动态协同需求预测（共7篇）
动态协同需求预测 篇1
1 引言
传统供应链的实体之间各自为政, 缺乏信息共享和沟通, 增加了需求预测的难度, 导致牛鞭效应。目前, 大部分的需求预测是针对单级供应链的, 而且需求预测的各种方法主要是针对历史数据作以统计分析, 不具有实时性和系统性。由于供应链需求预测具有跨越组织和时空的特殊性, 从系统工程的角度实现有效的动态协同需求预测已经成为供应链管理的关键性问题。
本文以Agent为基本建模元素, 采用Petri网描述Agent内部的行为规则, 构建基于着色时间Petri网和Agent的零售供应链动态协同需求预测模型。利用Petri网的颜色参量描述零售供应链不同业务的状态, 利用Petri网的时间参量描述配送和生产过程中出现的时延, 从宏观层面描述零售供应链不同节点企业之间的交互作用, 实现了具有时延和随机并发性的零售供应链动态协同需求预测方法, 为零售供应链多级库存实时控制决策提供理论支持。
2 动态协同需求预测Agent联邦
本文把连锁零售供应链的各个复杂组成单元抽象为智能主体, 采用智能Agent模型进行描述, 并建立了基于联合意向的动态协同需求预测Agent联邦, 多个Agent的交互协同运作遵循一定的规则。Agent即具有个体思考理性, 也具有团体思考理性, 每一个Agent的行为决策都是在整个零售供应链大环境规则的约束下做出的, 都是以整合零售供应链的全局资源, 提升零售供应链的竞争力, 预测供应链运作模式下多级库存需求水平为目的的。
2.1 Agent联邦的角色划分
在建立动态协同需求预测Agent联邦系统时, 需要划分各个Agent角色, 分配其不同的功能, 分析A-gent与各个业务模块的关系, 总结Agent承担的不同工作和需要完成的任务。在整个零售供应链中, 按照不同的业务以及节点功能, 可以分成两类Agent角色:一类是在供应链各个节点单位或是部门承担管理工作的管理角色Agent, 一类是在供应链系统运行过程中承担具体实施工作的执行角色Agent。这两类Agent通过交互和协同运作, 共同完成零售供应链动态协同需求预测工作。
根据零售供应链运作流程的特点, 将动态协同需求预测Agent联邦系统划分为连锁分店管理Agent、配送中心管理Agent、分销物流中心管理Agent、供应管理Agent四种管理Agent, 以及订单执行Agent、配送执行Agent、盘点库存执行Agent、生产执行Agent四种执行Agent。
2.2 Agent联邦的角色Agent模型
根据动态协同需求预测Agent联邦系统中管理Agent和执行Agent完成的功能设计角色Agent模型, 本文以配送中心管理Agent模型设计为例。
配送中心是在零售供应链中接受并处理位于物流链末端的运营活动, 包括多品种货物的分拣、包装、装卸、流通加工等最后配送的一系列活动。配送中心可以看作一个相当大的仓库加货运站的场所, 不过位于供应链的末端位置, 收到并存储大量的货物, 但发出配送的货物却是小批量、多品种、多批次的。在传统物流系统中, 处理这样的货物是难以保证效率的, 但是配送中心的效率对整个供应链系统的效率有着决定性的影响。虽然配送中心也有相关的信息交流、交易活动等等, 但是配送却是主要功能的核心业务, 其他都是辅助完成配送的业务, 配送中心管理Agent模型如图1所示。
由图1可以看出, 在配送中心管理Agent的职能中涉及到了管理、预测、决策和配送等一些运营管理的规则。Agent的传感模块会收到来自连锁分店的订货信息, 这时配送中心管理Agent第一时间是处理配送业务, 因此在知识模块中对于这一部分的处理是比其他Agent更迅速, 而且配送中心所处理的业务是大批量进货, 小批量、多批次送货, 因此在知识模块中的订货规则也会体现出与众不同之处。
在感知模块中, Agent会提取一些区域库存信息, 以便知识模块可以根据这些信息和传感信息进行合理的判断、预测并且决策。传感模块也与系统中一些其他功能Agent相连, 可以向分销物流中心管理Agent发布订货请求信息, 向连锁分店管理Agent发布配送请求信息。
3 Agent联邦着色时间Petri网模型
零售供应链动态协同需求预测系统是通过多个Agent一系列的动作和状态改变来完成系统功能的。而Petri网系统的运行是通过激发变迁元素实现状态改变, 变迁元素的激发导致其前置元素和后置元素条件变化。Petri网理论适合描述实时分布式系统中的并发、同步、异步、资源竞争与协调等过程。因此, 本文采用着色时间Petri网来描述零售供应链动态协同需求预测系统中Agent的内部行为规则, 实现实时环境下多Agent系统的动态分析。
3.1 Agent联邦着色时间Petri网理论
定义 (着色时间Petri网系统) 一个八元组Petri网系统为着色时间Petri网系统, 其充分必要条件是:
(1) PN= (P, T, F) 为有向网, 称为的基网。
(2) C:P∪T→ρ (D) , 颜色集C的幂集合为ρ (D) , 当且仅当时, C (p) 为所有库所托肯颜色集, C (t) 为所有变迁发生颜色集。
(4) M0称为∑的初始标识, M0:P→DMS, 满足条件为:M0 (p) ∈C (p) MS, 即M0 (p) 是p的托肯颜色集合上的多重集。
(5) TF为时间函数, TF:T→N0且, TF (t) 是变迁t发生 (触发) 的延迟时间。
3.2 角色Agent着色时间Petri网模型
对多Agent系统进行准确的描述和分析是保证多Agent系统顺利运行的关键。将Agent动作分为内部动作和外部动作, Agent内部动作通过Petri网模型进行描述。多Agent系统运行伴随着系统状态的不断改变, 通过多Agent系统中动作的改变来实现状态之间的转变, 这是利用Petri网对多Agent系统进行描述和分析的主要原因。根据零售供应链动态协同需求预测系统的特点, 建立Agent联邦着色时间Petri网模型, 利用Petri网的颜色参量描述不同业务的状态等, 利用Petri网的时间参量描述配送和生产过程中出现的时延。
本文以配送中心管理Agent着色时间Petri网模型设计为例, 分析角色Agent着色时间Petri网模型的构建原理。
位于连锁分店上级的配送中心随时等待接收订单, 当收到连锁分店下达的订货信息时, 会第一时间查看现有库存是否能够满足订单需求, 如果满足就可以立即履行订单, 开始发货配送;如果现有库存不能立即满足订单需要, 就需要向供应链上一级单位下订单, 并等待上级的配送, 因此除供应链两端的节点单位外, 处于供应链中游的节点单位都会涉及到两种配送业务。配送中心管理Agent着色时间Petri网模型, 以及模型中用到的参数符号定义和说明如图2与表1所示。
其中, f21:D→DCI, 根据颜色集 (S1, S2, S3, S4) 得到配送中心库存当前情况, 定义:
f22:DCd→DCT, 根据变迁颜色得到配送中心等待收货的状态, 定义:
3.3 管理Agent系统着色时间Petri网模型
分析零售供应链的业务流程, 并采用多Agent系统的开放式建模模式, 建立零售供应链动态协同需求预测管理Agent系统的着色时间Petri网模型如图3所示。
4 仿真研究
4.1 动态协同需求预测仿真模型
本文采用着色时间Petri网对多Agent的交互协同机制进行描述。从微观角度描述Agent的行为方式, Agent在协同交互过程中的每个通信序列和通信的处理行为都是由着色时间Petri网进行描述的。从宏观角度由着色时间Petri网描述零售供应链动态协同需求预测系统中多Agent的会话过程, 即系统中管理Agent和执行Agent间进行通信与协同运作的过程。当系统收到来自市场的顾客需求信息时, 系统将信息发送到管理Agent处, 接收到新信息的管理Agent启动会话, 开始分析和执行信息。管理Agent按照收到的不同信息做出不同的决策行为, 并且向相应的执行Agent发送执行任务信息, 执行Agent完成任务并通知管理Agent执行结果。零售供应链动态协同需求预测系统利用着色时间Petri网描述Agent的不同状态, 并且以不同的颜色来区分, 变迁则表示状态的转移过程, 对消息的处理过程, 还有个别情况时会用一段时间来表示生产和配送的执行时延。一个交互会话行为可能会出现, 由一个管理Agent发起, 多个参与者协同处理的情况。但管理Agent会按一定优先顺序依次发出通信信息, 因此在多Agent环境下着色时间Petri网模型不会出现冲突或死锁的情况。
基于着色时间Petri网和Agent的零售供应链动态协同需求预测仿真模型如图4所示。
图4中每一个小圈都是一个Agent, 零售供应链动态协同需求预测仿真模型是由多个Agent组合而成的, 蓝色圈内是四个管理Agent, 而橙色圈中是四个执行Agent。这些Agent以特定的协同机制和固定的交互模式, 完成零售供应链动态协同需求预测仿真任务。
4.2 实验结果与分析
本文设定了某零售供应链从连锁分店到工厂的初始状态进行模型验证, 设定订货周期与盘库周期不同的情况下进行仿真实验, 实验结果如图5所示。
图5 (a) 中是零售供应链各级库存和实时库存需求预测值状态的变化情况, 深蓝色的实线表示连锁分店库存变化, 绿色实线表示配送中心库存变化, 红色实线表示分销物流中心库存变化, 蓝绿色实线表示工厂库存变化, 相应颜色的虚线表示各Agent的实时库存需求预测值变化。图5 (b) - (e) 将图5 (a) 分解, 分别表示连锁分店、配送中心、分销物流中心和工厂的库存与实时库存需求预测值变化情况。在图5 (b) 中, 可以看到连锁分店的库存变化情况, 红色虚线表示实时库存需求预测值变化, 在设有盘库检测、时时补充库存情况下, 连锁分店会根据预测的需求信息和库存量立即订货, 并且将这种需求逐渐向上游传递。在第一次需求到来时, 连锁分店自身可以满足, 在第二次需求到来时, 配送中心可以满足, 第三次需求到来时, 是由分销物流中心配货满足的, 在第四次需求到来时, 将这种需求传递到了工厂, 由工厂启动生产商品和库存来满足。这是极端的例子, 只是用于说明零售供应链动态协同需求预测仿真模型是如何模拟运行的, 并且各个Agent是如何应对系统变化的。
