特殊包装材料供应链综合计划.docx

1、特殊包装材料供应链综合计划问题描述： . 错误 !未定义书签。特殊包装材料制造公司供应链综合计划建模与分析 . 错误 !未定义书签。一、模型的建立 . 错误 !未定义书签。1公用仓库模型 . 错误 ! 未定义书签。二、 LINGO编程求解 错误 !未定义书签。1只租用公用仓库 . 错误 ! 未定义书签。2只租用私人仓库 . 错误 ! 未定义书签。3综合利用公、私仓库 . 错误 ! 未定义书签。三、结果分析 . 错误 !未定义书签。四、影响决策的各类因素 . 错误 !未定义书签。五、需求预测中的误差项处理 . 错误 !未定义书签。问题描述：特殊包装材料制造公司案例分析当朱丽叶威廉姆斯( Juli

2、e Williams )离开特殊包装材料制造公司( SPC) 的会议室时，她想了很多东西。她的部门经理告诉她，她的生产厂要负责加工 过程中的原材料的管理，所有与这些原材料存储有关的成本要记入工厂下一年 度的成本。作为设施生产计划经理，她的责任是使生产总成本最小化这包 括在加工的原材料的储存。作为计划制定者，朱丽叶的目标是使工厂的生产效 率最大化，同时不需考虑库存的需要。新结构要求她为在加工原材料的管理和 储存制定一个低成本的规划。1特殊包装材料制造公司SPC将聚苯乙烯树脂转化为食品工业使用的可回收的容器。 聚苯乙烯是以树 脂小球这种商品的形式购入的。树脂从大型铁路集装箱或公路拖车卸载下来后，

3、就装入储藏的密室。制作食品容器有两个步骤。第一，树脂被传送到印模压制 机，用压制机将聚苯乙烯做成一卷。塑料以两种形式出现：透明的和黑色的。 一卷塑料或者直接用来制作容器或者储藏起来。第二，卷形塑料被装入热熔定 型器中，它将薄片做成容器，然后修正容器。这两个步骤如图 1 所示。第一步 第二步图 1 特殊包装材料制造公司的生产流程在过去的 5 年，塑料包装行业增长很快。对透明塑料做成的容器的需求来自食品店、烧烤店和餐馆。对黑色塑料的需求来自于那些用它们作包装和托盘 的餐馆和食品店。对透明塑料的需求在夏天达到高峰。印模压制机的生产能力 不足以满足塑料薄片在旺季的需求。结果，生产线只能被迫按照预期的需

4、求将 各种薄片储存起来。朱丽叶和她的计划小组讨论了今后 3 年的需求预测和误差预测问题。假定 工厂现在要对所有产品的库存和管理工作收费，因此，她必须决定用公共仓库 还是私人仓库。如果采用私人仓库，她还必须决定要租赁或修建的仓库容量有 多大。SPC公司目前每季度有 63 个工作日，每个工作日包括 8 小时和任何安排好 的加班时间。2今后 3 年的需求预测朱丽叶的计划小组已经利用历史数据，对透明和黑色塑料的季度需求进行了预测。从 2001-2003 年的需求预测见下表。年份季度黑色塑料需求预测透明塑料需求预测200166507462457618250629388941377740642002750

5、9834951492035570569891153994507200383679235572122461781910889170214950MAD=608MAD=786表 5-1 透明和黑色塑料容器的需求预测3印模压制机印模压制流程是资本密集型的，因为它需要设备的投资。目前生产线上有14 台机器，每台机器的生产能力是每小时加工 3000磅原料。机器在生产透明塑 料和黑色塑料之间要有一个转化的过程。由于这种转化，公司估计要有 5%的生产能力会损失掉。这样，机器的实际生产能力就变为每小时 2850 磅。每台机器需要 6 名工人，公司给每个工人的薪酬是每小时 15美元，包括各种福利。加班 费是正常工

6、资的 150%。每季度工人加班最多 60 小时。印模压制机是很昂贵的，同时购买新的机器需要再额外雇用 6 名工人。每 台新机器会带来 80000 美元的固定成本。雇用的新工人还要被培训，培训费是 每人 3000 美元。结果，公司决定短期内不购买任何新的机器。每一个季度，机 器都会有闲置。但是如果解雇工人的话，每解雇 1 个工人，要花费 2500 美元。 如果利用闲置机器，公司在每个工人身上要花费 3000 美元的培训费。4热熔定型压缩机目前生产线上有 25 台热熔定型压缩机。每台机器需要一个操作者，机器以 每小时 2000 磅的速度生产容器。公司给工人每小时 15 美元工资（包括各种福 利）。

