，將耦合整數(shù)變量和連續(xù)變量的約束通過拉格朗日乘子松弛

4、并引入到目標(biāo)函數(shù)中。由此得到的拉格朗日松弛問題能夠按照變量類型分解為兩個(gè)子問題。與連續(xù)變量相關(guān)的子問題是線性規(guī)劃問題，能夠直接使用標(biāo)準(zhǔn)軟件包OSL進(jìn)行求解，另一個(gè)子問題是整數(shù)規(guī)劃問題，能夠通過進(jìn)一步分解而求得最優(yōu)解。使用基于寶鋼實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的測試問題對(duì)算法性能進(jìn)行了測試，計(jì)算結(jié)果充分證明了該算法的有效性和穩(wěn)定性。
　　 2)原料采購問題原料采購作為企業(yè)生產(chǎn)的起點(diǎn)主要解決的是如何以適當(dāng)?shù)膬r(jià)格獲得生產(chǎn)所需的適當(dāng)數(shù)量原料的問題。

5、在原料采購計(jì)劃的編制過程中，需要進(jìn)行供應(yīng)商的選擇，確定各種原料在各時(shí)間段內(nèi)的采購數(shù)量，同時(shí)還需要分析采購成本的構(gòu)成，考慮對(duì)于采購預(yù)算、庫存能力和庫存周轉(zhuǎn)率等的限制。本文分別從傳統(tǒng)采購和供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)采購兩種不同的角度研究了寶鋼的原料采購問題。
　　 (1)以最小化制造商的采購成本為目標(biāo)，建立了傳統(tǒng)采購模型。在進(jìn)行供應(yīng)商選擇時(shí)主要考慮了以下因素：產(chǎn)品價(jià)格、訂貨成本、與供應(yīng)商建立合作關(guān)系的固定管理成本、產(chǎn)品質(zhì)量、訂單完成率、缺貨損失、檢

6、測成本、庫存成本、處理成本（包括廠內(nèi)廠外的運(yùn)輸總成本、在碼頭或車站的接貨成本）等。
　　 (2)以最小化供應(yīng)鏈中與采購過程相關(guān)的冗余成本為目標(biāo)，建立了供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)采購模型。重點(diǎn)考慮了供應(yīng)商管理庫存策略(VMI)、動(dòng)態(tài)確定價(jià)格和懲罰、優(yōu)化檢測成本和庫存成本、降低供應(yīng)商加班生產(chǎn)成本等問題。
　　 考慮到上述模型的復(fù)雜性，本文開發(fā)了有效的啟發(fā)式求解算法。計(jì)算結(jié)果充分說明了制造商與供應(yīng)商之間進(jìn)行協(xié)調(diào)的重要性。
　　 3)原

7、料庫存問題原料庫存管理是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)管理中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其目的是在保證企業(yè)正常生產(chǎn)的前提下，通過對(duì)企業(yè)原料庫存水平的控制，用最低的采購費(fèi)用、生產(chǎn)費(fèi)用和存儲(chǔ)費(fèi)用在適宜的時(shí)間采購或生產(chǎn)適當(dāng)數(shù)量的原材料、半成品和最終產(chǎn)品。本文分別針對(duì)原料需求率為定值的單級(jí)原料庫存問題和原料需求為動(dòng)態(tài)的多級(jí)原料庫存問題進(jìn)行了研究。
　　 (1)以實(shí)現(xiàn)原料庫存相關(guān)成本的最小化為目標(biāo)建立了單級(jí)原料庫存優(yōu)化模型用于確定各種原料的最佳庫存水平和補(bǔ)庫時(shí)間間隔。