5 结语
本文针对零售供应链动态协同需求预测的实时性和系统性特殊要求, 利用Agent技术和形式化建模工具Petri网对零售供应链动态协同需求预测系统进行建模。把零售供应链动态协同需求预测系统抽象定义为多Agent系统, 通过对基本Petri网进行时间和颜色集的扩展, 实现了对Agent联邦系统中Agent的内部结构描述, 以及对管理Agent和执行Agent之间协同交互的动态描述。结合某零售供应链的相关数据进行建模与仿真实验, 仿真实验结果表明该动态协同需求预测模型能够精确地计算出零售供应链多主体的库存状态变化规则和库存需求预测值的变化规则, 以及相互之间的关系, 从而为具有时延和随机并发性的供应链运作模式下多级库存管理和实时控制策略制定提供参考和借鉴。
摘要：从系统工程的角度定量研究供应链运作模式下多级库存需求水平的预测问题。针对零售供应链系统中事件具有时延和随机并发性的特点, 建立了一种基于着色时间Petri网和Agent的零售供应链动态协同需求预测模型。分析了零售供应链中零售企业、分销商和供应商三者各自的实时库存需求预测量及其相互关系。最后以某零售供应链的相关数据对预测模型进行了验证, 仿真结果表明, 该预测模型可以协调供应链中的各个系统要素, 实现动态协同需求预测和信息共享, 从而能够为连锁零售供应链多级库存实时控制决策提供参考。
关键词：零售供应链,动态协同需求预测,着色时间Petri网,多Agent系统
动态协同需求预测 篇2
报表在信息处理系统中十分重要, 在许多情况下, 用户除了希望一些格式固定的基本报表外, 还需要动态地修改报表格式制作特殊格式报表[1]。结合实际案例, 介绍了一种采用C#协同Excel实现特殊报表制作的方法, 以供读者参考, 该方法实现简单、高效可行, 便于在信息处理系统中制作和修改报表以提高系统开发的效率。
2 案例简介
为了实现病人及健康检查人员 (以下统称“就诊者”) 满意度的调查和反馈, 需要开发一套就诊者满意度信息处理系统, 笔者有幸负责了这一项目的实施工作。此项工作的大体流程是:单位成立专门的就诊者满意度管理部门, 负责制定相关制度及设计满意度调查表, 目前所用的调查表将不同部门的工作分项, 每项用百分制的分数代表就诊者满意度, 满意度调查人员与接受不同部门服务的就诊者进行交流并将相应的分数填写入调查表, 调查完毕后以各部门为单位将调查表结果录入信息系统, 结果录入完毕后经系统处理生成报表, 然后反馈到相关人员进行总结, 好的地方继续保持, 不足的加以改进。
此系统一个主要的工作是报表的制作, 按就诊者的需求共有8个报表, 在此仅选其中一个作为范例, 此报表的格式具体要求有, 标题字体为宋体、字号为14号、字形为加粗, 其他行列字体为宋体、字号为12号, 对90以下的分数以斜体、红色显示, 且背景色为黄色。用户提供的报表样式如图1所示。
用户对报表的需求比一般报表特殊, 经过分析, 很自然地联想到使用Excel来满足以上格式的要求, 因Excel简单易用, 用户较易接受。
3 程序设计、调试和运行环境
(1) 操作系统:微软视窗XP专业版2002 SP3。
(2) 开发工具:微软Visual C#2008速成版SP1。
(3) 数据库管理系统:微软SQL Server 2005速成版。
(4) 运行环境:微软.NET Framework3.5 SP1。
(5) 其他:微软Office 2003办公套件。
4 实现过程
在此省略了系统登录、信息录入等模块的开发过程, 只进行报表制作过程的介绍。
经过分析和设计, 本系统报表制作的实现方法如下:
通过在Excel中设置好报表的格式作为模板, 在系统中通过调用COM组件调用Excel将数据导入到Excel模板中即可得到所需格式的报表。COM即组件对象模型, 是一种面向对象的中间件技术, 其核心思想是通过定义软件中可重用的部分, 达到代码重用的目的, COM组件通常是Win32动态链接库或可执行文件, 可给操作系统、应用程序等提供服务[2]。
具体实现步骤如下:
(1) 启动微软Visual C#2008速成版。
(2) 建立项目。在菜单栏依次选择:“文件”—“新建项目”—“Windows窗体应用程序”, 在名称栏中录入项目名称:Demo, 点击确定按钮或按键盘回车键确定;在菜单栏依次选择:“文件”—“全部保存”, 在“保存项目”对话框“位置”栏选择适当的存储路径, 并在“名称”栏及“解决方案名称”栏输入相应的名称, 点击“保存”按钮完成对项目的保存操作。
(3) 设置报表界面。项目建立完成后默认带有一个窗体Form1, 鼠标右键点击Form1, 选择属性, 将“Font”属性修改为“宋体, 12pt”设置窗体上控件文字的字体和大小, 将“Size”属性修改为“1027, 768”, 设置窗体大小为“1024×768”, 将“StartPosition”属性修改为“CenterScreen”, 设置系统运行时窗体的起始位置为屏幕居中, 将“Text”属性修改为“报表案例演示”设置窗体名称。
(4) 添加控件并设置格式。
1) 在菜单栏依次选择:“视图”—“工具箱”—“公共控件”、通过鼠标拖曳依次在窗体适当位置添加一个Label控件, 一个ComboBox控件和两个Button控件, 鼠标右键分别点击各控件, 在“属性”面板中进行设置, 修改Label控件、两个Button控件的“Text”值为“报表类型”、“确定”、“导出到Excel”设置显示的文字, 并修改两个Button控件的“AutoSize”属性值为“True”, 设置控件自动调整自身的大小以适应其内容的大小, 修改ComboBox控件的“Items”值, 输入“报表类型一”, 读者可根据实际情况分行输入多个值;
2) 在菜单栏依次选择:“视图”—“工具箱”—“数据”, 通过鼠标拖曳在窗体适当位置添加一个DataGridView控件, 鼠标右键点击该控件, 修改其“BackgroundColor”值为“ActiveCaptionText”, 设置其背景色为白色, 修改修改其“Size”值为“992, 568”, 修改其“AutoSizeColumnsMode”值为“AllCells”, 设置其可见列的自动调整大小模式为根据所有单元格内容进行调整;
3) 对窗体中的控件进行格式设置, 通过鼠标拖动和选择菜单栏的“格式”—“对齐”中的各种对齐方式, 设置各控件的格式以保持界面整洁美观, 以获得较好的用户体验。最终界面如图2所示。
(5) 在项目中引用Excel COM组件。在菜单栏依次选择:“视图”—“解决方案资源管理器”, 鼠标右键点击“引用”, 依次选择“添加引用”—“COM”—“Microsoft Excel 11.0 Objec Library” (注意:安装了微软Office 2003办公套件后才可看到此选项) —“确定”, 即可完成对Excel COM组件的引用, 以便在系统运行时调用Excel模板;
(6) 建立Excel模板。运行Excel, 对Sheet1进行如下操作:按下鼠标左键拖动, 选中第1行的前10列 (此报表共10列) 进行“合并及居中”操作, 输入“报表标题”, 将字体设置为宋体, 字号设置为14号, 字形设置为加粗, 在第2行各列分别输入图1中个列文字或任意文字作为表头, 选中第3、4行的前十列将字体设置为宋体, 字号设置为12号, 字形设置为加粗, 选中第5行到600行 (读者可根据实际情况决定行数) , 选择适当调整各列宽度, 至此完成一个模板格式的设置。以上输入的文字只是为了进行预览方便格式的设置, 可清空, 也可保留, 通过编写代码在导出数据时可对文字进行覆盖;
(7) 数据准备。案例提供了所用数据库的备份文件, 读者可进行还原, 具体步骤省略。案例中有一个数据表, 其中的数据在实际环境中是通过视图实现汇总的, 详细的SQL (结构化查询语句) 在此省略, 请读者根据项目的具体情况编写语句。
(8) 代码编写。
1) “确定”按钮的作用是通过将SQL Server数据库中表的数据绑定到DataGridView控件中显示, 并实现排名, 为实现SQL Server数据库的绑定, 要用到SQLClient数据提供者[3], 需引用“System.Data.SqlClient”命名空间, 操作步骤如下:
在菜单栏中选择:“视图”—“解决方案资源管理器”, 鼠标右键选择“Form1”———“查看代码”, 在编辑界面中“namespace Demo”一行之上添加以下代码:
确定按钮的代码如下:
2) “导出到Excel”按钮的作用是打开Excel模板并将报表中的数据导出到模板中, 代码如下:
(9) 动态修改报表格式。导出的报表为Excel电子表格, 用户可根据实际情况对其格式进行任意的修改, 操作简单方便。
5 效果
此方法简单高效, 实现了8个报表的快速制作, 满足了用户的需求。
6 结语
介绍了一种利用C#结合Excel实现报表制作方法, 便于信息处理系统中制作和修改报表, 提高了系统开发的效率。
摘要：为满足用户能够在系统中动态地修改报表格式, 制作特殊格式报表的需求, 采用C#协同Excel实现动态特殊格式报表的制作, 简单、高效, 提高了系统开发的效率。
关键词：C#,Excel,报表,特殊格式,动态
参考文献
[1]刘政敏, 王洁.基于XML、Ajax、Web Service技术的复杂报表生成系统.计算机时代, 2009, 3:54.