7、加班费是正常工资的 150%。工人每季度最多加班 60 小时。每季度机器都 会闲置，解雇一个工人要花费 2500 美元，而培训一个新工人的成本是 3000 美 元。5转包生产公司可以将塑料的生产转包出去，因为在开放市场上生产能力总是充足的。 如果转包给其他制造商，公司每 1000磅要支付 100 美元。6原材料管理树脂每 1000磅 10 美元。市场上树脂不短缺，可以很容易的以上述价格购 进。公司每季度购买一次树脂以满足生产计划的需求。这样就必须将树脂储存 起来。印模定型压制机生产出成卷的塑料，热熔定型压制机接下来加工，生于的 塑料片通过传送带运往两个公共仓库。当热熔定型压制机需要原材料的时候

8、， 传送带又将塑料片运送回来。公司总的运输成本是每 1000磅2 美元。7公共仓库 公共仓库的收费包括原材料的管理费用和保存费。公司和地方仓库签订合 同以每 1000磅为单位储存原材料，原材料管理费用每 1000磅从 4 美元-6 美元 不等，储存费用是每季度末每 1000磅付 10美元-12 美元不等。 SPC公司每年就 各项费用和地方仓库进行商谈。8私人仓库私人仓库的运营需要投资或者购买设备或者租用现有的设备。任何地 点的租金取决于该地点的建设成本以及相对于长期租约的相对成本。租约一般 是 3 年期的，但公司也可以利用自己谈判的优势将期限缩短。特殊包装材料公 司有几个租赁方案，所以这些都优

9、于建设一个新的仓库。在每个地方租金都是 每平方米 4 美元。一般说来，每平方米可储存 1000磅。私人仓库同样有固定成本和可变成本。这个私人仓库是从一个“第三方物 流提供者”那里租赁来的，租金是每季度每 1000 磅塑料 3美元。为了保证这个 租金水平，特殊包装材料公司必须将租约签满 3 年。结果，公司每季度都要付 租金，尽管有时它并不用来储存货物。因此，公司在作决定的时候必须要考虑 这个因素。公司在决定使用多大面积的仓库时必须考虑几个因素。可使用仓储空间是 指仓库中可以用来储存货物的那部分空间。我们要考虑过道、运输和卸货的空 间、行政办公的空间和天花板的高度。储存密度是另一个要考虑的因素。另

10、外， 公司还要考虑原材料运输的速度和次数，这是因为工人的技术水平和仓库的外 观都取决于上述因素。比如，如果原材料很容易运回的话，那么仓库在布局时 就必须要加入更多的过道和台阶。9实际行动和决策朱丽叶和她的小组必须采取两项措施。第一，根据表 5-1 的 3 年预测，制 定总的生产计划。第二，从下列 3 种选择中选出一个。继续在公共仓库储存原材料。租赁一个私人仓库来储促上述原材料。将上述两种方法结合起来。如果租用私人仓库，朱丽叶必须考虑租用的平方米数。这个决策会在2001-2003 年实施。很明显，这个决策必须和 3 年期的总体计划联系起来考虑。 理想条件下，由于上述两个决策是相互联系的，所以它们

11、应该结合起来制订。你认为什么因素会影响行动和决策比如，你以为转包商的出价会影响租用 私人空间的面积吗朱丽叶还要考虑怎样处理需求预测中的误差问题，你对此有什么建议吗特殊包装材料制造公司供应链综合计划建模与分析一、模型的建立1公用仓库模型决策变量：A1t ：第 t 季度印模压制机使用台数t=1-12 ） （ 整数约束 ）第 t 季度初印模压制机雇佣人数 （ 整数约束 ） 第 t 季度初印模压制机解雇人数 （整数约束 ） 第 t 季度印模压制机员工数量 （整数约束 ）O1t：第 t 季度印模压制机工人加班小时数第 t 季度塑料薄片生产数量 （千磅）第 t 季度塑料薄片库存数量 （千磅）第 t 季度从

12、仓库运往热熔定型压力机的塑料薄片数量 （千磅）第 t 季度生产的并运往仓库的塑料薄片数量 （千磅） 第 t 季度生产的并运往热熔压力机的塑料薄片数量 （千磅） 第 t 季度热熔定型压力机使用台数 （ 整数约束 ） 第 t 季度初热熔定型压力机雇佣人数 （ 整数约束 ） 第 t 季度初热熔定型压力机解雇人数 （ 整数约束 ） 第 t 季度热熔定型压力机员工数量 （ 整数约束 ） 第 t 季度热熔定型压力机工人加班小时数F2t ：第 t 季度初塑料容器生产数量 （ 千磅）It ：第 t 季度转包数量 （千磅 ） Jt ：第 t 季度初原材料采购量 （ 千磅） Kt：第 t 季度初季末原材料库存 （

