考虑库存成本的增材制造加工中心选取与服务区域划分问题

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自“中国制造2025”始,“十三五”计划、“高端智能再制造行动计划”均多次出现了关于增材制造(3D打印)的关键词,增材制造领域开始被越来越多的学者所关注。为了提升增材制造供应链的响应能力,大量的企业开始将具有增材制造加工能力的加工中心应用到供应链中,而如何对加工中心的位置进行选取并且对服务区域进行划分是需要解决的问题。本文对考虑库存成本的增材制造加工中心选取与服务区域划分问题进行了研究,以期能够为具有加工中心的增材制造供应链的合理运营提供一定的理论支持。随着互联网的繁荣,以年轻一代为首的人们开始更多地强调自己的个性,独一无二的定制化产品需求越来越旺盛,这种定制化产品具有定制化程度高、单件需求量小、设计差异化程度大等特点。增材制造的生产方式以原材料为导向,无需模具即可对各类个性化设计进行生产,因此这种生产方式被广泛应用于定制化产品的生产中。为了提升对需求的服务效率,企业会在需求点附近设立加工中心,从距离上更加接近消费者,所以产生了与加工中心选取位置相关的问题。在目前关于加工中心选取的研究模型中,通常会考虑关于距离的成本与关于设施选取产生的固定成本。本文在此基础上进一步考虑了增材制造的特性,在模型中增加了关于增材制造生产成本与机器设置成本的考虑。由于加工中心在根据需求对原材料进行加工前需要将大量原材料存储于设施内,由存储引起的包括运营成本库存、安全库存、订货成本等在内一系列成本均会对设施点的选取产生影响,故本文将关于库存成本的考虑融入到了加工中心选取与服务区域划分的模型中。本文使用遗传算法对提出的考虑库存成本的增材制造加工中心选取与服务区域划分问题的模型进行求解,该算法能够生成较为合理的加工中心选取与服务区域的划分结果。使用该算法对给出的算例进行求解,并且针对运输成本权重、库存成本权重、生产成本权重的敏感性进行分析。最终结果表示,该模型的求解结果优于供应链中不存在加工中心的增材制造集中式生产的供应链。本文对定制产品市场中考虑库存成本的增材制造加工中心选取与服务区域划分问题进行研究,旨在平衡整个增材制造供应链各个环节的成本,有效提升供应链的运作效率,增强增材制造的竞争力。本文提出的数学模型属于NP-hard问题,针对这点本文设计了相应的遗传算法对其进行求解。实验结果表明,本文提出的算法可以解决这类问题,并且多数情况下,在增材制造供应链中添加加工中心的供应链往往优于进行集中生产的增材制造供应链。
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