[2]潘恒.中间件技术——COM组件的探究.科协论坛, 2011, 4:61.
协同预测理论与方法综述 篇3
CPFR是供应链管理中一个热门的研究问题。如何利用协同合作所获得的实时信息来进行预测, 减少不确定性因素的影响, 提高预测的准确性, 以尽可能降低库存成本, 是企业目前以至未来所追求的目标。CPFR强调零售商与供应商共同合作建立一个供应链的预测方式, 协同预测是CPFR中极为重要的一部分, 它又分为销售预测与订单预测。销售预测着重在市场需求部分的预测;订单预测则是依据销售数据、库存状况和生产因素来做实际订单预测。
一、CPFR的研究现状
国内对于CPFR的研究较之国外要少, 起步相对晚。文献[1]认为, CPFR是一种想要扩张的供应链, 使之成为需求导向 (De ma nd-Drive n) 的理念。CPFR为一连串的企业流程所组成, 而一连串的流程是由供应链中互相合作的交易伙伴共同拟定的企业目标及方法、共同发展联合销售及作业性规划与电子化的整合, 以及更新销售预测及补货计划。CPFR也是供应链合作的应用实务, 使合作伙伴运用互联网分享预测结果的信息, 借此减少供应链的库存成本, 并增加商品的可利用率。CPFR主要强调的是零售商与供应商共同合作建立一个供应链的预测方式, 并分享信息与分担风险。文献[2]对CPFR的定义为正式规范两个企业伙伴间的处理流程, 双方需先同意接受协同合作计划和预测, 监控全程直至补货之间的运作是否成功, 然后确认异常状况, 最后采取可行方案加以解决。
文献[3]认为, CPFR系统是一个以网络为基础标准, 利用联合预测, 以提升卖方管理库存及持续再补货效果的网络信息系统。借由CPFR, 不同供应链成员利用电子方式交换一系列的意见及支持信息, 包括过去销售趋势、排定的促销活动和预测等资料。文献[4]认为, CPFR可降低供应链的成本、迅速且实时面对市场变化, 并可以提升伙伴间的合作发展。就整体而言, 可从三方面探讨CPFR所带来的效益:在存货方面, 由于CPFR提高了产品销售的精准度, 因此可降低存货;在生产效率方面, 由于进行CPFR规划时, 必须先了解市场对产品的喜好程度与产品生命周期, 因此能提高生产的效率, 以最准确的数量响应市场;在收益方面, 透过信息共享而发展出的联合计划, 对销售与订单量的预测将比传统的预测方式更贴近市场需求, 因此既可以减少无谓的浪费, 又能生产出顾客需要的产品, 带来收益的提升。
二、ARIMA与神经网络预测模型研究现状
也有学者分别运用ARIMA模型和神经网络进行需求预测。文献[5]研究了两级供应链中ARIMA (0, 1, 1) 需求模型下信息共享的价值, 并对其结果进行评价;文献[6]介绍了ARMA模型的基本原理, 并且分析了ARMA模型在市场需求预测中的不足, 进行了改进;文献[7]为对不确定的市场需求进行预测, 运用SAS系统中的时间序列预测系统, 整合自回归移动平均模型 (ARIMA) , 对产品销售的时间序列数据进行了预测;文献[8]从ARIMA (0, 1, q) 需求模式下一个供应商和一个零售商组成的两节点两阶段供应链系统出发, 详细推导了牛鞭效应的量化过程, 并在此基础上分析了参数q和提前期对牛鞭效应的影响。文献[9]对多层感知型神经网络进行了研究, 并用进化策略法对其改进, 将其用于区域物流的需求预测, 取得了一定的成果;文献[10]运用遗传算法对供应链上的需求进行了预测, 得出了该方法在很大程度上提高了预测的精度。
三、结束语
通过对以上文献的综述分析, CPFR条件下的协同预测仍存在着一下特点:
(1) 信息在供应链管理和CPFR的重要性, 当今信息技术飞速发展, 信息共享有了很好的平台, 利用历史信息进行需求预测不可或缺。
(2) 在供应链需求预测领域, 预测多是在企业内部进行, 而管理的目标是双赢, 协同预测已成为CPFR的关键环节。
(3) 供应链的需求多呈现不确定性, 各个模型有其自身的适用条件, 这就需要根据具体情况选择多种适合的互补模型进行预测。
参考文献
[1]吴志忠.建构一个具有CPFR流程特性之企业间商务电子交易市集平台的模式[D].国立政治大学, 2000.
[3]但斌, 张旭梅.基于CPFR的供应链合作关系[J].工业工程与管理, 2000, 6 (1) :28-30.
[4]廖嘉伟.前导性协同预测架构与实施系统之研究[D].东海大学工业工程与经营资讯研究所硕士论文, 2003.
[5]张钦, 达庆利, 沈厚才.在ARIMA (0, 1, 1) 需求下的牛鞭效应与信息共享的评价[J], 中国管理科学, 2001, 12 (9) :0001-0006.
[6]郭大宁, 王磊, 陈成.利用改进的ARMA模型来预测供应链中的需求[J].物流科技, 2004, 09:0060-03.
[7]李勇, 吴宝亮, 但斌.基于乘积ARIMA模型的产品不确定性需求预测[J].系统工程与电子技术, 2005, 01:0060-03.
[8]朱顺泉.ARIMA模型下的牛鞭效应与信息共享价值研究[J].统计与信息论坛, 2006, 06:0031-06.
[9]后锐, 张毕西.基于MLP神经网络的区域物流需求预测方法及其应用[J].系统工程理论与实践, 2005, 12 (12) :0043-0047.
