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废钢铁企业生产系统优化模型(1)(1)

2014-09-22 01:05 摘要 本文通过对鞍钢钢材加工中心的生产系统分析，应用线性规划建立数学模型来解决生产过程题目，即产品优化题目、配料优化题目；对历史规律进行统计分析，引进弹性概念，来解决安全库存题目，即建立安全库存弹性控制模型。运用Excel９７，对模型求解，并进行结果分析和经济效益计算，以此来制定生产计划，指导生产，进步经济效益。并提出若干建议和对策，从而保证生产系统按照优化的方向运行。 关键词：生产系统优化 库存治理 线性规划模型 废钢铁加工

1 引言 近年来，国有企业改革碰到前所未有的困难，企业如何挖掘内部潜力、加强科学治理使企业自身很好的适应市场经济的要求，如何加强对生产系统的总体经济效益的分析与研究，进步经济效益，是摆脱困境的迫切要求，也是我们需要迫切研究的题目。对于一个具有产购销的废钢铁企业来说，国内对生产系统的研究关注得似乎不够，只注重在设备和流通领域的研究上，而国外研究的重点放在化学处理方面。另外，人们以为废钢铁企业现场复杂，操纵简单，对企业内部的研究未引起足够的熟悉，特别是在治理科学方面的应用有所忽略，因此，本文特别关注废钢铁企业的生产系统研究。 目前，废钢铁企业生产系统存在以下题目亟需解决： 1.各种生产过程中下来的废钢铁资源如何优化配置，实现资源的充分利用，即在保证钢厂、铁厂需要的条件下，输出多少废钢、销售多少各种可利用废次材； 2.向炼钢厂输送炉料，用的工具是大槽子，大槽子中的各种废钢铁如何配比，并满足炼钢需要，以使本钱最低，从而避免装槽子的无规律性和盲目性； 3.在全鞍钢的废钢铁输进、输出过程中，在钢材加工中心有相当量的一部分库存，究竟如何控制安全库存量，又能满足内部生产需要，同时又能压缩资金占用，盘活活动资金，也是一个非常突出的题目。 通过建立、运用理论上的模型，构出行之有效的生产运作模式，是实现本钱最低、利润最大的有效途径。 （科教论文网 lw.nseaC.Com编辑发布）

2 鞍钢钢材加工中心生产系统优化模型 ２.１生产过程优化模型建立 ２.１. １产品品种产量优化模型①的建立 １． 有关情况分析： 　　 与产品生产利润最大化有关的主要因素有单位利润、加工能力、各种资源量及市场需求情况等。 ２． 确定决策变量 从生产现状分析来看，在生产过程中，主要挑选、加工各品种的废次钢材、向外输出各品种的废钢铁。在此，我们以各品种产量为决策变量,Xj(j=1,2, ……n) 为第j种产品的计划产量。每种产品的单位利润均由财务部分核出。 ３．约束方程系数和右边常数Bj的确定 (1)为了简化题目，可以将所有废钢产品按其加工性质的不同,测算了每单位产品所需要的挑选工时、切割工时、打坏工时、打包工时、冷剪工时、爆破工时，及天天全厂所能提供的总工时，以便同一考虑生产能力。 (2)各类产品的原料是生产回收和非生产回收进厂的废钢铁资源，生产科根据历年的统计资料及９９年的计划回收情况，可估算当年的各大类原料的资源情况，从而给出一个资源供给的最大可能值。单位产品资源消耗情况可核定。 　 (3)关于需求量情况。由生产科、经营科根据企业内部生产实际及外部的市场需求状况确定。 4.目标函数的确定 产品总利润是产品的单位利润与产品品种产量乘积之和. 综上，品种优化模型如下： n MaxZ=ΣcjXj(j=1,2,…n) j=1

