導(dǎo)語(yǔ)：機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)鏈資源均衡配置研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：當(dāng)前的供應(yīng)鏈資源配置方法使用靜態(tài)供應(yīng)鏈模型為基礎(chǔ)，易導(dǎo)致資源配置不均的問(wèn)題，影響資源利用率。為此，文章針對(duì)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)鏈，基于粒子群優(yōu)化過(guò)程設(shè)計(jì)了新的資源均衡配置方法。根據(jù)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)鏈的資源種類劃分結(jié)果，計(jì)算供應(yīng)鏈均衡測(cè)度量。然后在構(gòu)建動(dòng)態(tài)供應(yīng)鏈模型的基礎(chǔ)上，確定供應(yīng)鏈資源配置的目標(biāo)函數(shù)，再利用粒子群優(yōu)化算法，設(shè)計(jì)資源均衡配置優(yōu)化函數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該方法能夠有效緩解資源配置不均的問(wèn)題，并提升資源利用率、控制資源配置成本。

關(guān)鍵詞：粒子群優(yōu)化算法；供應(yīng)鏈；機(jī)械產(chǎn)業(yè)；資源均衡配置

機(jī)械制造業(yè)逐漸成為一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)，同時(shí)也代表了一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力。隨著全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈、信息技術(shù)以及制造技術(shù)的逐步升級(jí)，傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)已經(jīng)難以滿足當(dāng)今市場(chǎng)的需求，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化與升級(jí)成為各國(guó)制造業(yè)的主要研究內(nèi)容。當(dāng)前，機(jī)械制造業(yè)逐漸走向集群化發(fā)展，將與之關(guān)系密切的企業(yè)與相關(guān)支撐產(chǎn)業(yè)在空間上進(jìn)行聚集，形成強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)[1]。雖然，此種產(chǎn)業(yè)集群已經(jīng)發(fā)展成為當(dāng)今最受關(guān)注的經(jīng)濟(jì)模式，立足于資源角度可以發(fā)現(xiàn)集群中也存在一些問(wèn)題，嚴(yán)重地影響了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。隨著機(jī)械工業(yè)的集成化發(fā)展，機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)鏈資源配置效果直接影響機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。在產(chǎn)業(yè)供應(yīng)過(guò)程中，其資源供應(yīng)鏈相對(duì)較長(zhǎng)。機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)鏈多通過(guò)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行自組織的形式完成優(yōu)化配置，但此種方式較多依賴市場(chǎng)調(diào)節(jié)，具有一定的隨機(jī)性。為了更好實(shí)現(xiàn)資源的均衡分配，需要對(duì)其資源均衡分類過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)研究。在以往的研究中，相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者也提出了部分資源均衡配置方法，如低碳供應(yīng)鏈柔性資源配置方法[2]和智慧供應(yīng)鏈物流資源配置方法[3]等等，但其應(yīng)用效果相對(duì)較差。為此，在本次研究中對(duì)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)量相關(guān)理論進(jìn)行了梳理，構(gòu)建了一個(gè)帶有時(shí)間系數(shù)的動(dòng)態(tài)供應(yīng)鏈模型。同時(shí)，使用粒子群優(yōu)化算法結(jié)合動(dòng)態(tài)供應(yīng)鏈模型對(duì)當(dāng)前資源均衡配置方法進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建新型資源均衡配置方法，打破以往研究中資源配置方法的局限性。