动态协同需求预测 篇4
1 研究理论基础和模型设定
产业集群与城市化属于两个具有不同的行为特征和网络结构的系统,是一种典型的相互影响、相互作用的耦合系统,产业集群系统与城市化系统通过各自的耦合元素产生相互作用、彼此影响的现象。协调度模型是评价系统协调发展的核心,在以往的研究中有曾珍香(2000)、陈长杰(2004)等构建了隶属函数协调度模型;孙见荆(1996)等构建了灰色系统模型;廖重斌(1999)等推导出离差系数最小化协调度模型;柯健(2005)等利用数据包络分析(DEA)工具对系统协调发展进行了定量评价;王金南(2006)等提出了资源环境基尼系数协调度。根据上述分析,构建产业技术创新与产业成长耦合协调度模型,其目的是测度出产业技术创新与产业成长之间的耦合协调效应。
1.1 灰色关联度模型构建
灰色关联度分析的目的是通过一定方法揭示复杂因素间的主要关系,找出影响目标值的重要因素,使各因素间的“灰”色关系清晰化,其基本的思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判断其联系是否紧密,其核心概念是关联度。
设有n个被评价对象,每个被评价对象有p个指标,即
用灰色关联度分析法进行综合评价的具体步骤如下:
(1)确定参考序列。根据各个评价指标的经济含义,在n个被评价对象中选取出各项指标的最优值组成参考序列,即
(2)无量纲化。在进行无量纲化之前先进行指标正向化,由于各个指标的量纲和数量级别不同,需要对各个指标进行无量纲化处理。采用阈值法直线型无量纲化。公式为:
(3)计算关联系数。
第一步,计算各评价对象与最优参考序列间的绝对差序列。
第三步,计算关联系数。关联系数的计算公式为:
(4)计算关联度。计算公式为
1.2 耦合协调度模型构建
根据廖重斌(1999)等推导出离差系数最小化协调度模型,产业集群与城市化两个系统之间的耦合协调不仅仅要求其本身的综合值要大,还要求它们之间的离差系数(Cv)较小,离差系数越小表示的耦合效应越大。计算公式如下:
因为,0≤Xi(t)≤1,0≤Yi(t)≤1,故Cv最小的充分条件就是
这里,我们定义耦合协调度为:
其中,Xi(t)和Yi(t)分别表示第i产业在t时刻产业集群系统与城市化系统的综合值。Di(t)为耦合协调度,Ci(t)为耦合度,Ti(t)为综合协调指数,α和β为系数,且α+β=l,α和β分别代表产业集群与城市化的贡献系数。在此产业集群与城市化表现同等重要,故α=β=0.5。
耦合协调度模型的本质是协调度实际上是一个相对值,反映并取决于系统实际状态与理想协凋状态的距离,协调度是该距离的函数(汤铃,李建平等,2010)。根据协调度模型的本质意义,要求所构建的协调度模型,能够有效地、直接地反映出系统实际状态与理想协调状态之间的距离,体现协调度本质意义。设定如表1的耦合协调效应等级(刘耀斌等,2005)。
2 实证分析
2.1 数据来源与研究方法
根据产业集群与城市化的耦合效应分析,参照国内外相关研究资料,选取指标建立产业集群与城市化耦合协评价体系如表2。相关统计数据均来源于《2008—2013年湖南省统计年鉴》、《2008—2013年全国城市统计年鉴》和湖南省统计信息网等。
2.2 指标体系权重计算
熵原本是一个热力学概念,它最先由申农C.E.Shannon引入信息论,称之为信息熵。现已在工程技术、社会经济等领域得到十分广泛的应用。熵权法是一种客观赋权方法。在具体使用过程中,熵权法根据各指标的变异程度,利用信息熵计算出各指标的熵权,再通过熵权对各指标的权重进行修正,从而得出较为客观的指标权重。
熵权法求各指标值权重的过程如下。
2.3 指标体系无量纲化计算
无量纲化用来解决各评价指标的实际值和各指标的评价值之间的差异,是一种通过数学变换来消除原始变量量纲影响的方法。目前常见的无量纲化处理方法主要有极值化、标准化、均值化以及标准差化方法。由于所选择的指标全部为正向化指标,故运用极值化方法对原始数据进行无量纲化处理,计算公式如下:
2.4 指标体系综合水平评价级耦合协调度计算
运用灰色关联度模型对指标体系进行计算,运用偶合协同度模型对综合得分进行计算,计算结果如表3。
2.5结果与分析
对湖南省各市州2008年和2010年产业集群与城市化偶合协同情况进行分析,具体如下。
(1)长株潭城市群。长株潭城市群是湖南省经济发展水平最高的区域,占本省经济总量比重较高。长株潭城市群一体化是中部六省城市中全国城市群建设的先行者,通过项目推动经济一体化,长株潭为其他城市群做了榜样,致力打造成为中部崛起的“引擎”。本文测度结果显示长株潭城市群在产业集群发展和城市化进程中的耦合协同关系得到很大的发展。长沙市的耦合协调度从2008年(0.9758,0.4606,0.6704)(耦合度Ci(t)在前,其次为综合协调指数Ci(t),最后为协调度Di(t),下同),发展到2013年的(0.9970,0.9277,0.9617)。株洲市的耦合协调度从2008年(0.9856,0.4398,0.6584),发展到2013年的(0.9993,0.9432,0.9708)。湘潭市的耦合协调度从2008年(0.9647,0.5621,0.7364)发展到2013年的(0.9991,0.7477,0.8644)。这表明长株潭城市群的耦合度近些年来发展水平较高,其变化并不是特别大,但是综合协调指数和协调度都有了较大的提高,长株潭城市群产业集群和城市化发展的偶合协同效应在不断优化。其主要原因是产业集群和城市化都得到了比较大的发展。
(2)湘北城市群。湘北城市群主要包括常德市和岳阳市。本文测度结果显示,湘北城市群在产业集群发展和城市化进程中的耦合协同关系得到很大的发展,但两个城市存在一定的差异。岳阳市的耦合协调度从2008年(0.9671,0.5048,0.6987),发展到2013年的(0.9885,0.8681,0.9264)。常德市的耦合协调度从2008年(0.9907,0.4509,0.6684),发展到2013年的(1.0000,0.9990,0.9995)。这表明湘北城市群的产业集群与城市化之间处于良好的耦合状态,二者实现了协同发展;岳阳市的产业集群与城市化的耦合度相比较常德市来看要低一些,究其原因在于岳阳市的产业集群和城市化发展的水平都要偏低,特别是城市化的发展不足。常德市近些年来在产业集群和城市化发展中取得了比较大的进步,特别是产业集群有了长足的发展。因此,常德市的耦合协同度要高于岳阳市,并且常德市的城市化发展有充足的产业。
(3)湘中城市群。湘中城市群主要包括邵阳市、娄底市和益阳市。湘中城市群的产业集群与城市化的发展表现出一定差异化。邵阳市的耦合协调度从2008年(0.9735,0.4680,0.6750),发展到2013年的(0.9988,0.8826,0.9389)。娄底市的耦合协调度从2008年(0.9897,0.4712,0.6829),发展到2013年的(0.9992,0.9386,0.9684)。益阳市的耦合协调度从2008年(0.9822,0.4425,0.6592),发展到2013年的(0.9998,0.9529,0.9761)。这表明邵阳市在产业集群和城市化发展的底子比较好,耦合协同度的提升并不高主要是由于城市化发展水平不足导致。益阳市和娄底市在产业集群和城市化发展的底子较差,但是近些年来两者的发展都取得了较大的提升,耦合协调发展也表现出较高的水平。
(4)湘南城市群。湘南城市群主要包括衡阳市、郴州市和永州市。衡阳市的耦合协调度从2008年(0.9944,0.4164,0.6434),发展到2013年的(0.9959,0.9174,0.9559)。郴州市的耦合协调度从2008年(0.9970,0.3962,0.6285),发展到2013年的(0.9999,0.9854,0.9926)。永州市的耦合协调度从2008年(0.9925,0.4254,0.6498),发展到2013年的(0.9902,0.8518,0.9184)。这表明湘南城市群产业集群与城市化的耦合协同度有了较大的提高。相比较而言衡阳市的产业集群发展和城市化建设近些年来并没有得到很大的提升,可能原因是由于基数较大,而发展不足。郴州市的产业集群发展并没有很大的提升,而城市化建设取得了一定的成就。永州市的产业集群和城市化建设的提升并不是很大,耦合效应却比较明显。
(5)湘西城市群。湘西城市群主要包括怀化市、张家界市和湘西自治州。湘西城市群是湖南省西部地区的城市,相对来说,其产业结构比较单一、经济发展水平较低。怀化市的耦合协调度从2008年(0.9844,0.4769,0.6852),发展到2013年的(0.9992,0.8959,0.9462)。张家界市的耦合协调度从2008年(0.9609,0.5474,0.7253),发展到2013年的(0.9734,0.7073,0.8297)。湘西自治州的耦合协调度从2008年(0.9986,0.7634,0.8731),发展到2013年的(0.9365,0.7071,0.8138)。这表明湘西城市群的产业集群与城市化协同发展有了一定的提升,但是,由于去产业结构单一,经济发展水平较低,制约了产业集群和城市化的协同发展。
通过对测度结果分析可以得出如下结论。一是近些年来,随着经济社会的发展,湖南省各个市、州的产业集群与城市化的耦合协同有了长足的发展,但是,从区域的角度看,耦合协调度有着明显的差异,长株潭城市群的产业集群和城市化都比较发达,其耦合水平也比较高,湘北、湘中、湘南城市群的产业集群和城市化发展水平居中,湘西城市群的产业发展和城市化发展水平较低。二是湖南省各个市、州产业集群与城市化不协调,突出表现在二者之间耦合效应强度偏低,产业集群与城市化之间不均衡。三是湖南省有些城市的产业集群得不到发展,或者有些城市群的城市化水平并没有太大的提升,导致产业集群与城市化的耦合过程中协调效应并没有发挥。
3 结语
从产业发展水平、城市建设与服务水平、人的发展程度和产城人三者互动程度等四个方面,构建湖南省产城融合发展评价指标体系,运用灰色关联度模型和耦合协调度模型对湖南省各个市、州2008年到2013年的产城融合度进行具体测度。主要结论如下。
(1)提质扩容是湖南省现阶段推进新型城镇化进程中实现“产城融合”的核心。提质就是以人为本,构建和谐社会,提升城市居民幸福指数;扩容就是创建生态城市,提升城市的承载力。产业集群追寻节约能源、减少浪费和生态发展,与提质扩容总体目标相吻合,是提质扩容的重要路径。
(2)城市化发展演变实际上是人口集聚和产业集聚的过程。城市的现代化动力已经由工业化单引擎向工业化与城市化的双引擎转变,它们之间存在一种密不可分的互动发展关系。产业发展是推动湖南省产城融合协同发展的第一动力引擎。产业发展水平的高低直接或间接决定了城市建设与服务水平和人的发展程度,是产城人三者互动发展的物质基础。
(3)人是城市的灵魂,是城市建设和产业发展的主要推动者,人的发展程度是产城融合的重要内容,也是影响产城融合度的重要因素之一。产城人互动是产城融合的基本保证。产城人互动融合是城市实现可持续发展的基本保证,是实现湖南省由要素驱动转为创新驱动的基本保证。
(4)地方政府要密切关注产业集群与城市化互动发生的条件和阶段性特征,有选择和有重点地推行产业集群培育战略和城市提质扩容推进战略,有效平衡市场选择机制和政策选择机制。
参考文献
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[7]熊勇清,等.战略性新兴产业与传统产业耦合发展研究[J].财经问题研究,2010(10).
