
收 稿日 期 : 2008- 03- 20; 修 回 日 期 : 2008- 08- 16 基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 ( 70501002) ; 航 空 科 学 基 金 资 助 项 目
( 2007ZG51075)
作 者简介 : 肖依永 ( 1973-) , 男, 四川 广汉人 , 博士后 , 主 要研 究方向 为生 产管理 、信 息系 统、数据挖 掘等 ( xiaoyiyong@ 263. net) ; 常 文兵 ( 1968- ) ,
男, 北 京人 , 副 研究 员, 硕士, 主要 研究 方向为 质量 管理、可靠 性信 息工程 等; 张人 千( 1974- ) , 男, 陕 西商洛 人, 副教 授, 博士, 主 要研 究 方向 为 生产 计
划、运筹与 优化 .
基 于 模 拟 退 火 算 法 的 多 节 点 订 单 排 序 模 型
*
肖依永
a
, 常文兵
a
, 张人千
b
( 北 京航 空航 天大 学 a. 工 程系 统工 程系 ; b. 经 济管 理学 院, 北 京 100191)
摘 要: 将 Slotnick 等人的单节点的订单选择模型扩展到多节点, 给 出 了 较复 杂 的 多处 理 节 点 的订 单 排 序 优 化
模型 。采用 了模 拟退 火算 法来 求解 所建模 型的 优化 解, 给出 了详 细的 算法 步骤 和几 种相 邻解 的 搜 索策 略 。对 模
拟数 据进 行了 仿真求 解计 算, 验 证了算 法的 求解 效果 和计 算效 率, 算例 结果 也表 明: 多节 点的 订单 选 择 模型 比 单
节点 模型 更加 符合实 际情 况, 能 更准确 地计 算订 单收 益与 延迟 处罚 , 克 服了 单节 点模 型中 的失真 问题 。
关键 词: 订 单选 择; 订单 排序 ; 模拟 退火 算法 ; 生 产计划
中图 分类 号: TP273; C934 文献 标志 码: A 文章 编号 : 1001-3695( 2009) 02-0460-04
Multi-stage order acceptance model based on simulated annealing algorithm
XIAO Yi-yong
a
, CHANG Wen-bing
a
, ZHANG Ren-qian
b
( a. Dept. of System Engineering of Engineering Technology, b. School of Economics & Management, Beihang University, Beijing 100191, Chi-
na)
Abstract: This paper extended the single-stage model of orderacceptance presented bySlotnick to multi-stage, and presented
a more complicated model of sequencing order on multi-stage processing. Employed simulated annealing algorithm to find the
optimal solution of the new model, and gave the detailed algorithm steps, as well as several feasible strategies on searching
neighboring solutions. Subsequently, ran the algorithmon experimental datato validate its effect on finding optimal solution and
its computational efficientas well. The results show that the multi-stage model is more close to the practices, and can find out
the revenue and tardiness more accurately, which may be distorted in the single-stage model.
Key words: order acceptance; order sequencing; simulated annealing algorithm; production scheduling
0 引言
订单 选 择问 题
[ 1 ~3]
, 最 初由 Slotnick 等 人提 出, 描述 的 是
在工厂有限处理能力下, 如何从 大量的 订单进 行选择, 以达 到
利润最大化的目的。订单选择 问题在 近十年 来得到 了广泛 的
理论研究和实践应用
[ 4]
。一个 新订单 的接收 与否主 要是看 订
单为企业带来的收益是否大于其处理成本, 这也是企业管理中
比较常见的决策问题, 在 不同应 用场合、不同 资源类 型和不 同
假设条件下, 模型的表现形式具有多种。其中比较典型的形式
化描述如下
[ 3, 5]
:
设一个工厂接收到 n个客户订单, 对于其中任何订单 i, 其
处理时间 a
i
, 交货期 d
i
, 以及销售收益为 p
i
, 都是已知的。由于
生产能力限制, 某些订单 可能需 要延迟 交货, 对延迟 交货的 订
单对应有与延迟 时间 成正 相关 的处 罚( 或 者销 售价折 扣) , 而
提前完成却没有任何额 外的奖 励。设 w
i
表示 延迟 惩罚 系数,
c
i
为订单 i 的完成时间。设 S为 所有 订单 集 U 的某 个子 集, o
是订单子集 S的一个排序, 则订单选择的决策目标就是寻找一
个订单集合 S和订单排序 o, 以最 大化 收益 函数: z( S, o) = 6
i∈ S
[ p
i
- w
i
( c
i
- d
i
)
+
] 。向 S中添 加任何来自 U-S的订 单都会 使
收益下降。
分支与界 定( branch and bound, B&B) 算法
[ 3,4, 6]
被用 来 快
速求解小规模的此 类问 题, B&B 算 法通 过类 似 决策 树的 带 有
启发式深度搜索的方式来 得到较 优的近 似解。对于 大规模 的
此类问题, Slotnick 则 建 议用 启 发 式算 法 如 退火 算 法、禁 忌 搜
索、遗传算法来进行近似优化求解
[ 4]
。
Ghosh 证明这是一个考虑订 单排序 的 0-1 整数 规划 问题,
且 具 有 NP-hard 的 计 算 复 杂 性
[ 5]
, 并 给 出 了 一 种 BS( beam
search, BS) 算法来对 解空 间进 行分 支和 选优。Alidaee 将问 题
分为排序和选择两部分, 运用贪婪式算法( greedy method) 来进
行计算
[ 7]
。后来 Slotnick 还 研究 过 此类 问题 的 多个 计划 期 的
订单选择问题
[ 8]
, 主要是 在 订单 选 择时 考虑 了 其未 来关 联 订
单的收益影响。文献[ 9] 考虑了单机 器批量能 力约束, 订单 不
再是一次性处理完毕, 而是 分批处 理情况 下的选 择问题, 同 时
考虑了新增订单的动态插入问题。
然而, 在现有的有关订单选择的研究文献中都是假定订单
处理过程为单节点的 ( single-stage) , 假 定只 需一 个环节 ( 或 将
多个环 节 简 化 为 一 个 环 节) 即 完 成 订 单 处 理。 对 于 多 节 点
( multi-stage) 的订单选择优化问题目前研究文献还比较少。
与单节点的订单选择模型相比, 多节点的订单选择模型必
将更为复杂。但多节点的订单处理更加接近于工厂实际, 事实
上很少有仅经过一个环节 就完成 订单处 理的情 况。 如果将 订
单的多个环节处理过程强行合并为一个环节, 并应用单节点模
第 26 卷 第 2 期
2009 年 2 月
计 算 机 应 用 研 究
Application Research of Computers
Vol. 26 No. 2
Feb. 2009