13、 千磅）Q1t：第 t 季度运往仓库的成品Q2t：第 t 季度从热熔定型压力机运出的成品S2t ：第 t 季度运出仓库的成品S1t ：第 t 季度成品的库存约束条件：员工与设备台数、员工数量与解雇和雇佣的关系： 6 A1t= D1tA2t= D2tD1t= D1t-1+ B1t- C1tD2t= D2t-1+ B2t- C2tA1t=14A2t=25产能约束：3*8*63 D1t+3O1t = F1t2*8*63 D2t+2O2t = F2tQ2t+S2t=Zt （Zt 为每季度的总需求 ）库存与调度分配的约束：（1）原材料库存： 初始库存和最终库存为 0： K（0）=K（1）-J （1）+F

14、1（1）=0 K（12）=0 Kt= Kt-1+Jt-F1t（2）塑料薄片库存： 初始库存和最终库存为 0： G1（0）=G1（1）-H2（t）+H1（t ）-H3（t ） G1（ 12）=0 G1t=G1t-1+H2t-H1t+H3t（3）成品库存： 初始库存和最终库存为 0： S1（0）=S1（1）-F2（1）+Q2（1）+S2（1）=0S1（12）=0 S1t=S1t-1+It+Q1t-S2tQ1t +Q2t= F2tH1t +H3t= F2tH2t +H3t= F1t（4）确保先使用仓库里的库存（先进先出） H1t= G1t-1加班时间约束：O1t =60D1tO2t =60D2t成本

15、：（1）劳动力成本：（2）加班成本：（3）雇佣成本：4）解雇成本：（5）原材料成本：（6）转包成本：（7）运输成本：（8）仓库储存费用（以季末库存量作为平均库存量）9）仓库管理费用（以季末库存量作为平均库存量）10）目标函数：2私人仓库模型决策变量：A1t ：第 t 季度印模压制机使用台数 （t=1-12 ）（整数约束 ）B1t ：第 t 季度初印模压制机雇佣人数 （ 整数约束 ）C1t：第 t 季度初印模压制机解雇人数 （ 整数约束 ）D1t：第 t 季度印模压制机员工数量 （ 整数约束 ）O1t：第 t 季度印模压制机工人加班小时数F1t：第 t 季度塑料薄片生产数量 （ 千磅 ）G1t：

16、第 t 季度塑料薄片库存数量 （ 千磅 ）H1t：第 t 季度从仓库运往热熔定型压力机的塑料薄片数量 （千磅 ）H2t：第 t 季度生产的并运往仓库的塑料薄片数量 （ 千磅）H3t：第 t 季度生产的并运往热熔压力机的塑料薄片数量 （千磅 ）A2t：第 t 季度热熔定型压力机使用台数 （ 整数约束 ）B2t：第 t 季度初热熔定型压力机雇佣人数 （ 整数约束 ）C2t ：第 t 季度初热熔定型压力机解雇人数 （ 整数约束 ）D2t ：第 t 季度热熔定型压力机员工数量 （ 整数约束 ） O2t：第 t 季度热熔定型压力机工人加班小时数F2t ：第 t 季度初塑料容器生产数量 （ 千磅）It ：

17、第 t 季度转包数量 （千磅 ）Jt ：第 t 季度初原材料采购量 （ 千磅）Kt：第 t 季度初季末原材料库存 （ 千磅）Q1t：第 t 季度运往仓库的成品Q2t：第 t 季度从热熔定型压力机运出的成品S2t ：第 t 季度运出仓库的成品S1t ：第 t 季度成品的库存Wt：第 t 季度私人仓库的租用面积（租用期限为三年）约束条件：员工与设备台数、员工数量与解雇和雇佣的关系：6 A1t= D1tA2t= D2tD1t= D1t-1+ B1t- C1tD2t= D2t-1+ B2t- C2tA1t=14A2t=25产能约束：3*8*63 D1t+3O1t = F1t2*8*63 D2t+2O2