动态协同需求预测 篇5
一、知识经济环境下供应链的定义及特征
供应链的概念从20世纪80年代提出到现在,虽然国内外很多学者在供应链的不同发展阶段都对其给出了不同的定义,但目前尚未形成一个统一的定义。在这些研究中,国内马士华教授的观点得到了普遍的认可。他认为供应链是指:围绕核心企业,通过对信息流、知识流、物流、资金流的控制,从采购原材料开始,制成中间产品以及最终产品,最后由销售网络把产品送到消费者手中的将供应商、制造商、分销商、零售商直到最终用户连成一个整体的功能网链结构模式。
该定义强调了供应链是一个网链结构,强调了组成成员间相互作用的行为,从而预示着知识经济环境下的供应链所应具有的一系列特征:复杂性、动态性、交叉性、集成性、组成成员间有必要进行协同合作以及面向客户需求。其中的动态性即指因企业战略和适应市场需求变化的需要以及其中节点企业需要动态地更新,使得供应链具有显著特征。与其他学者只提到物流、资金流、信息流的供应链定义不同,马士华教授关于供应链的定义中包括了对知识流的控制,这也是在当前知识经济环境下,新一代供应链管理者需要重点考虑的问题。
在该定义的基础上,基于知识的供应链运作模型如图1所示。
在此模型中信息流和知识流应该是相互独立的。因为信息经过汇总、分类、计算和筛选等处理过程的数据,只是一些客观记录。而知识是指信息通过使用者心智模式的诠释、思考及归纳等处理过程后所产生的一种直接采取行动的能力。由此可见,知识是凝聚着信息使用者智慧的、有价值的信息,包括原有信息和思考、归纳后产生的新信息。信息是知识的来源。
二、一般供应链环境下的采购模式
所谓采购,是指在市场经济条件下,在商品流通过程中,各企业及个人为获取商品而对获取商品的渠道、方式、质量、价格、时间等进行预测、抉择,把货币资金转化为商品的交易过程。
一般供应链环境下的采购模式如图2所示,其主要特点为:(1)采购以订单驱动,能比较及时地满足客户需求;(2)采购管理向供应管理转变;(3)采供双方开始向建立战略协同伙伴关系转变。
一般供应链环境下的采购模式显然与传统采购模式在采购方式、双方关系、信息利用等方面都有很大的不同,主要表现在:(1)由需求方主动型的完全基于库存采购转为供应方主动型的基于订单采购;(2)由对抗竞争转向建立长期战略协同的伙伴关系;(3)双方由信息保密转向信息共享;(4)由大批量少频次连续送货、需求方掌握库存转向小批量多频次连续送货、要求供应商掌握库存。一般供应链采购模式开始关注促进供应链整体战略实施及整体绩效的提高。
三、基于知识的动态协同供应链采购模式
基于知识的动态协同采购模式如图3。在该模型中,采购部门负责对整个采购过程进行组织、控制、协调,采购决策由采购部门牵头组建的跨部门跨组织的采购团队制定,采购团队是信息汇聚的核心,是企业内外知识与信息共享、交流、利用的平台,采购部门是企业与供应商之间联系的纽带。在制定采购决策之前,通过双方的知识共享、学习与交流,协同新产品开发;产品量产后,生产和技术部门通过企业内部的管理信息系统根据订单编制生产计划和物资需求计划。采供双方通过信息、知识交流协同预测、需求、计划与补货,采购部实现按需采购,供应商根据订单准时适地适质发货。货物库存、质量由供应商控制,库存信息、质量控制信息与知识、经验双方共享。这个模型主要突出了信息流和知识流在采购管理中的运用,以优化采购流程、降低库存,实现JIT及按需、协同采购,从而实现动态协同的采购模式,进而推动整个供应链的高效及优化,畅通的信息流和知识流是实现这个模型的关键。另外,建立跨部门跨企业采购团队,便于采购部门与企业内外相关部门在物料技术、质量等方面的交流也是模型运行的关键方面。
基于知识的动态协同供应链采购模式是在一般供应链采购模式基础上提出来的,是基于知识经济时代下供应链所日趋具有的知识作用加强、协同性、动态性特征显著的情形下提出来的。该模式除了具备一般供应链采购模式的特点外,还独具一些显著特点。
(一)基于知识的动态协同供应链采购模式的特点及实现方式
1.设立采购专家小组或采购决策团。采购专家小组或采购决策团比较适合大型制造型企业,采购决策通常由采购专家小组或采购决策团制定,对于中小企业可以在需要的时候组成跨部门的采购团队。
人是企业和供应链中的重要因素,采购专家小组或决策团的组织结构设计是建立新采购模式的基础。采购专家小组或采购决策团的成员通常是来自品质部门、财务部门、技术部门、采购部门经验丰富的人员,适当时候甚至需要外部供应商的参与,由企业最高管理者任命某高级管理者或由企业最高管理者担任决策团的决策最终裁定者,负责各部门成员意见的协调、综合和分析,所任命的某高级管理者应不属于任何部门。采购专家小组或采购决策团组织架构如图4所示。
设立采购专家小组或采购决策团的必要性体现在:首先,采购决策团是跨部门甚至跨企业的采购团队,组成成员包括来自质量、技术、财务、生产计划、采购,甚至供应商企业的负责人,有利于战略性采购决策的制定,使所采购的物料在质量、成本、后期再利用性、可回收性方面等有比较好的可接受性及实现性。其次,有利于知识在供应链中的有效流动,即在供应链中的传播、共享、创新和应用。采购专家小组或决策团的构建在组织架构上为知识共享提供了一个平台。采购方与供应商之间用以共享的知识可以分为隐性知识和显性知识。显性知识可以通过双方间统一规范的、定义的文字和编码来描述,通过各种文件传输就可以实现知识共享和传播。隐性知识通常包括组织知识和专业知识。专业知识主要指企业员工长期工作、学习积累形成的对本职工作有较高价值的知识。隐性知识通常是经验、价值观等难以编码化的知识,较难被掌握,是知识创新的重点,也是知识管理的难点。采购决策团平台的建立尤其有利于采供双方间隐性知识的获得、开发、传播、共享与应用,有利于促进知识由内隐——内隐,内隐——外显,外显——外显,外显——内隐的转化过程实现双方的知识创新。
2.动态性体现在实现按需采购。按需采购是当前的知识经济环境及供应链动态性的要求。知识经济环境下,随着人们知识水平、生活水平的提高,消费需求也日益复杂化、个性化,为满足需求,供应链呈现动态特征,为赢得竞争优势,供应链企业在满足需求的同时还要做到把满足需求的成本尽量控制在最小,这显然必须通过按需采购才能实现。无论从供应链成本管理的角度还是提高供应链对市场的整体反应速度方面,按需采购都具有重要意义。按需采购的运作也更有利于建立端到端的供应链流程体系,是新一代供应链战略的重要组成部分。
按需采购的实现方式包括:(1)在采购组织设计上,采购决策团或采购专家小组的设立构建了一个跨部门跨企业的交流平台,有利于采购人员与技术人员、计划人员、供应商进行很好地沟通,了解所需物料性能、需要量、可共性;(2)在企业间,通过采供双方的早期合作、相互参与产品设计,使得双方更清楚所需所供的物料和服务,从战略上实现按需采购;(3)在目前的知识经济环境下,市场信息趋于透明化,获得信息的手段多样化,采购人员能够做到及时、准确地把握市场物料供应信息,从而更有利于实现按需采购。
3.协同性将会更多地通过在与接受外包业务的供应商之间建立长期的战略伙伴关系来实现。为了集中企业的人力、物力、财力于企业的核心能力,以提高企业在行业内的竞争力,越来越多的企业趋向于把一些非核心业务外包出去,而这些非核心业务所涉及的产品和服务同样是企业整体产品或服务不可或缺的重要组成部分。因此,寻找合适的供应商并与之建立长期的战略协同伙伴关系是已经上升到战略层面的采购必须考虑的问题。
供应链协同是指供应链上的各节点企业,为实现供应链的整体目标而共同制订相关计划、实施策略和运作规则,并共同约定承担相应责任,使供应链各企业协调同步,各环节无缝对接。基于供应链协同的概念,未来的协同供应链采购在宏观上应体现为与关键的少数外包业务供应商建立长期战略协同伙伴关系。微观上则表现为与供应商协同产品开发、协同计划、预测等,在一定程度上实现知识共享和库存信息的共享。
