excel数据统计分析 钢铁生产中的可用能力统计分析

《excel数据统计分析钢铁生产中的可用能力统计分析》

摘要：引言随着社会的不断发展，整个社会对钢铁的需求量在不断的上升，而钢铁生产企业，由于受到原材料供应、

自身产能等各个方面的限制，其生产能力是有效的，则钢铁生产中的可用能力承诺模型可用下式表示：其中，T为对

象的生产周期，本文拟通过如下染色体进行计算：g11 … g1N┇ ?埙┇gM1 …gMN 在上述矩阵中，订单序

号采用行表示，工序序号采用列表示，染色体的基因为gij(i=1,2,…,M

摘要：钢铁生产企业的生产能力和订单之间的关系的处理，直接关系到是否能够充分的发挥

钢铁企业的生产能力以及是否能够完成生产承诺。本文采用统计学方法，对钢铁生产中的可用能力进行了分析，试图通过国建数学模型对钢铁生产的可用能力进行定量研究。希望本文的研究对解决钢铁生产中的可用能力问题提供一定的参考和借鉴。关键词：MTO、钢铁生产、可用能力引言随着社会的不断发展，整个社会对钢铁的需求量在不断的上升，而钢铁生产企业，由于受到原材料供应、自身产能等各个方面的限制，其生产能力是有效的。在钢铁企业接到订单之后，首先要与其库存进行匹配，不能匹配部分，要根据自己的可用能力承诺进行排产，并根据排产的结果给出交货期限。本文即针对钢铁企业的可用能力承诺进行分析，构建数学模型，设计求解算法。生产管理是企业经营管理过程中一个非常重要的环节，一词来自于英语单词INVENTORY，该词的原义是指将当前不使用，而在将来要使用的资源置于临时不用的闲置状态。生产管理中对于可用能力的分析，往往还要涉及到安全库存（Safety Stock，简称SS）等问题，又称保险库存，是指为了防止不确定性因素（如大量突

发性订货、交货期突然延期、临时用量增加、交货误期等特殊原因）而预计的保险储备量

（缓冲库存）。安全库存用于满足提前期需求。总之，安全库存是为了满足企业自身的生产实际需求以及因为生产周期、供应周期等可能在预计之外发生的变化而设置的具有一定的缓冲量地库存。1钢铁生产中可用能力的数学模型为了能够积极地响应用户的需求，以适

应市场需求的变化，面向订单（MTO）的生产方式目前已经成为了现代钢铁企业的一种主流

的生产模式。在该模式下，钢铁企业的订单排产计划的编制可以做如下的概括：签订i项生产订单，且假设每项订单只有同一规格产品，经过j道工序，每一个工序中参与的机器有k个，且每一个工序尽在一台机器上技工，若订单拖期则企业的信誉会下降，若订单完成过早，则企业需要支付更多仓储费用，且不同的工序之间有一定的时间约束。则钢铁生产中的可用

能力承诺模型可用下式表示：其中，T为对象的生产周期；i为订单序号，i∈(1,2,...,M) ，M为一定期限内的订单总数；j为工序的序号，j∈(1,2,...,N) ，N为工序的总数；Qj为工序j

上得机器数量；Pijk为订单i在工序j机器k上得加工花费的时间；bj为工序j和j+1之间的

最小间隔；gj是工序j到工序j+1之间的最大间隔；di是指订单i的交货的期间；Cjk是指工

序j上的机器k在当前情况下可用的加工能力；αi和βi分别是指订单i提前生产完毕和拖期生产完毕的惩罚系数。 2 模型的求解从上述模型中，可知本文所建立的是一个非线性

的0-1整数规划的模型，若我们选择用精确算法，是不可能在可行的时间期限内计算出接过来的。本文拟采用遗传算法，并结合问题本身特点，设计求解算法。 2.1染色体编码

本文拟通过如下染色体进行计算：g11 … g1N┇ ?埙┇gM1 …gMN 在上述矩阵中，订单序号采用行表示，工序序号采用列表示，染色体的基因为gij(i=1,2,…,M；j=1,2,…,N) ，