18、t = F2tQ2t+S2t=Zt （Zt 为每季度的总需求 ）库存与调度分配的约束：（1）原材料库存： 初始库存和最终库存为 0： K（0）=K（1）-J （1）+F1（1）=0 K（12）=0Kt= Kt-1+Jt-F1t（2）塑料薄片库存： 初始库存和最终库存为 0： G1（0）=G1（1）-H2（t）+H1（t ）-H3（t ）G1（ 12）=0 G1t=G1t-1+H2t-H1t+H3t（3）成品库存： 初始库存和最终库存为 0：S1（0）=S1（1）-F2（1）+Q2（1）+S2（1）=0 S1（12）=0S1t=S1t-1+It+Q1t-S2tQ1t +Q2t= F2tH1t +

19、H3t= F2tH2t +H3t= F1t（4）确保先使用仓库里的库存（先进先出）H1t= G1t-1（5）每季度需用的仓库有效面积：加班约束：O1t =60D1tO2t =60D2t成本：（1）劳动力成本：（2）加班成本：（3）雇佣成本：（4）解雇成本：（5）原材料成本：（6）转包成本：（7）运输成本：（8）租金：(9)目标函数:minZ3综合利用公、私仓库模型 决策变量：A1t ：第 t 季度印模压制机使用台数B1t ：第 t 季度初印模压制机雇佣人数D1t ：第 t 季度印模压制机员工数量（ 整数约束 ）O1t：第 t 季度印模压制机工人加班小时数F1tG1tG2tH1t第 t 季度塑料

20、薄片生产数量 （千磅）第 t 季度塑料薄片公用仓库库存数量 （千磅）第 t 季度塑料薄片私人仓库库存数量 （千磅）第 t 季度从公用仓库运往热熔定型压力机的塑料薄片数量H4t ：第 t 季度从私人仓库运往热熔定型压力机的塑料薄片数量（ 千磅 ） （ 千磅 ）H2tH5tH3tA2tB2tC2tD2tO2t第 t 季度生产的并运往公用仓库的塑料薄片数量 （千磅）第 t 季度生产的并运往私人仓库的塑料薄片数量 （千磅）第 t 季度生产的并运往热熔压力机的塑料薄片数量 （千磅） 第 t 季度热熔定型压力机使用台数 （ 整数约束 ） 第 t 季度初热熔定型压力机雇佣人数 （ 整数约束 ） 第 t 季度

21、初热熔定型压力机解雇人数 （ 整数约束 ） 第 t 季度热熔定型压力机员工数量 （ 整数约束 ） 第 t 季度热熔定型压力机工人加班小时数F2t ：第 t 季度初塑料容器生产数量 （ 千磅）It ：第 t 季度转包数量 （千磅 ）Jt ：第 t 季度初原材料采购量 （ 千磅）K1t：第 t 季度初季末原材料公用仓库库存 （千磅 ）K2t：第 t 季度初季末原材料私人仓库库存 （千磅 ）Q1t：第 t 季度运往公用仓库的成品Q3t：第 t 季度运往私人仓库的成品Q2t：第 t 季度从热熔定型压力机运出的成品S2t ：第 t 季度运出公用仓库的成品S4t ：第 t 季度运出私人仓库的成品S1t ：

22、第 t 季度成品的公用仓库库存S3t ：第 t 季度成品的私人仓库库存约束条件：员工与设备台数、员工数量与解雇和雇佣的关系： 6 A1t= D1tA2t= D2tD1t= D1t-1+ B1t- C1tD2t= D2t-1+ B2t- C2tA1t=14A2t=25产能约束：3*8*63 D1t+3O1t = F1t2*8*63 D2t+2O2t = F2tQ2t+S2t+S4t=Zt （Zt 为每季度的总需求 ）库存与调度分配的约束：（1）原材料库存： 初始库存和最终库存为 0：K1（0）+K2（0）=K1（1）+K2（1）-J （1）+F1（1）=0K1（ 12）+K2（12）=0K1t+

23、K2t= K1 （t-1 ）+ K2 （ t-1 ）+Jt-F1t（2）塑料薄片库存：初始库存和最终库存为 0：G1（0）+G2（0）=G1（1）+G2（1）-H2（t ）-H5（t）-H1（t ）-H4（t）-H3（t ）G1（ 12）=0G1t+G2t=G1（ t-1 ） +G2（ t-1 ） +H2t+H5t-H1t-H4t+H3t（3）成品库存： 初始库存和最终库存为 0：S1（0）+S3（0）=S1（1）+S3（1）-F2（1）+Q2（1）+S2（1）+S4（1）=0S1（12）=0S1t+S3t=S1 （t-1 ）+S3（t-1 ）+It+Q1t+Q3t-S2t-S4tQ1t+Q3