1資源均衡配置方法

1.1機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)鏈資源種類劃分

機(jī)械工業(yè)制造資源是維持機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是機(jī)械制造體系最基本的組成單元。資源種類劃分的科學(xué)性、準(zhǔn)確性都直接影響著資源均衡配置的優(yōu)劣性以及資源管理的難易程度。隨著機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展，其涉及資源的種類也越來(lái)越復(fù)雜，資源應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。因此，對(duì)制造資源進(jìn)行合理的劃分，是實(shí)現(xiàn)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)鏈資源均衡配置的首要條件。本研究基于機(jī)械制造過(guò)程，對(duì)供應(yīng)鏈資源類別進(jìn)行劃分，劃分結(jié)果如圖1所示。通過(guò)分析圖1可以確定生產(chǎn)供應(yīng)鏈中的資源種類，并將其作為本次研究的基礎(chǔ)。在實(shí)際的制造業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)鏈中，一般存在兩種運(yùn)行模式，分別為：分散式運(yùn)行模式以及集中運(yùn)行模式[4]。兩種運(yùn)行模式涉及資源總量有所不同，但均需要保證供應(yīng)鏈之間的均衡性。為此，在對(duì)資源種類劃分結(jié)束后，根據(jù)均衡供應(yīng)度原理，在供應(yīng)鏈運(yùn)行模式不確定的情況下，計(jì)算供應(yīng)鏈均衡測(cè)度量，(1)其中，w0表示制造生產(chǎn)目標(biāo)；w1表示制造過(guò)程中實(shí)際生產(chǎn)量；C表示產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量；D表示該產(chǎn)品的市場(chǎng)需求；k表示資源對(duì)產(chǎn)品的投入產(chǎn)出比。式(1)為一般測(cè)度模型。對(duì)于部分精密制造業(yè)，假設(shè)機(jī)械車間生產(chǎn)工藝較為穩(wěn)定，如果只根據(jù)訂單進(jìn)行生產(chǎn)的話，其產(chǎn)出量為固定數(shù)值，則其測(cè)度模型應(yīng)優(yōu)化為下述形式：(2)其中，h表示生產(chǎn)過(guò)程中車間需要的能源。利用上述公式，結(jié)合設(shè)計(jì)情況，確定供應(yīng)鏈的均衡供應(yīng)度，并將其與資源類型劃分結(jié)果同期導(dǎo)入到計(jì)算軟件中，為后續(xù)的計(jì)算提供基礎(chǔ)。

1.2構(gòu)建動(dòng)態(tài)供應(yīng)鏈模型

根據(jù)以往研究結(jié)果結(jié)合基礎(chǔ)生產(chǎn)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)，本研究構(gòu)建了一個(gè)帶有資源約束的動(dòng)態(tài)閉環(huán)機(jī)械生產(chǎn)供應(yīng)鏈模型，如圖2所示。該動(dòng)態(tài)閉環(huán)供應(yīng)鏈模型中含有原料供應(yīng)商、相關(guān)制造產(chǎn)業(yè)、接卸制造業(yè)支撐產(chǎn)業(yè)以及物流產(chǎn)業(yè)、用戶等多個(gè)部分[5]，將其有序連接后，得到動(dòng)態(tài)供應(yīng)模型。將此模型作為本次資源規(guī)劃的載體，結(jié)合機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)鏈資源種類劃分結(jié)果，實(shí)現(xiàn)本次研究目標(biāo)。在動(dòng)態(tài)生產(chǎn)供應(yīng)鏈閉環(huán)模型中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生變化都會(huì)影響機(jī)械生產(chǎn)供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性。圖2中的箭頭表示生產(chǎn)過(guò)程中的時(shí)間周期，具體計(jì)算公式如下：(3)其中，Δt表示機(jī)械生產(chǎn)的固定間隔時(shí)間?？紤]到生產(chǎn)過(guò)程中的復(fù)雜性，本次研究中作出下述假設(shè)：1）資源運(yùn)輸過(guò)程中，在供應(yīng)商處進(jìn)行的原料檢測(cè)等活動(dòng)，均不計(jì)入供應(yīng)鏈時(shí)間內(nèi)，以便于后續(xù)的計(jì)算；2）動(dòng)態(tài)閉環(huán)供應(yīng)鏈中涉及的外部資源，但機(jī)械制造企業(yè)優(yōu)先采用回收的資源進(jìn)行再制造。在資源均衡配置過(guò)程中，各供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)之間存在非競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，需要保證各環(huán)節(jié)之間利潤(rùn)最大化，則t時(shí)刻時(shí)供應(yīng)鏈的資源配置目標(biāo)函數(shù)可表示為：(4)其中，fsi表示t時(shí)刻中制造車間所需原料量；fvi示t時(shí)刻中制造車間可回收原料量；osij表示制造車間產(chǎn)出產(chǎn)品量；ovij表示制造車間產(chǎn)品的用戶購(gòu)買(mǎi)量；Mi(t)表示t時(shí)刻中制造車間剩余原料；LMi,t表示制造過(guò)程中的庫(kù)存成本。將式(4)作為資源均衡規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)。由于此目標(biāo)函數(shù)在計(jì)算過(guò)程中涵蓋大量的隨機(jī)變量，為保證計(jì)算結(jié)果的可靠性，對(duì)此公式的模糊信息熵展開(kāi)計(jì)算，具體計(jì)算過(guò)程如下：(5)其中，Ki(η)表示獲取到的機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中采集到的模糊子集的集合。對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，此公式還需進(jìn)行細(xì)化，則有：(6)其中，zi表示數(shù)據(jù)集中存在模糊信息熵的概率；ω(·)表示數(shù)據(jù)集的隸屬函數(shù)。使用此式(5)與式(6)作為目標(biāo)函數(shù)的約束條件，保證其與生產(chǎn)供應(yīng)鏈資源均衡配置環(huán)節(jié)的適配度。

