生产计划安排最优化模型.docx

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生产计划安排最优化模型

生产计划安排最优化模型

摘要

本文是针对工厂生产计划的安排对总利润的影响问题，通过对题目的分析，建立线性规划模型，利用Lingo软件对模型进行编程求出最优解，最终完整地解决这一问题。

分析题意，可知总利润=总销售利润-总存储费用，据此我们建立了本题的目标函数。

同时依据题目的要求，可以得出对目标函数的约束条件可分为各种产品每个月的产量约束，各种产品每个月的存储量约束，各种产品每个月的生产时间约束，然后根据这三种约束条件可得出各个约束式，因此，已知目标函数与约束

六个月的最大利润条件，再通过利用Lingo软件进行编程求出最优解，最终得出

为937115元。

从Lingo软件的求解中，可以得出各个月的生产计划安排，同时我们对各个月的生产计划表进行分析，发现各个月都有不生产的产品，而这些产品销售量都符合各个月的最大需求量要求，而特别的是一月份无生产产品VII，经过对题目的分析，发现生产产品VII所需的单位设备所需台时，比生产其他产品的单位设备所需台时要耗时，因此不生产产品VII是符合最大利润要求，从而得出各个月的生产计划安排都符合题意要求。

最后根据求解结果对每个月生产情况的合理性进行了分析，得出的结论是:

根据模型所建立的生产计划是科学合理的。

关键字:

生产计划，线性规划，lingo

问题重述

企业是一个有机的整体，企业管理是一个完整的系统，由许多子系统组成。

在企业的管理中，非常关键的一部分是科学地安排生产。

对于生产、库存与设备维修更新的合理安排对企业的生存和发展具有重要的意义。

已知某工厂要生产7种产品，以I，II，III，IV，V，VI，VII来表示，但每种产品的单件利润随市场信息有明显波动，现只能给出大约利润如下。

产品IIIIIIIVVVIVII大约利润/元1006080401109030

该厂有4台磨床、2台立钻、3台水平钻、1台镗床和1台刨床可以用来生产上述产品。

已知生产单位各种产品所需的有关设备台时如下表。

单位所需产品台时IIIIIIIVVVIVII

设备

磨床0.50.7//0.30.20.5

立钻0.10.2/0.3/0.6/

水平钻0.2/0.8///0.6

镗床0.050.03/0.070.1/0.08

刨床//0.01/0.05/0.05

从1月到6月，维修计划如下:

1月—1台磨床，2月—2台水平钻，3月—1台镗床，4月—1台立钻，5月—1台磨床和1台立钻，6月—1台刨床和1台水平钻，被维修的设备当月不能安排生产。

又知从1—6月市场对上述7中产品最大需求量如下表所示。

IIIIIIIVVVIVII

1月5001000300300800200100

2月6005002000400300150

3月30060000500400100

4月2003004005002000100

5月010050010010003000

6月500500100300110050060

每种产品当月销售不了的每件每月存储费为5元，但规定任何时候每种产品的存储量均不能超过100件。

1月初无库存，要求6月末各种产品各储存50件。

若该工厂每月工作24天，每天两班，每班8小时，问该厂应如何安排生产，可使总利润达到最大。

1.模型的假设与符号说明

2.1模型的假设

1.假设工厂的设备都不是全新的;

2.假设工厂的设备每天连续工作16小时，不受换班影响;

3.假设工厂设备的维修不收取费用。

2.2符号说明

Z表示六个月的总利润

P表示第i个月第j种产品的产量ij

R表示第i个月第j种产品的库存量ij

S表示第i个月第j种产品的销售量ij

Q表示第i个月第j种产品的最大需求量ij

N表示第k种设备第i个月的可用数量ki

Xij表示第i个月第j种产品的单位利润

T表示第k种设备第j种产品的单位所需台时kj

（其中i代表月份i=1,2,3…6，j代表产品的种类j=1,2,3…7，k代表设备的种类k=1,2,3…5，注:

其他符号在相关位置再作假设。

）

2.问题分析

企业是一个有机的整体，企业管理是一个完整的系统，由许多子系统组成。

在企业的管理中，非常关键的一部分是科学地安排生产，即生产计划。

而生产计划就是一种关于企业生产运作系统总体方面的计划，是企业在计划期应达到的产品品种、质量、产量和产值等生产任务的计划和对产品生产进度的安排。

对于本问题明显是一个线性规划问题，由于各类产品的销售利润不同，生产的时间不同，因此，以各个月利润最大为目标，通过对题目数据的分析，最终求出最大总利润。

从题目中可以得知，要求出这6个月的总利润，则需要求出6个月的产品销售总利润，同时要求出6个月的总存储费用。

从而能够得出以下公式:

