题目：递阶生产计划及其与动态制造单元构建的集成优化研究

在求解大规模生产计划问题的递阶生产计划方法中，一般只是上层计划对下层计划施加影响，也就是下层分解计划的结果必须满足上层的生产计划，却很少考虑下层结果对上层计划的反馈，导致了上层的生产计划难以在下层实施。因此，在递阶生产计划系统中，必须考虑下层计划信息对上层计划的反馈。在传统的动态单元制造系统中，最优的制造单元会随着产品需求的变化而有所不同，而实际上真正导致最优制造单元变化的不是各种产品的需求量，而是由生产计划确定出来的生产量。为了能够同时最优地确定出企业的生产计划和制造单元，生产计划必须与动态单元构建（DCF）问题进行集成优化。而动态单元构建问题本身就是大规模问题，再加上随着企业产品增多而导致的生产计划问题也是大规模问题，集成优化问题的规模过大，难以求解，因此，迫切需要通过各种方式降低问题的规模。本文在总结现有递阶生产计划系统以及生产计划与动态单元构建问题的集成优化研究的基础上，提出了递阶生产计划系统中利用下层反馈信息优化整个生产计划系统、各层生产计划问题的集成优化问题。并将集成的递阶生产计划问题与动态单元构建进行了集成优化，使生产系统的运营效率更高，效果更好。本文的主要工作内容如下：1. 阐明了本文的研究背景和意义。本文简要回顾了递阶生产计划系统、（动态）单元构建的方法、动态单元构建与生产计划的集成优化等领域的研究现状以及传统方法中存在的问题，表明了本文提出的递阶生产计划与动态单元构建集成优化的研究意义。2. 提出了一种反馈机制，利用下层计划优化的反馈信息、优化上层生产计划。在递阶生产计划（HPP）系统中的综合计划层，对传统方法中库存、缺货和常规加工时间等的约束根据实际情况进行了修订，而产品族分解（FDP）模型中，第一时段的综合计划被分解成为详细的批量计划，两种反馈信息用来调整综合计划，以保证计划可行。3. 提出了求解多产品单机环境下含顺序相关调整时间和调整成本的HPP问题的两层模型。传统的HPP模型只要求下层的分解计划必须满足上层的综合计划，却很少考虑下层计划对上层计划的影响。实际上，当考虑下层族分解模型中各产品族间的调整时间时，上层得到的综合计划往往不再可行，因为这些调整时间占用了原本安排自产的生产能力。为了消除这种不可行性，本文将调整综合计划所带来的额外费用集成到族分解模型的目标函数中，从而可以最优地调整得到的综合计划。4. 在HPP系统中提出了APP模型、FDP模型和产品族排序问题的集成优化模型，模型考虑了产品族间顺序相关的调整时间。模型可以获得每个时段每个产品类和产品族的最优生产计划，也可以获得在所有时段产品族间全局最优的生产排序。用随机生成的实验数据检验提出的模型，将求解结果与传统HPP模型进行了比较。5. 提出了一个对DCF问题和HPP问题进行集成优化的混合整数非线性规划模型。该模型中，DCF问题对由HPP模型确定的不同时段不同产品产量所确定的制造单元进行重构。HPP问题则确定了在DCF问题确定的最优制造单元产能约束下满足预期需求的最优生产计划。与以前的研究相比，提出了动态单元制造系统下满足生产需求的最完整的选项，包括库存、内部生产、外包和缺货等，同时提出了表述单元间和单元内物料转移成本的最佳表述方法，这可以降低求解复杂性。