Ｓ.Ｔ. 资源约束、加工能力约束： n ΣAjXj≤(或 =)Bj(j=1, ……n) J=1 需求约束： Xj≤(或 =)Bj(j=1, ……n) ２.１.２内部配料优化模型②的建立 内供的各品种废钢铁要通过装进料槽送到钢厂，如何组织装槽子即对输出的各类废钢铁进行配料也是生产过程中要考虑的题目，而不是直接将每种废钢铁输送到钢厂，这样既不能满足炼钢工艺的要求，也不符合经济核算上的需要。在满足工艺要求的条件下，尽可能进步或保持槽重，缩短装炉时间和冶炼时间。对内部输出的各种产品的配料进行优化，其主要的理论依据是满足工艺要求，满足操纵要求，保证每个料槽的本钱最低。 １．有关情况分析： （1）根据鞍钢现行转炉炉口直径的大小，槽子外形为一端成斜开口形长方体,其体积为6.75立方米。从工艺上实践表明：若一个料槽中全部装进重型废钢，比如切头，在进炉装料时极易砸坏炉底，若料槽中全部装轻薄料，则需多加几次废钢料，这样将延长加料时间，直接影响冶炼周期，同时发生烧损，将降低产量。根据生产上的实践，槽重保持在１４吨最为合适。 (2)装料时，不同品种的槽料废钢铁因其堆积密度和单位本钱不同而影响槽重和槽料本钱③. 单纯从进步槽重的角度分析，装槽时应多加进堆积密度高的废钢铁，单纯从降低槽料本钱角度考虑，装料时应多加进单位本钱低的废钢铁，这正是本配料模型所要解决的题目之一。 (3)由于内供各种资源的需求量及资源存量情况的存在，把98年废钢铁资源量按12个月均匀得出月均资源情况. 2.输出配料模型的建立 (1)确定决策变量 根据各种内供输出原料的情况，确定以下１４个变量X1，X2,……X14,分别代表料槽中切头、废模、废锭、剪切废钢、重型废钢、中型废钢、轻型废钢、普通包块、碎钢霄、废铁、杂铁、唐麻铁、爆破渣钢、挑选渣钢的投量。（单位为吨） (2)确定目标函数 优化料槽中配料实质上是解决了槽重与本钱间题目，也就是要在保证槽重和工艺要求的条件下，使槽料本钱最低。槽料本钱是各类装槽废钢铁与其单位本钱乘积之和，即： n MinZ=ΣcjXj(j=1, ……n) j=1 (3)约束条件的确定 ① 料槽单重约束。由于生产工艺上的要求，计划料槽单重为C1吨／槽，所以有， X1 X2…… Xj≥C1 ② 料槽容积约束。料槽容积为C2立方米，装槽时，不应超过其容积，所以有， n Σ 1/rjXj≤C2(j=1, ……n) j=1 ③ 资源量约束。每个 料槽中的资源量: 0 ≤ Xi≤Bj(j=1, ……n) ２.２安全库存模型③的建立 ２.２.１安全库存弹性控制模型产生的理论依据 本文中，弹性定义为：弹性就是某一特征在一定时期的实际结果相当于其理想水准（亦称均衡标准）的变动程度或波动幅度。在我国的大多数企业中，企业的生产供给活动大多存在着这种弹性，但由于这些企业弹性的非均衡生产供给规律在不同年度及不同的月份的纵横时间中，其数目表现大小不等而又杂乱无章，而在物料治理中常流于盲目和简单化。因此，引用物理学中的“弹性”概念来构造存储弹性控制模型就更是具有必要性和现实性。其理论上的依据是： 1.企业的生产经营活动是一个相互影响相互制约的有机系统组合。就物料治理而言，它的公道运行机制应是：“生产取决于市场（销售），供给服从生产，存储确保供给，采购依据存储。”因此，在产品营销正常情况下，物料的供给、存储、采购经营活动必须相应地服从生产的弹性，使产、供、销三个环节紧密衔接，协调平衡。 2.企业在近期或将来生产经营诸要素可能有所发展，但相对于现有基础及治理方式来说相对稳定，一般不会出现异变。同时由于供给与生产密切相关而在数目上表现为正比例关系，生产规律必然代表供给规律，反过来供给规律又在很大程度上反映出生产规律。