24、t +Q2t= F2tH1t+H4t +H3t= F2tH2t+H5t +H3t= F1t（4）确保先使用仓库里的库存（先进先出） ： H1t+H4t= G1 （ t-1 ） +G2（ t-1 ）（5）每季度需用的仓库有效面积（假定转包的产品只存在公用仓库） ：加班时间约束：O1t =60D1tO2t =60D2t成本：（1）劳动力成本：（2）加班成本：（3）雇佣成本：4）解雇成本：（5）原材料成本：（6）转包成本：（7）运输成本：（8）仓库储存费用（以季末库存量作为平均库存量）（9）仓库管理费用（以季末库存量作为平均库存量） ：（10）私人仓库租赁费用：令11）目标函数：二、 LINGO编程

25、求解1 只租用公用仓库(1) LINGO代码model:sets:!12 个季度的需求量 ;season/1.12/:Z,A1,B1,C1,D1,O1,F1,G1,H1,H2,H3,A2,B2,C2,D2,O2,F2,I,J,K,Q1,Q2,S1, S2;endsetsdata:Z=14112 22826 15187 17841 15858 25504 16947 19906 17602 2818218708 21971 ;enddata! 约束条件 ;!1. 员工与设备台数、员工数量与解雇和雇佣的关系 ;for(season(t):6 *A1(t)= D1(t);for(season(t):

26、A2(t)= D2(t);for(season(t):for(season(p)|p#eq#t-1:D1(t)+C1(t)-B1(t)= D1(p);for(season(t):for(season(p)|p#eq#t-1:D2(t)+C2(t)-B2(t)= D2(p);for(season(t):A1(t)=14);for(season(t):A2(t)=25);!2. 产能约束 ;for(season(t):*8*63 *D1(t)+*O1(t) = F1(t);for(season(t):2*8*63 *D2(t)+2*O2(t) = F2(t);for(season(t):Q2(t)

27、+S2(t)=Z(t);! Zt 为每季度的总需求 ;!3. 库存与调度分配的约束 ;! 原材料库存 ;for(season(p)|p#eq#1:K(p)-J(p)+F1(p)= 0);for(season(p)|p#eq#12:K(p)=0);for(season(t):for(season(p)|p#eq#t-1:K(t)-J(t)+F1(t)= K(p);! 塑料薄片库存 ;! 初始塑料薄片库存为 0;for(season(p)|p#eq#1:G1(p)-H2(p)+H1(p)-H3(p)=0);for(season(p)|p#eq#12:G1(p)=0);for(season(t):f

28、or(season(p)|p#eq#t-1: G1(t)-H2(t)+H1(t)-H3(t)=G1(p);! 成品库存 ;! 初始成品库存为 0; for(season(p)|p#eq#1:S1(p)-F2(p)+Q2(p)+S2(p)=0); for(season(p)|p#eq#12:S1(p)=0);for(season(t): for(season(p)|p#eq#t-1: S1(t)-I(t)-Q1(t)+S2(t)=S1(p);for(season(t):Q1(t) +Q2(t)= F2(t); for(season(t):H1(t) +H3(t)= F2(t); for(seas

29、on(t):H2(t) +H3(t)= F1(t);for(season(t): for(season(p)|p#eq#t-1: H1(t)= G1(p) ;! 确保先使用仓库里的库存 ;!4. 加班约束 ;for(season(t):O1(t) =60*D1(t);for(season(t):O2(t) =60*D2(t);! 成本 ;!1. 劳动力成本 ; M1=sum(season(t):15*8*63*(D1(t)+D2(t);!2. 加班成本 ; M2=sum(season(t):*(O1(t)+O2(t);!3. 雇佣成本 ; M3=sum(season(t):3000*(B1(t

30、)+B2(t);!4. 解雇成本 ; M4=sum(season(t):2500*(C1(t)+C2(t);!5. 原材料成本 ; M5=sum(season(t):10*J(t);!6. 转包成本 ; M6=sum(season(t):60*I(t);!7. 运输成本 ; M7=sum(season(t):2*(H1(t)+H2(t)+I(t);!8. 仓库储存费用 ; M8=sum(season(t):10*(K(t)+G1(t)+S1(t);!9. 仓库管理费用 ;M9=sum(season(t):4*(J(t)+F1(t)+H1(t)+H2(t)+I(t)+S2(t)+Q1(t);! 目标函数 ; min=M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9; for(season:gin(A1);for(season:gin(B1);for(season:gin(