工业工程与管理

  • 基于可用性分析的制造云服务组合优化

    徐斌;吕佳祺;刘舰;胡钢;张洪亮;潘瑞林;

    云制造是信息化和智能化背景下新型制造资源的组织形式,已在国内外研究应用,具有广阔的发展前景。制造云服务组合优化是其中一项关键技术,直接决定了云制造服务的质量和效率。从服务的可用性研究出发,首先给出制造云服务组合可用性的定义,然后从有效性、效率和满意度三个方面展开,构建了可用性分析的指标体系,并在此基础上建立了一种新的制造云服务组合多目标优化模型。在求解算法方面,提出了一种改进的NSGA-Ⅲ算法,该算法继承了差分进化算法和遗传K均值聚类算法的优点,改善了原算法的搜索效率和收敛性。最后通过算法测试比较及实例模拟,验证了所提模型与算法的可行性和高效性。

    2024年03期 v.29;No.166 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1990K]
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  • 考虑供应中断和损失规避的多供应商采购决策研究

    董霜霜;李羚子;夏唐斌;郑美妹;

    研究了供应中断风险下风险中性和损失规避零售商综合运用双源采购和紧急订购策略的多供应商采购问题。零售商首先向可靠供应商和不可靠供应商采购产品,不可靠供应商存在供应中断风险。当供应中断发生时,零售商可向后备供应商紧急订购。通过反向归纳法解析求得零售商最优订购量,理论证明零售商会始终向具有成本优势的不可靠供应商订购,并给出零售商选择可靠供应商或紧急订购的条件。对比发现,损失规避会抑制零售商紧急订购,相比风险中性零售商,损失规避零售商更不愿意紧急订购或会下达更少的紧急订单。最后,通过数值实验探究不同情形下供应商的选择以及订购数量,发现风险中性和损失规避下可靠供应商是否被选择的情况可能不同。

    2024年03期 v.29;No.166 12-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1663K]
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  • 共享电单车系统的再平衡与换电联合优化

    于园鑫;杨毅;周耀明;

    再平衡问题和换电问题是影响共享电单车运营效率的两大问题,传统研究通常将两个问题分开考虑,进行单独优化。针对该研究场景,提出了一种同时对再平衡路径与换电路径进行联合优化的整数规划模型。由负责再平衡服务的车辆将缺电电单车在站点间进行重新分布,以减少负责换电服务车辆前往的站点,从而降低成本。针对该问题,提出了一种遗传算法对模型进行求解,算法首先将染色体编码为再平衡路径与换电路径,然后使用启发式算法计算出最小的总路径距离,最后用哈啰出行在上海的共享电单车系统对模型与算法进行验证。结果表明,该算法具有较好的求解表现,且可以在合理的时间内得到优化后的再平衡与换电路径,相较于不使用联合优化的策略,平均节省路径成本15%以上。

    2024年03期 v.29;No.166 22-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1654K]
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  • 考虑卡车无人机协同配送模式下的车辆路径问题研究

    高娇娇;郭秀萍;

    卡车无人机协同配送模式下的两级车辆路径问题,是随着无人机配送技术发展和应用出现的新问题。考虑载重、续航、时间同步性等约束,建立了混合整数规划模型,以成本最小为目标设计了基于扫描算法和改进的大规模邻域搜索的混合算法求解。仿真结果表明:混合算法相比CPLEX在运行时间上有明显优势,求解结果处于同一水平甚至更优;卡车无人机协同配送模式相较于卡车单独配送模式可提高配送效率,节约配送成本。

    2024年03期 v.29;No.166 30-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1622K]
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  • 考虑维修人员约束的港口起重机轴承群体视情维修

    兰允川;廖小强;邱思琦;

    随着港口码头作业量的逐步提升,港口起重机的作业效率与成本显得至关重要。为了得到在考虑维修人员的条件下更加合适的维护方案,本文以港口起重机减速箱轴承为例,基于港口起重机轴承健康状况,利用迁移学习的理论,结合无维修人员约束、单个维修人员约束和有限W个维修人员约束的情形,进行成组维修决策。首先,对源域轴承振动信号进行时频域分析与特征融合,并基于LSTM预测进行迁移学习得到目标域轴承健康指数。其次,利用三参数威布尔分布进行函数拟合,得到健康指数函数。然后,构建了成本模型、可用度模型和群体维修模型。最后,基于某港口仿真试验平台数据,分析了最优维修计划解集。

    2024年03期 v.29;No.166 40-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1956K]
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  • 基于成本节约模型的煤矿综采多设备维护优化策略

    徐晓瑞;王建新;姚西龙;杨育;刘健;