1.3設(shè)計(jì)生產(chǎn)供應(yīng)鏈資源均衡配置優(yōu)化函數(shù)

以上文中內(nèi)容為基礎(chǔ)，使用粒子群優(yōu)化算法設(shè)計(jì)生產(chǎn)供應(yīng)鏈資源均衡配置優(yōu)化函數(shù)。假設(shè)在資源供應(yīng)的過(guò)程中，n種資源可組成的資源族群為P（P1,P2,...,Pn），第i種資源在供應(yīng)鏈中的位置表示為Pi=（P1,P2,...,Pi），資源供應(yīng)速度表示為Vi=（V1,V2,...,Vi），整體供應(yīng)鏈資源使用極值表示為Pζ=（Pζ1,Pζ2,...,Pζj）。將處理后的原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計(jì)算軟件中，對(duì)其進(jìn)行迭代處理，每進(jìn)行一次迭代處理，需要對(duì)資源的傳輸位置進(jìn)行更新，則資源更新速度Vi+1與位置Pi+1可表示為：(8)其中，上角標(biāo)κ表示迭代次數(shù)；ℑ表示迭代過(guò)程中的慣性權(quán)重計(jì)算次數(shù)；αV、αP表示計(jì)算中的加速因子。將此公式與目標(biāo)函數(shù)相結(jié)合，以此平衡資源全局檢索能力，并確定資源在供應(yīng)鏈中的位置，然后在保證制造成本的前提下控制資源分配過(guò)程，過(guò)程如下：(9)其中，Ui表示各環(huán)節(jié)可得到資源量；Ui表示各環(huán)節(jié)可得到資源量的平均值；J表示資源供應(yīng)需求量；ℵ表示資源利用率；ρ表示資源需求率。通過(guò)上述計(jì)算內(nèi)容，對(duì)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的資源供應(yīng)進(jìn)行均衡配置。

2實(shí)驗(yàn)與分析

為驗(yàn)證上述設(shè)計(jì)的基于粒子群優(yōu)化的機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)鏈資源均衡配置方法的實(shí)際應(yīng)用性能，將其應(yīng)用于實(shí)際機(jī)械工業(yè)制造中，對(duì)其應(yīng)用性能加以分析。

2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

將實(shí)驗(yàn)對(duì)象設(shè)定為某機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)車間，此車間周圍涵蓋4個(gè)生產(chǎn)車間，相關(guān)資源供應(yīng)企業(yè)6家。此機(jī)械制造企業(yè)需要在某年的4月份中完成500臺(tái)機(jī)械零件的生產(chǎn)工作，為保證生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性，要求此生產(chǎn)工作的周期控制在21天左右，所需生產(chǎn)資源約為1000T。針對(duì)上述要求對(duì)資源供應(yīng)企業(yè)的資質(zhì)進(jìn)行分析，確定其均為一級(jí)資源供應(yīng)商，可保證車間的生產(chǎn)要求。供應(yīng)企業(yè)物流貨站與生產(chǎn)車間之間的運(yùn)輸成本分別為500元、480元、300元、600元、400元、550元。為提升資源供應(yīng)速度，首先完成資源的種類劃分，并根據(jù)需求對(duì)資源進(jìn)行等級(jí)劃分，針對(duì)不同等級(jí)的資源采用不同的運(yùn)輸速度。從資源供應(yīng)點(diǎn)到生產(chǎn)車間的運(yùn)輸時(shí)間如表1所示。以表1中的內(nèi)容為本次實(shí)驗(yàn)中的主要參考數(shù)據(jù)，將此部分?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB軟件中進(jìn)行編寫(xiě)，構(gòu)建算例實(shí)施環(huán)境。

2.2實(shí)驗(yàn)計(jì)算過(guò)程設(shè)定

以上文中設(shè)定的算例作為實(shí)驗(yàn)背景，將計(jì)算過(guò)程中涉及的資源種群數(shù)據(jù)設(shè)定為50，交叉概率設(shè)定為0.5，計(jì)算變異概率設(shè)定為0.2。同時(shí)，將此資源供應(yīng)鏈設(shè)定為閉環(huán)形式。此閉環(huán)中共劃分為5個(gè)階段，每個(gè)階段都具有固定的資源需求量。實(shí)驗(yàn)中，將首先使用本文方法對(duì)此五個(gè)環(huán)節(jié)的資源配置量進(jìn)行分析，在確定本文方法具有可行性后，選取傳統(tǒng)的低碳供應(yīng)鏈柔性資源配置方法（傳統(tǒng)方法1）、智慧供應(yīng)鏈物流資源配置方法（傳統(tǒng)方法2）與本文方法進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)此分析結(jié)果確定本文方法的使用效果。