采购协同性的实现方式包括:(1)与供应商之间建立基于计算机技术的共享信息平台,由供应商管理库存、与供应商共享库存信息以做到降低本企业库存,趋于实现零库存,且同时做到持续供货,实现对物料需求的快速反应。(2)借助高级的、基于互联网的工具来收集需求和供应的信息,与供应商协同计划、预测和补货,促进供应链中稳定货物的流动。
未来供应链管理战略中将以供应商、客户及合作伙伴为核心要素,与外包业务供应商之间的协同关系管理将是供应链管理的重中之重。
(二)基于知识的动态协同供应链采购模式与一般供应链采购模式的比较
两者的主要区别在于对知识及信息在采购管理中的运用,进而体现在对供应链整体战略及绩效的贡献不同。虽然目前的供应链体系设计比较关注采购、制造及配送等后端流程,但是也大多只是致力于在降低成本上取得成效。一般供应链环境下的采购模式也是如此,压低物料价格以节省成本的想法似乎还是那么根深蒂固,而其他一些隐性成本却常被忽视,譬如不能与供应商建立长期协同关系而频繁更换供应商带来的时间、人力成本,同种物料拥有多个供应商带来的供应商管理成本,与供应商缺乏有效的知识共享带来的产品质量、价格成本,及与供应商不能有效共享库存、需求信息造成的库存成本、物料断、缺的损失等等,从而使得一般供应链环境下的采购对整体供应链战略的贡献有限,而在日趋呈现动态协同特征的供应链环境下,基于与供应商之间的双向知识流动的、按需的、与关键的少数供应商建立战略协同的伙伴关系的、动态协同的采购模式才能更有利于实现供应链整体成本的降低及整体战略的实施,从而提高供应链的整体竞争力。
四、结语
动态、协同、重视运用知识资源是知识经济条件下市场环境对供应链的要求。供应链整体效益的实现是通过供、产、销三个基本活动实现的,各个组成活动均应采用相应的模式才能够促进供应链整体战略的实施和供应链整体的有效运行,采购作为供应链的源头环节是首先应被考虑的。笔者只是很浅显地提出了基于知识的动态协同供应链采购模式的可能性、实现性、必要性及其具备的显著特点,在实践中如何实施以及涉及的一些细节,譬如:如何促进供应商与制造商之间的知识共享与交流、知识共享程度的度量、供应商在新产品设计的哪个阶段参与进来更合适等都是值得企业采购管理实践探讨的问题。
摘要：在目前知识经济环境下,供应链呈现出基于知识的动态协同性特征,针对一般供应链采购模式的不足,研究并建立基于知识的动态协同的供应链采购新模式具有十分重要的意义。通过与一般供应链采购模式的比较,说明了该模式的特点和优势,强调了建立该模式的必要性。
动态协同需求预测 篇6
传统的制造系统采用自上而下的递进控制模式, 这种组织形式对生产过程的频繁调整和产品需求的动态变化反应迟缓, 从计划、调度和控制行为上看, 整个系统执行过程缺乏柔性, 个别环节的错误将导致整个系统的无法正常工作, 严重阻碍了JIT生产模式的实施。全球市场下, 迫切需要一种具有柔性良好、反应迅速和容错能力强的生产控制模式, 这种先进的控制模式既要兼顾到资源配置和资源成本, 同时要具备在一定成本效益优势情况下快速响应市场变化, 又具有自适应、自组织、自学习和自优化的能力。具体体现在以下三个主要方面:
①资源配置
人、材料和设备是制造过程中不可缺少的三种主要资源, 其中人是能动性最大的资源, 在柔性资源生产环境下, 定员制的刚性生产方式急需改变, 如何优化配置人员对产品准时交货起着重要的作用。企业在不改变生产设施布局的情况下, 希望通过把单功能机器升级为多功能机或者加工中心和调整不同技能水平的操作人员实现多品种和变批量的生产。因此, 在生产种类和数量频繁变化的生产环境下, 进行人员与多功能机或者工作中心的优化配置研究, 对提高柔性生产系统的生产率以及准时交货率具有现实意义。
②资源成本
企业各种活动的目标是盈利, 创造价值的过程有两种方式, 一种是通过产品生产过程中的价值附加实现, 一种是通过缩减资源成本来实现, 价值附加过程相对稳定的情况下, 通过缩减资源成本来提高企业的赢利能力就显得相对重要。人、材料和设备三种主要资源中, 在设备维护管理较健全和原材料市场相对稳定的情况下, 那么在生产线上, 不同的工人根据其技能水平的不同, 可以操作不同复杂程度的机器, 同样也需要支付不同的技能工资, 在最小化人员成本的情况下, 选择最佳的操作工人来操作相应的机器设备对节约人工成本来说至关重要。
③提前拖期惩罚
提前/拖期 (Earliness/Tardiness, E/T) 调度问题是为了监测生产进程和适应JIT生产方式的需要而提出的, 是非传统调度中最具代表性的一种, 在产品合同中, 产品 (工件) 的交货期服从时间窗分布, 如果在时间窗口内完成则惩罚为0, 如果提前和延迟完成都将受到惩罚, 从经济效益的角度来考虑, 提前完成会导致库存费用的增加, 它反映了占用资金和库存等费用。而拖期完成会受到合同惩罚, 它是反映快速响应市场的指标, 它反映了合同违约惩罚和失去顾客信誉等费用。
在近几年, 大量的生产调度研究论文相继发表, 但其中绝大多数的研究集中在仅机床设备受制约、工艺路线固定、以最小化生产周期为优化目标的单资源单目标的调度问题。然而, 实际的生产中, 调度体现出多样性、多约束性和动态性等特征, 如:多条工艺路线可选;多功能处理机或者加工中心可以处理不同工件的相应工序;工人操作熟练程度、工作技能和工资水平的差异性等。文献[1]以最小化完工时间为目标对多工艺路线调度进行了研究;文献[2]以最小完工时间和平均满意度最大为优化目标对双资源多工艺路线作业车间模糊调度进行了研究;文献[3]、[4]分别以混合粒子群和改进遗传算法对多工艺路线进行了优化;文献[5]以钢管生产调度为例, 研究了多产线共存下的生产工艺路线优化问题;但是都没有考虑生产中人的因素。工件的调度不仅要受到机床资源的制约, 而且受到工人资源的制约, 工人与机床不一定是一一对应的关系, 有的工人可以操作多台机床, 一味地追求调度算法的高效率而不考虑操作人员, 这种算法在车间生产中是无现实指导意义的。文献[6]考虑将机床和工人合理地分配给加工任务 (工序) ;文献[7]以各时间指标为目标对机床、人和机器人资源约束问题进行了研究;文献[8]对面向成本的车间调度优化模型进行了研究;这些文献仅考虑了人机配置优化, 但是没有涉及到人工成本。满足不同交货期的E/T调度问题是适应全球化市场的趋势下发展起来的, 目前, 对E/T调度的研究主要集中在单机问题上[9,10,11,12], 文献[13]对流水车间作业提前拖期调度问题进行了研究, 文献[14]研究了提前拖期调度问题在钢管生产上的应用, 可以看出关于车间作业的E/T调度研究几乎没有。
本文以适应现代先进制造模式的需求为出发点, 提出了资源优化配置、兼顾资源成本和提前拖期调度的模型和算法, 提高生产调度的自适应、自组织、自学习和自优化的能力。
1 问题描述及目标函数的确定
1.1 柔性生产系统调度问题描述
在生产车间加工过程中有Htotal个员工在m个加工中心S1, S2, …, Sm上处理n个工件J1, J2, …, Jn, 工件i (1≤i≤n) 的可选的工艺路线数为PJi条, 工件之间的加工顺序无约束, 每个工件的l个工序有先后约束, Ji= (Ji1, Ji2, …, Jil) 为工件Ji的工序序列, 其中可以操作第Si个加工中心的人数为Hi (1≤Hi≤Htotal) , 第Si个加工中心的机器数量为Sik, 每个工件Ji的加工时间为Pi, 完工时间为Ci, 交货期为di, 工件Ji的单位提前Ei、拖期Ti的惩罚系数分别为αi和βi.