    针对煤矿综采多设备串联系统存在维护成本高、可靠性要求高的特点,提出了一种基于成本节约模型约束的机会维护决策模型。结合我国煤矿设备维修领域现行的多级别维修机制,采用两级维修策略,综合混合故障率演变规则建立了单设备层非等周期预防性维护模型;将设备维护对系统运行的影响量化为经济性约束,通过最小化系统总维护成本,以获取综采设备系统的最优机会维护策略。研究结果表明:单设备维护模型在保障煤矿设备高可靠性的同时,能有效降低维护成本;当系统停机损失较大时,基于成本节约模型的机会维护策略可以明显降低煤矿综采设备系统总维护成本。

    2024年03期 v.29;No.166 49-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1541K]
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  • 家庭医生个性化服务续约与医养结合服务连续性提升研究

    张连杰;徐湖洋;罗利;房圆晨;陈旭东;梁靖;

    作为医养结合制度优势向实际效能转化的重要抓手,家庭医生签约服务整合医疗康复与养老护理,可以为老年人提供兼具综合性与连续性的健康养老服务。实际中,家庭医生签约服务可分为基础服务和个性化服务。相较于基础服务,个性化服务可以更好地满足老年人多元化健康需求,是提升医养结合服务综合性的关键。医养结合服务连续性的提升需要解决个性化服务情景下的家庭医生签约服务续约难的问题。本文采用演化博弈论,解析续约时的家庭医生签约服务与收益,并研究家庭医生与老年人的续约策略选择问题。结果表明:提高家庭医生续约后的收益、降低双方在服务过程中的利益侵占,是解决家庭医生续约难、提升医养结合服务连续性的有效途径。

    2024年03期 v.29;No.166 57-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1840K]
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  • 企业成本削减策略对创新研发模式选择的影响

    杜华峰;官振中;

    将创新企业所面临的内部行为(成本削减策略的战略选择)与外部环境(消费者策略行为)相结合,从创新研发模式和成本削减与否的双维度视角出发,分别构建了四种博弈模型,运用逆向归纳法等理论求解了不同情形下的最优决策,探讨了成本削减策略对最优创新模式的影响。研究发现,成本削减与否对最优创新模式的影响在消费者策略程度较小时微乎其微,仅对企业均衡利润的大小产生显著影响;最优创新模式受成本削减与否的战略选择、产品相对创新程度以及消费者策略程度的联合影响。总体来说,当消费者策略程度较大时,渐进式创新较优;反之,突破式创新较优。另外,在一定条件下,第一阶段销售收入难以完全覆盖同期总成本,企业将出现收不抵支的局面。

    2024年03期 v.29;No.166 65-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2287K]
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  • SSA-SqueezeNet在轴承损伤程度识别中的应用

    刘杰;谭玉涛;杨娜;高宇;

    变负载工况下轴承振动信号呈现非线性、非平稳特性,轴承损伤程度复杂特征难以提取。本文提出一种基于麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)结合轻量级卷积神经网络(SSASqueeze Net)的滚动轴承损伤程度识别方法。首先,该故障诊断模型利用SSA来自适应调节Squeeze Net网络中的超参数,使得网络结构在提升精度的同时降低波动;其次,将一维振动信号经过连续小波变换输入到优化后的网络中进行训练;最后,通过凯斯西储大学滚动轴承实验数据和XJTU-SY滚动轴承加速寿命试验数据集对所提方法进行验证。对比其他诊断方法,结果表明,优化后的网络模型能够准确地实现滚动轴承损伤程度和寿命状态的识别,具有较强的跨负载自适应能力和泛化性能。

    2024年03期 v.29;No.166 78-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 2691K]
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  • PI驱动的可持续汽车生产-运输集成优化模型与I-MOEA/D-DRA算法

    薛瑶婷;戢守峰;朱国松;戢婷婷;

    物联网(physical internet,PI)驱动的机器通信从数字化生产角度为可持续汽车供应链提供了新的解决方案。从经济、环境与社会可持续三个维度全面评估了PI驱动的可持续汽车生产-运输系统,构建了物联网环境下数字化汽车供应链的生产-运输集成优化问题多目标整数非线性模型,并设计了一种改进的基于分解的多目标进化算法-动态资源分配(improved multi-objective evolutionary algorithm based on decomposition with dynamical resource allocation,I-MOEA/D-DRA)进行求解。该算法提出了自适应邻域选择、环境选择、局部搜索机制与基于子问题的动态规划策略来提升算法性能。基于华晨宝马公司实际运作的数值实验,验证了模型的有效性与I-MOEA/D-DRA算法的性能。

    2024年03期 v.29;No.166 89-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 2362K]
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  • 考虑多主体参与应急物资代储的利润分配机制与协调研究

    高晓宁;田军;陈小艺;孟庆森;刘阳;