2.3粒子群優(yōu)化均衡分配方法驗(yàn)證

在本次研究中，使用生產(chǎn)資源利用率對(duì)本文方法的使用效果加以分析，此指標(biāo)的計(jì)算過(guò)程如下所示。(10)其中，X表示資源利用率；D'表示生產(chǎn)單元得到的資源量；DI表示應(yīng)分配到的資源量；DJ表示生產(chǎn)單元使用的資源量。根據(jù)式(10)對(duì)資源配置效果加以分析，所得結(jié)果如圖3所示。通過(guò)分析圖3中數(shù)據(jù)可以看出，在應(yīng)用本文方法后，各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)資源利用率相對(duì)穩(wěn)定且趨近于100%，說(shuō)明此方法在使用后各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)所得資源量較為均衡，可以在保證生產(chǎn)要求的前提下提升資源的利用率，避免資源分配的不均衡，說(shuō)明本文方法具有一定的可行性。

2.4對(duì)照分析

為進(jìn)一步確定本文方法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)其進(jìn)行對(duì)照分析，除生產(chǎn)資源利用率此指標(biāo)外，對(duì)資源配置成本進(jìn)行分析，通過(guò)計(jì)算不同配置方法的資源配置成本，確定不同方法的經(jīng)濟(jì)性。資源配置成本主要以表1中數(shù)據(jù)作為參考數(shù)據(jù)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。通過(guò)分析圖4中數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)驗(yàn)中使用的2種傳統(tǒng)方法在多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中均出現(xiàn)失衡的情況。其中，草圖方法1的失衡情況已經(jīng)超出了資源分配的要求。將圖4中數(shù)據(jù)與圖3所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可以看出，本文方法的使用效果優(yōu)于當(dāng)前兩種方法。在完成此分析過(guò)程后，對(duì)不同方法的配置成本進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算函數(shù)如下：L'=(load×c')+(t×c')(11)其中，load表示配置路徑長(zhǎng)度；c'表示此工作運(yùn)行成本；t表示資源運(yùn)輸時(shí)間。應(yīng)用式(11)對(duì)不同方法的運(yùn)行成本加以分析。其中，本文方法的配置成本為1.54萬(wàn)，傳統(tǒng)方法1的配置成本為2.67萬(wàn)，傳統(tǒng)方法2的運(yùn)行成本為2.06萬(wàn)。對(duì)此部分方法進(jìn)行對(duì)比可以看出，本文方法相較于其他兩種方法更具經(jīng)濟(jì)性，在日后的研究中可使用本文方法實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工中的合理化資源分配。

3結(jié)語(yǔ)

隨著機(jī)械產(chǎn)業(yè)的集成化發(fā)展，資源合理分配成為影響機(jī)械生產(chǎn)的主要因素。在以往的研究中，資源配置方法使用后難以達(dá)到人們的預(yù)期。為此，在本次研究中構(gòu)建了新型資源配置方法，此方法在一定程度上緩解了當(dāng)前方法的不足。隨著機(jī)械制造供應(yīng)鏈信息化程度的逐漸深化發(fā)展，此方法可實(shí)現(xiàn)更大范圍的資源優(yōu)化配置。但由于本次研究受到技術(shù)與時(shí)間上的限制，導(dǎo)致其在部分環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱，在日后的研究中還需要對(duì)其進(jìn)行完善與優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]張夢(mèng)玲,王晶,黃鈞.不確定需求下考慮供應(yīng)商參與機(jī)制的應(yīng)急資源配置魯棒優(yōu)化研究[J].中國(guó)管理科學(xué),2020,28(07):102-111.

[2]劉小紅,張人龍,單汨源.低碳供應(yīng)鏈柔性資源配置模型及算法的魯棒性研究[J].企業(yè)經(jīng)濟(jì),2020,39(08):79-86.

[3]沈超,劉莉敏,徐滔.基于智慧供應(yīng)鏈的鋼鐵物流資源配置模式研究[J].物流工程與管理,2021,43(10):81-83,86.

[4]彭永濤,李丫丫,何美玲.制造業(yè)服務(wù)化背景下產(chǎn)品服務(wù)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡模型[J].統(tǒng)計(jì)與決策,2019,35(15):43-48.

[5]馬斌,吳澤忠.基于改進(jìn)的粒子群算法求解供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡問(wèn)題[J].運(yùn)籌與管理,2020,29(02):122-128.

作者：錢(qián)藍(lán) 單位：蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院