1.2 工艺路线可变的车间作业调度问题描述
当多个工件在多台设备上加工时, 其工艺路线在加工前不能完全确定, 即每个工件的工艺路线可能有几条, 依据机器设备的空闲情况来决定。调度的任务是适当安排工件的加工顺序, 即确定各工件在各设备的加工开始时间, 在满足约束条件的同时, 优化某些性能指标。
1.3 生产调度常用目标体系
生产调度的目标可以是成本最小、库存最小、设备利用率最高、制造绿色度高、生产周期最短、生产切换最少等。生产调度目标归纳如图1所示。图中, 从生产制造商和客户的角度可以把调度目标进行细分, 制造商目标又可细分为能力指标和成本指标。本文分别选择三类指标体系中的优化资源利用、减少运行费用和按时交货为目标来研究车间调度。
1.4 目标函数
①每个工件Ji的加工时间为Pi, 完工时间为Ci, 交货期为di, 如果Ci<di, 则工件Ji受到提前惩罚;当Ji准时完成时, 损失为0;如果Ci>di, 则工件Ji受到拖期惩罚。工件Ji的单位提前Ei、拖期Ti的惩罚系数分别为αi和βi (i=1, 2, …, n) , 工件Ji所受到的提前、拖期惩罚分别为:
提前完工惩罚最小:
拖期完工惩罚最小:
②由于在实际生产的过程中, 企业追求的直接目标是最大化利润和最小化成本, 也就是说, 最佳的生产方式是工件能在规定的时间内以最小的成本顺利完工即可。
Tij:工件i的第j (Ji1≤j≤Jil) 道工序加工时间
TiQjSvL:工件i (1≤i≤n) 沿其第Q (1≤Q≤PJi) 条工艺路线在第Sv (1≤v≤m) 个加工中心上的第L个机器 (1≤L≤Svk) 上加工第j (Ji1≤j≤Jil) 道工序的加工时间
SiQjSvL:在设备L上的开始加工时间
FiQjSvL:在设备L上的完工时间
Hcr:能力等级为r (1≤r≤R) 的操作工人的单位工资成本
①处理约束:不同工件的工序之间没有先后约束, 同一工件的工序之间有先后约束:
②工人约束:两道不同的工序不能同时被一名工人加工, 而且任何一名工人在任何时候都不能加工一道以上的工序。
③每个工件的每道工序在任何一个工作中心上处理时不允许中断;
④所有工件在零时刻都可以被加工;
⑤机器约束:同一时刻一台机器只能加工一个工件
其中, FihL和FpsL分别表示工件i的第h道工序在机器L上的完成时间和工件p的第s道工序在机器L上的加工时间, ZihpsL为机床L加工工序h和s的顺序判别条件, 如果工件i的第h道工序先于工件p的第s道工序被加工, 则ZihpsL=1, 否则ZihpsL=0;H为非常大的正数。TiQhw, FiQhw分别为工件i的第Q条工艺加工路线中的第h道工序由工人w加工的时间和加工完毕的时刻; ZiQhpqsw为机床L加工工序h和s的顺序判别条件, 当工序h和s都在机床L上被加工时, 如果工件i的第Q条工艺加工路线中的第h道工序先于工件p的第q条工艺加工路线中的第s道工序被加工, 则ZiQhpqsw=1, 否则ZiQhpqsw=0;
在保证以上约束的基础上, 同时要尽量减少各加工资源的空闲时间, 保证资源的利用率均衡。
2 算法设计
本文遗传算法的流程图如图2所示, 其具体的操作步骤如下。
2.1 编码及初始化
编码是实现遗传的基础, 是提高算法性能的瓶颈, 在过去的研究中, 已经提出了基于优先表、工件、优先规则和工序等9种编码方式, 考虑到计算时间和复杂性等因素, 本文采用基于工序的表达方式, 采用三层编码方式, 第一层表示工序, 第二表示机器, 第三层表示人员。初始化的伪代码如下:
其中, NIND表示染色体的个数。
2.2 适应度数值计算及非支配排序
分别以目标函数 (式 (1) 、式 (2) 、式 (3) ) 作为适应值函数。目标值不仅与工件的排序有关, 还受工件加工开始时间、完成时间和合适操作人员的影响。
步骤1: 取t=0, m个加工中心机器都可用, 假设第Sv (1≤v≤m) 个加工中心上的第L个机器 (1≤L≤Svk) 加工工件i (1≤i≤n) 的第j (Ji1≤j≤Jil) 道工序, ak=1, 工序计数器count=1。
步骤2: 如果count<Wnumber (全部工件工序之和) , count=count+1, 调入下一道工序, 并计算该工序在可用机器上的开始加工时间、上一道工序的完成时间和合适人员完成时间, 取最大时间为开始加工时间, 分别计算适应度值。
步骤3: 根据适应度值计算被支配解个数和不同个体距离d:
其中, a≠b, ObjV是个体目标值, k表示目标函数HC和n个工件的维数之和。
步骤4: 如果count==Wnumber, 则终止。
2.3 遗传操作及新种群产生
选择操作采用锦标赛选择策略, 交叉操作采用随机位置次序交叉, 变异操作中, 加工时间少的机器被选择的概率大。在交叉变异以后除去重复个体, 合并产生新染色体, 染色体个数仍然是NIND, 从而在保留资源利用的均衡性和较快的收敛速度的同时又不失个体的多样性。
2.4 终止条件
判断终止条件是否满足, 若满足算法终止, 输出调度结果;否则返回交叉和变异操作。
3 实验分析
根据上述算法设计, 采用MATLAB编程, 遗传算法中的运行参数为:群体大小NIND=20, 交叉概率XOVR=0.4, 变异概率MUTR=0.4。采用非支配解集的思想对三个目标 (F1, F2和HC) 同时优化, 然后依据适应度值和个体之间的距离对调度工序进行排序, 为寻找较优个体提供了一种快速实现方式。在操作工程中, 考虑某个工件某道工序可以选择的机器集合, 同时根据三层编码, 兼顾到可以操作该机器的合适人员。
表1是该算例的工件加工信息表;表2、表3、表4是工人与机床设备的加工关系及人员费用和惩罚系数表。从表1的工件加工信息表中可以看出, 该算例中有4个工件, 每个工件有3道工序, 能加工这些工序的机床数量是6台。这4个工件的任何一道工序都至少可以在2台机床上加工, 可以算出工件1、2和4的工艺加工路线有27条, 工件3的工艺加工路线有18条。根据设计算法在Matlab平台仿真, 输出结果列于表5。
表5显示, 在选定20个染色体的情况下, 对于人工成本和4个工件的提前或者拖期惩罚目标值。根据生产实际情况, 恰当的选择调度方案, 对生产实际具有重要的指导意义。
4 结论
针对动态车间调度的较多可变因素, 特别是针对多工艺路线可变, 操作工人可供选择的情况, 本文提出了三层编码方式, 保证了较快的收敛速度, 实现了人、机和工件的结合, 同时采用非支配解集思想对资源利用、运行费用和交货时限三个目标进行寻优。在遗传操作过程中, 根据选择空闲大的资源, 保证了资源利用的均衡性, 特别是实现了调度中的人机协作优化, 弥补了目前生产调度只关注工件和机器的缺陷, 为生产调度研究更接近实际生产提供了一个实现途径。
移动协同教育APP功能需求分析 篇7
所谓“移动协同教育”是指与移动、联通、电信等运营商合作, 利用无线通讯技术和网络技术具有跨越时空的特点, 搭建各种互动平台, 为家校之间提供充分、准确、及时的沟通方式, 为全面监控儿童和学生的成长提供有效途径[1]。APP 是英文Application的简称, 由于iPhone等智能手机的流行, APP指智能手机的第三方应用程序[2]。
父母是孩子的第一任老师, 家庭是孩子的第一任学校。家校协同教育的目的就是让家长参与学校的管理, 让家长和孩子一起学习、共同进步, 提高了家长参与子女教育的主动性和积极性, 促进了家长与学校的密切合作, 提高了教育效果的实效性, 家校协同教育的重要性对学校来说是不言而喻的。另一方面, 移动互联网的出现正在改变人们在信息时代的生活, 用户对于移动应用, 特别是其中的互动、生活辅助应用的需求越来越大。银河证券董事总经理左小蕾在接受采访时曾说过, 原则上移动互联网可以在任何地方做任何事情, 未来的“全球化”应该是“移动网络化”。笔者常常在思考一个问题:随着集成电路技术的飞速发展, 移动终端的处理能力已经拥有了强大的处理能力, 移动终端正在从简单的通话工具变为一个综合信息处理平台, 这也给移动终端增加了更加宽广的发展空间。如果有一款基于移动终端的协同教育APP, 其应该具备哪些功能才能符合目前协同教育的需求?笔者拟从自身集合多重角色的体会出发, 描述对移动协同教育APP的功能需求。