总利润=销售总利润-总存储费用

首先从公式可以得出，要总利润最大，则销售总利润必须最大，同时总存储费用必须最小。

再结合题目，可以得出对目标函数的约束条件可分为各种产品每个月的产量约束，各种产品每个月的存储量约束，各种产品每个月的生产时间约束，然后根据这三种约束条件可得出各个约束条件式子，通过利用lingo软件编程计算出最优解。

3.模型的建立与求解

4.1线性规划模型

依据问题分析，要求出6个月的总利润，则需要求出每个月的利润，而每个月的总利润应当等于每个月的销售利润减去每个月存储费用，然后将这6个月的利润加起来，从而得出目标函数MaxZ。

根据题意可得，每个月各种产品的库存量应当等于上个月的库存量加上当月的产量减去当月的销售量，而由于1月初无库存，因此1月份的库存量当直接等于当月的产量减去当月的销售量，从而得出约束条件

（1），

（2）。

从题目中可知，工厂的设备每月工作24天，每天工作16小时，但是由于各种设备对各种产品的单位生产时间不同，同时每个月都有设备需要进行维修，每个月的各种设备可用数量不同，因此各种设备每个月的工作总时间不得超过该设备每个月的最大可工作时间，公式如约束条件（3）所示。

由于各个月各种的产品库存量要求不得超过100件，并且要求6月末各种产品各储存需要有50件，同时要求每个月各种产品的销售量不得超过每个月各种产品的最大需求量，因此得出约束条件（4），（5），（6）。

综合以上的分析，结合题意，建立如下的线性规划模型:

目标函数:

约束条件:

根据以上模型，利用lingo软件编写代码计算得出这6个月的最大利润为937115元。

4.2生产计划

公司的生产计划，依据利润最大化的宗旨进行。

按照Lingo求解结果，我们得到了各个月各种产品的详细生产计划表，如下:

表1一月份生产计划表

产品生产量销售量库存量利润（元）

500500050000.00I

888888053280.00II

3833008323585.00III

300300012000.00IV

800800088000.00V

200200018000.00VI

0000.00VII

单月总利润244865.00

表2二月份生产计划表

产品生产量销售量库存量利润（元）

70060010059500.00I

60050010029500.00II

117200016000.00III

0000.00IV

50040010043500.00V

300300027000.00VI

2501501004000.00VII

单月总利润179500.00

表3三月份生产计划表产品生产量销售量库存量利润（元）

0100010000.00I

010006000.00II

0000.00III

0000.00IV

0100011000.00V

400400036000.00VI

010003000.00VII

单月总利润66000.00

表4四月份生产计划表产品生产量销售量库存量利润（元）

200200020000.00I

300300018000.00II

400400032000.00III

500500020000.00IV

200200022000.00V

0000.00VI

10010003000.00VII

单月总利润115000.00

表5五月份生产计划表产品生产量销售量库存量利润（元）

0000.00I

10010006000.00II

60050010039500.00III

10010004000.00IV

11001000100109500.00V

300300027000.00VI

1000100-500.00VII

单月总利润185500.00

表6六月份生产计划表

产品生产量销售量库存量利润（元）

5505005049750.00I

5505005029750.00II

050503750.00III

3503005011750.00IV

050505250.00V

5505005044750.00VI

050501250.00VII

单月总利润146250.00

4.模型的结果分析

从Lingo的结果输出（详见附录二和附件:

Lingo求解结果及数据分析表.xlsx）

中，可以得到以下信息:

1）单月利润由大到小排列是:

一月、五月、二月、六月、四月、三月。

各

月利润趋势以及利润排名图如下所示:

图1各月利润趋势图

图2各月利润排名图

2）虽然每月销售量基本与每月最大需求量相符，但是每月实际利润排名与每月的饱和利润（卖出的产品数量等于最大需求量时所获取的总利润）排名差距很大:

表7饱和利润排名与实际利润排名比较

月份饱和利润饱和排名实际排名

1月25500021

2月18150043

3月16000056

4月11500065

5月18700032

6月26780014

图3利润趋势对比图

因此，工厂安排生产不能盲目地按照最大需求量进行，应该根据设备实际情况、生产成本以及生产时间等多方面进行综合考虑，然后进行优化建模，进而合理科学地安排生产计划，最终使利润最大化。

3）一月份产品生产的合理性

从表1中，可以得知一月份没有生产VII号产品，而根据题意，生产VII号产品所需的单位设备所需台时，比生产其他产品的单位设备所需台时要耗时，因此一月份的生产计划安排合理。

4）二月份产品生产的合理性

从表2中，可以得知二月没有生产产品IV，根据各个月市场对7种产品最大需求量表进行分析，得出二月份对产品IV的需求为0，同时其他各种产品的销售量符合二月份各产品最大需求量要求，各种产品的库存量也符合最大库存量要求。

因此二月份的生产计划安排合理。

5）三月份产品生产的合理性

从表3中，可以得知三月没有生产产品III和产品IV，根据各个月