因此，可以运用有关生产或供给的近期历史统计资料，分析回结出企业呈弹性的非均衡生产（供给）规律，在结合近期将来可能出现影响的有关因素予以修正评测，则可比较正确预见近期未来生产供给的弹性态势，据此规划物料存贮弹性控制纲领，并在实施控制过程中不断及时修正完善。 ２.２．２安全贮存弹性控制模型的建立 存贮弹性控制模型的逻辑思路可表述为： 猜测生产供给动态→确定公道存贮水平→控制收进（购进）调节存贮。 它的基本思路是“以销定产，以产定供，以供定贮，以贮定收”和“对照目标，定期检查，分析症结，控制关键。”具体过程如下： １.某月供给弹性系数，反映该月实际供给量较月均衡供给量的波动幅度。可这样计算： 　　 月均衡供给量＝全年实际供给量／１２ 　　 某月供给弹性系数＝该月实际供给量／月均衡供给量 ２.某月猜测供给弹性系数是根据近期三年同月历史统计资料分析整理里求得的一个猜测值。在具体求值中，为了消除偏差使猜测值更加正确，采用加权均匀判定法，即： 在三个预分析数值（供给弹性系数）X1,X2,X3,满足关系式X1≤X3≤X2或X2≤X3≤X1且∣X3-X2∣≤∣X3-X1∣,也就是说，若X3为中间值，X2与X3偏近，X1与X3偏远，在进行猜测时，视X3为正常数值，X2为较正常数值，X1为非正常数值，那么对X3加权６／１２，X2加权4/12，X1加权2/12，由于根据历史经验，一年中通常有六个月正常生产，4个月为较正常，2个月为非正常，所以有： 某月猜测供给弹性系数＝同月正常弹性系数×６／１２＋同月较正常弹性系数×４／１２＋同月非正常弹性系数×２／１２ ３.确定某月计划供给量 　　 根据年度计划产量、物耗水平和生产供给弹性分布来计算，有 　　 月均衡计划供给量＝全年计划供给量／１２ 某月计划供给量＝月均衡计划供给量×该月猜测供给弹性系数 4.某月猜测弹性偏差系实际供给量与计划供给量的离差，它反过来验证某个存贮系统猜测及规划的正确度与优化率，也是修正存贮控制目标和依据之一。 某种猜测弹性偏差＝（该月实际供给量／该月计划供给量－１）×100％ 　　　　　＝该月计划供给执行偏差量／该月计划供给量×１００％ 5.确定某月末库存量定额 某月期末库存量定额系根据近期社会资源状况、交通运输条件等到货保障与及时程度，以及为补给该月后的短期计划供给量而定。其可按此公式计算： n Y=∑Xi(I=1,2,……n) I=1 其中，Y为某月末库存量定额；n表示公道存贮周转天数；Xi表示本月之后第i天的计划供给量。 确定期末库存定额作为存贮标准有两层意义，一是实际库存量超过定额过大时表明出现了超库存积存；而当远远低于定额时，则表明潜伏着待料停工的危险。因此，在施行控制过程中，应想法使实际存量趋近于库存量定额，两者相差不能太大。与传统的库存量定额方法相比，此办法更能贴近实际状况。 6.确定计划收进量、计划购进量 为了弥补调节存贮量，使供、贮、收三环节协调平衡而确定的总收进量。 某月计划收进总量＝该月期末库存量定额＋该月计划供给量—上月期末库存量定额 一般来说，计划收进总量来源于三个渠道，即来自企业外部的购进量。所以在生产和非生产回收的计划量已经确定之下，为补足计划收进总量的差量部分而求得的购进控制期量。 某月计划购进量＝该月计划收进量－（该月计划生产回收量＋该月计划非生产回收量） 在此式中，计划生产回收量可依据成材率计算出；计划非生产回收量具有间发性和非规律性，可依据经验估计。 7.计划购进量的调整 此过程是一种前馈控制，以便及时纠正偏差，避免偏差积累成患而整个存贮控制奏效的关键改进措施定量化。 某月初调整计划购进量＝该月计划购进量±上月期末库存量定额执行增减差量 若计算值为负时，表明现有存量逾额存贮过大，为使存量降至正常水平，故月初调整计划购进量为０。 综上１至７过程就是安全存贮的弹性控制模型。