1 移动协同教育APP的现状
(1) 数量少且仅面向特定用户。
目前主流的手机系统有苹果系统版本iOS、安卓Android、微软Windowsphone、塞班系统版本Symbian。但基于这些系统的移动协同教育APP数量非常少, 并且都是针对特定用户的。例如, 基于Android平台的一款名为“校讯通助手”的APP就仅支持深圳地区的校讯通用户, 其它地区用户无法使用;另一款基于IOS平台的名为“金鹰校讯通”的APP仅支持浙江地区的校讯通用户。
(2) 功能单一。
目前, 网络上的移动协同教育APP基本上都是依托短信功能与家长进行联系和沟通, 通过短信能够实现的功能有学生考勤、学生奖罚、学生评语、学生成绩、学生管理、教师考勤、教师管理、学校公告、消息通知、考勤通知等, 与目前主流的网络通讯软件相比较, 语音技术、二维码扫描技术等均无法实现。
2 移动协同教育APP功能需求分析
2.1 学校对移动协同教育APP的功能需求
(1) 与学校现有数据流畅对接。
对于学校来说, 及时地向家长反映孩子在校的各种情况, 是保证密切合作的前提。因此, 移动协同教育APP应该具有类似“校讯通”或者“家校通”的功能, 能够将学生成绩与作业情况、学生考勤、校园各类通知、学生的德育表现以及学籍情况等信息同步到家长的智能手机或者其它安装有移动协同教育APP的移动终端 (如Ipad、Xoom等) 上, 通过这样的移动信息平台, 使教师和家长能够得到充分、及时地沟通。
(2) 具有主动推送功能。
推送最主要的特点是由服务器主动发送信息到客户端, 而不是由客户端发起请求获取信息。其优势在于信息的主动性和实时性, 可随时将信息推送到用户面前[3]。很多家长由于工作忙碌, 很难有时间坐下来慢慢一条一条地翻阅短信, 如果APP具备了主动推送功能, 家长就可以不用打开短信, 第一时间阅读到短信的内容, 及时地了解自己孩子的在校情况, 真正做到及时沟通与疏导。
(3) 能够具有实时更新的教育资源库。
移动协同教育APP应该具有一个家长学校的栏目, 家长能够通过这个栏目阅读各种专题讲座资料, 树立正确的教育观念, 掌握有效的教育方法。通过提高家长自身的素质与修养, 营造家长与学生终身学习、共同成长的教育氛围。这个资源栏目还可以添加各种青少年犯罪的案例, 使家长了解新时期中学阶段学生的青春期思想与心理特征、叛逆期的特征及家长在孩子心目中具有什么样的地位, 子女眼中的家长是什么样子的, 以便有针对性地对子女进行科学的教育。
2.2 家长对移动协同教育APP的功能需求
(1) 与学校的视频监控系统对接。
以广州市白云区为例, 据搜狐网的报道, 白云区有500多间学校安装了视频监控系统。这些监控系统大多都有面向移动终端的客户端 (如IOS、Android等) , 如果能够实现APP上的对接, 学校可以在移动协同教育APP里定时或不定时地向家长开放视频监控系统。家长可以通过移动协同教育APP的实时视频栏目观看孩子在学校里的情况, 这样的了解方式更加直观, 更有利于家长了解孩子的学习情况。另外, 以手机上优酷为例, 目前的移动网络带宽在移动终端上播放经过压缩后的视频流是可行的。如果能够实现实时观看视频, 会让移动协同教育APP拥有更庞大的客户群和更广阔的前景。
(2) 实现语音对讲和语音留言。
以QQ、微信、飞信等目前网络的主流通讯聊天APP为例, 它们都具备了语音聊天功能, 目的就是为了照顾一些打字不熟练或者不愿意打字的用户群体。对于很多学生家长来说, 如果移动协同教育APP能够具有语音留言功能, 会让这款APP更具有吸引力, 同时也让家长与学校的交流与沟通变得更加容易, 有效避免了“先告状, 后管教”的尴尬。
(3) 具有二维码和条形码扫描功能。
以微信和淘宝旺旺为例, 它们都具备了利用移动终端自带的相机进行二维码和条形码扫描功能, 同时通过互联网络将用户需要搜寻的信息呈现出来。家长不可能精通所有的科目, 所以就需要为孩子购买一些课外辅导资料。但是, 目前市面上的各种辅导资料多如牛毛、内容参差不齐, 如何选购适合孩子实际情况的辅导资料就成为家长十分头疼的问题, 如果移动协同教育APP能够具备扫描功能, 那么家长可以通过对辅导资料条形码或者二维码的扫描, 就可以从互联网或者特定的数据库了解其他教师或者家长对该资料的使用情况, 避免了盲目购买大量无用资料的情况。此外, 由于不用输入书名、出版社、作者等繁琐的信息来查找, 也让这款APP用起来更加简单和方便。学校在教育中所起的作用是家长所不能代替的, 而家长所具有的特殊性也是学校无法取代的。只有通过家校紧密联系, 弥补相互的不足, 才能充分发挥各自优势。
2.3 家长和学校对移动协同教育APP的共同功能需求
(1) 界面简洁、操作简便。
无论学校还是家长, 都是普通用户, 这就注定了移动协同教育APP不应该做得太复杂。假设家长要看自己孩子的成绩或者其它表现, 要进行7、8次按键操作, 那么这样的APP肯定是让用户难以接受的。只有界面简单、各项功能一目了然的APP, 才能让用户拥有更好的体验。
(2) 多平台兼容。
目前主流的操作系统有IOS、Android和WindowsPhone, 考虑到每个家长的手机或者移动终端操作系统不一样, 因此移动协同教育APP应该要有多个不同版本以对应不同的操作系统 (例如Symbian和BlackberryOS等) , 以适应不同的手机用户。
(3) 能够对图片视频等资源进行分享。
苏霍姆林斯基曾说:“教育的效果取决于学校家庭的一致性, 如果没有这种一致性, 学校的教学、教育就会像纸做的房子一样倒塌下来。”移动协同教育APP应该不仅仅是一款简单的应用, 它应该可以作为一个桥梁紧密连接学校与家庭, 学校可以通过这个桥梁, 将校内开展各种丰富多彩的课堂内外活动的图片或视频通过这个桥梁向家长展示。家长也可以将一些家庭聚会或活动的资源利用移动协同教育APP进行分享, 作为校外第二课堂的延伸。
3 结语
据国外媒体Forbes报道, 2012年11月12日, 在图森开幕的科技经济会议 (The Techonomy Conference) 上一些专家对于移动网络增速及其未来对经济、社会的影响做出了预测。其中, 爱立信高级副总裁格拉斯·吉尔斯特普 (Douglas L. Gilstrap) 预测, 到 2018 年有线宽带终端数约为 6.5 亿而移动宽带将拥有 65 亿用户。Gilstrap 认为这对医疗和教育领域将产生重大影响。可以预见, 移动互联网是未来的主流技术, 而移动终端更是家校协同教育不可忽视的一块重要阵地, 只有把握好机遇, 通过各种手段将家庭教育和学校教育结合起来, 才能实现最好的教育效果。
摘要：目前, 移动协同教育研究是一个重要而缺乏关注的研究方向, 为改变这种局面, 从自身集合多重角色的体会出发, 阐述了基于移动终端的协同教育APP应该具备哪些功能才能符合目前协同教育的需求。
关键词：移动协同教育,移动互联网,移动终端,APP
参考文献
[1]何少岳, 徐晓东, 马祖苑.主动推送技术在移动协同教育中的应用[J].现代教育技术, 2012 (4) .
[2]APP[DB/OL].http://baike.baidu.com/view/132427.htm, 2013.
[3]刘繁华.家校协同教育通道的研究[J].中国电化教育, 2009 (11) .
[4]翁宗琮.短信软件在家校协同教育中的运用研究[J].中小学电教, 2013 (1) .
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