该基因携带的是订单i在工序j上的加工详细信息。根据染色体编码的实际要求，我们采用随

机的方式，产生出初始种群L个染色体。 2.2 约束机制为了使得求解更为精确，我

们选用如下约束机制来对（3）和（4）进行约束：（7）式对（4）进行约束之后，可以

得到不满足最大时间间隔的时候的惩罚S以及不满足最小时间间隔的时候的惩罚?酌，令：

上式中，?酌，?兹1以及?兹2分别是用来对（3）式和（4）式时的一个较大的正的惩罚因数，其大小需要根据需要进行的约束的松紧来进行确定。3仿真进行管理的主要任务是

用最少的费用在适宜的时间和适宜的地点获取适当的数量和质量的材料和器械。而要实现这个任务，库存控制决策是关键。根据库存的类型和库存的物资的属性不同，管理决策过程中的方法和原理也不尽相同。库存决策模型大体上分为两类：一种是确定性模型，即模型中的数据皆为确定的数值；另一类叫做随机性模型，即模型中含有随机变量。而是不确定的数值。一个好的库存管理策略，既可以使总费用最小，又可以避免因缺货而影响业务的开展或造成浪费。下面来设计与库存管理相适应的模型。 1. 模型一：不允许短缺，补充时间很短。该模型满足以下要求：(1)不允许短缺；(2)单库存降到零时，可以立即得到补充（即生产时间或拖后时间很短，近似为零）；(3)需求是连续、均匀的，设需求速度R（单位时间

的需求量）为常数，则时间的需求量为Rt ；(4)每次订货量不变，订货费用不变；

(5)单位管理费用不变；该模型在生产能力处理的过程中，短缺可以立即得到补充，所以

不会出现短缺的情况，所以在分析时，可以不再考虑短缺所造成的费用。再现实应用中上述要求近似相符既可以使用该模型进行管理决策。以某钢铁企业在特定时间段内的10个实际生产订单为例，加工工序选择三个，连铸、热轧以及冷轧，分别记做工序1、2、3，并行及其的数量为2、1、2。上述三个工序中，连铸和热轧之间的工序最大间隔为8小时，热轧和冷轧最小间隔时间为12个小时。本次的生产为半个月，一小时为单位，T=360。本文的算法最终确定采用C语言编写，并且在Windows Xp下运行，选取αi和βi值分别为30和10，

选取?酌为9999，选取?兹１为8000，选取?兹2为7000，经过多次的不同论迭代之后，可

以得到较为满意的目标函数值。各个订单的加工时间甘特图详见图3-1。上图中，每个

红色箭头代表的是一个订单占用的时间段，空余部分为空闲时间段，这说明该钢铁厂的产能并

没有得到完全开发，还可以接收更多的订单。 4 结语本文的研究是建立在钢铁生产管理的实际需求之上的，以合同的提前以及拖期的惩罚值最小化为自身的目标，建立起了可用能力分析模型，并且给予遗传算法构建了模型求解算法，经过实证分析，本文的研究可行。参考文献[1]张涛,王梦光,唐立新,宋健海,杨建夏. 基于MTO管理系统的钢厂合同计划方法[J]. 控制与决策, 2000,(06) . [2]刘士新,宋健海,唐加福,王梦光. MTO管理模式下钢铁企业生产合同计划建模与优化[J]. 控制与决策, 2004,(04) . [3]蔡洋,李铁克. 面向订单的钢铁企业生产管理一体化系统[J]. 北京科技大学学报, 2008,(03) . [4]李耀华,胡国奋,王伟,宁树实. 炼钢-连铸-热轧一体化生产计划编制方法研究[A]. 05"中国自动化产业高峰会议暨中国企业自动化和信息化建设论坛论文集[C], 2005 . [5]刘晓芳,李苏剑. 钢铁企业合同计划模型与算法研究[A]. 2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C], 2008 . [6]Bayesian decision theory Bayes,T.1763,"An essay towards solving a problem in the doctrine of chances", Philosophical Transactions of the royal society:370-418