8、開發(fā)了拉格朗日松弛、序貫引入約束法和啟發(fā)式算法混合求解策略。根據(jù)寶鋼的生產(chǎn)實(shí)績數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真計(jì)算，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種方法能夠在允許的時(shí)間內(nèi)得到高質(zhì)量的解。
　　 (2)以最小化生產(chǎn)庫存成本為目標(biāo)函數(shù)為爍鐵生產(chǎn)系統(tǒng)中的多級(jí)原料生產(chǎn)庫存問題建立了混合整數(shù)規(guī)劃模型，用于確定各種原料在各時(shí)間段內(nèi)的生產(chǎn)量和庫存量。考慮到模型中包含了大量的變量和約束，采用了基于拉格朗日松弛的分解方法。首先，將變量一致性約束借助拉格朗日乘子松弛并引入到目標(biāo)函數(shù)

9、中。然后，將得到的松弛問題按照變量類型分解為兩個(gè)子問題，一個(gè)是線性規(guī)劃，另一個(gè)是整數(shù)規(guī)劃。線性規(guī)劃子問題只涉及連續(xù)變量能夠使用標(biāo)準(zhǔn)軟件直接求解，而整數(shù)規(guī)劃子問題能夠通過多項(xiàng)式算法快速求出最優(yōu)解。通過對(duì)可行解性質(zhì)的分析加快了線性子問題求解的速度。為了提高下界，引入了有效不等式，同時(shí)開發(fā)了用于改進(jìn)上界的啟發(fā)式策略。為了進(jìn)一步改進(jìn)解的質(zhì)量，文中又構(gòu)造了基于變量分離的拉格朗日松弛算法，在這個(gè)算法中對(duì)某些原變量進(jìn)行了復(fù)制，并使用這些復(fù)制變量重新構(gòu)

10、造了原問題。原變量與復(fù)制變量之間的關(guān)系是通過一些等式約束進(jìn)行精確地描述的，這些約束也同時(shí)被追加到新構(gòu)造的原問題中。當(dāng)這些等式約束松弛后，新的原問題就能夠按照變量類型分解為兩個(gè)獨(dú)立的子問題。這兩個(gè)子問題均能夠被最優(yōu)求解?；趯氫摰膶?shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)上述所有拉格朗日松弛算法的性能進(jìn)行了測試。計(jì)算結(jié)果顯示，所有的算法都能夠在合理的時(shí)間內(nèi)獲得高質(zhì)量的解，其中基于變量分離的算法效果最好。
　　 4)冷軋生產(chǎn)中的多階段生產(chǎn)庫存問題多階段生產(chǎn)庫存

11、計(jì)劃是冷軋生產(chǎn)管理的重要內(nèi)容，旨在通過對(duì)各種產(chǎn)品生產(chǎn)量和庫存量的有效控制，實(shí)現(xiàn)各工序間的物流平衡，從而在滿足客戶訂單需求和庫存容量限制的前提下，達(dá)到最小化生產(chǎn)、庫存及啟動(dòng)費(fèi)用的目的。本文分別研究了需求允許延遲滿足和不允許缺貨兩種不同類型的冷軋多階段生產(chǎn)庫存問題。
　　 (1)針對(duì)需求可以延遲滿足的冷軋生產(chǎn)系統(tǒng)，建立了以最小化庫存成本、拖期懲罰和啟動(dòng)成本為目標(biāo)的多階段生產(chǎn)庫存模型，模型中充分考慮了工序不允許停機(jī)的情況以及計(jì)劃與調(diào)度

12、之間的一致性問題。為了解決這一問題，提出了基于變量分離的拉格朗日松弛算法。使用基于實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的400個(gè)算例進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，計(jì)算結(jié)果顯示對(duì)于所有的測試問題該算法都能夠在15分鐘的計(jì)算時(shí)間內(nèi)找到高質(zhì)量的解，充分證明了該算法求解實(shí)際規(guī)模問題的有效性。
　　 (2)針對(duì)不允許缺貨的冷軋生產(chǎn)系統(tǒng)，建立了以最小化生產(chǎn)成本、庫存成本和啟動(dòng)成本為目標(biāo)的多級(jí)生產(chǎn)批量模型，模型中考慮了生產(chǎn)工藝路線選擇問題。采用基于變量分離的拉格朗日松弛算法對(duì)