    多企业参与应急物资代储的方式缓解了应急物资需求不确定性和紧迫性问题,但多方复杂的利益博弈关系增加了政府协调的难度。本文研究了集中决策与分散决策下政府与企业期望收益和决策,通过设置奖惩与收益共享的份额协调分散决策的利益博弈冲突问题,设计了多主体参与应急物资代储的利润分配与协调模型。研究发现,存在唯一的总代储量满足多个代储企业总期望效用最大化的目标。政府设置的单位补贴额度与收益分配份额符合一定条件下,应急物资储备总量与参与企业数量正相关,与企业风险厌恶程度负相关。存在唯一的由单位补贴额度与收益分配比例组成的参数,实现多企业参与应急物资代储系统协调运作。最后,在代储企业风险厌恶程度和代储企业数量变动的前提下,算例模拟了政府收益分配比例最优取值范围、供应链及各方期望收益和期望效用的变动情况。

    2024年03期 v.29;No.166 103-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1735K]
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  • 基于贝叶斯组合建模的非正态响应稳健参数设计

    任晓蕾;汪建均;丁春风;翟翠红;

    在复杂产品或先进制造过程中往往存在各种影响产品质量设计的不确定性因素,会对模型精度和分析结果产生不利影响。因此,针对模型不确定的非正态响应稳健参数设计问题,提出了一种新的广义线性模型的贝叶斯模型平均方法来解决非正态响应的模型不确定问题。首先,在贝叶斯广义线性模型的框架下纳入变量指示器和模型指示器,利用因子效应原则识别显著效应;其次,通过贝叶斯抽样技术计算变量指示器和模型指示器的后验概率以确定模型权重与模型结构,并利用模拟程序获得模拟响应值;然后,基于模拟响应值构建质量损失函数确定优化方案寻找最优解;最后,通过实际微纳钻孔和3D打印案例证明了该方法的有效性。结果表明,在解决非正态响应下的模型不确定的稳健参数设计中,所提方法与现有方法相比质量损失更低且更加合理稳健。

    2024年03期 v.29;No.166 115-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 2030K]
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  • 定制化产品供应链中“边打边送”模式的集成调度研究

    李佳源;赵沁钦;崔维伟;

    传统供应链模式中的大型企业一般通过设置前置仓的方式将库存备货在距离客户更近的位置,以尽可能快地满足顾客订单需求,然而这种方式无法适应于定制的个性化产品。3D打印技术可以提升产品的复杂性,更加适应客户的定制化要求,为定制化产品在供应链中的生产配送问题提供了新的解决途径。本文旨在研究安装车载3D打印机的多车辆调度问题,即在“边打边送”模式下的订单生产-配送同步一体化问题。首先,以顾客访问顺序为基础建立了一体化问题的混合整数规划数学模型,并基于Dantzig-Wolfe分解原理将所建模型重构为主问题和子问题模型。其次,利用列生成的思想对线性松弛模型进行迭代求解,其中主问题采用线性规划软件求解,子问题采用动态规划算法求解。然后,在求得松弛最优解的基础上,设计了启发式方法获得原问题的整数解。最后,通过多组算例的数据结果验证了所提算法的有效性,分析了顾客的分布半径和打印时间对企业成本的影响,并提出了相应的运营管理策略,为3D打印配送的实际应用提供了决策支持。

    2024年03期 v.29;No.166 127-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1690K]
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  • 不确定性环境下面向生物柴油的厨余油脂回收网络鲁棒优化研究

    徐鑫;杨东;

    作为化石类柴油的良好替代品,生物柴油的全球产量逐年增长。而中国由于对粮食和食用油需求巨大,无法形成以生物质(大豆、棕榈和蓖麻等)为原料生产第一代生物柴油产业链。考虑到国内每年产生大量的废弃厨余油脂,本文构建了以总成本最小化为目标的厨余油脂回收网络优化模型,从而实现废弃油脂的回收利用以及提供合格的生物柴油。针对厨余油脂回收问题中回收量和生物柴油需求的不确定性,采用了预算鲁棒优化方法来刻画不确定参数,进一步考虑了0号柴油价格的不确定性,并引入一个与0号柴油价格相挂钩的政府补贴分段函数。通过线性化处理和对偶理论,将非线性混合整数规划模型转化为易处理的线性鲁棒等价模型,从而采用CPLEX进行求解。通过不同算例进行仿真验证,证明了鲁棒优化模型在不确定环境下更为稳健,同时以实际案例验证了所提鲁棒优化模型的有效性。

    2024年03期 v.29;No.166 137-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1958K]
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  • 决策依赖不确定性下疫苗接种点选址的分布式鲁棒优化

    贾永基;梅全涛;

    考虑到居民接种疫苗的意愿往往会受到接种点选址决策的影响,提出一种新的应对接种需求具有决策依赖不确定性的疫苗接种点选址方法。首先,构造了基于矩信息的决策依赖模糊集对接种需求分布进行建模,将每个随机接种需求的均值和方差表示为选址决策的分段线性函数。其次,在每个需求点引入最低接种量,提出了需求不确定下接种点选址的分布式鲁棒优化模型。最后,运用鲁棒对等理论提出并证明了两个命题,结合McCormick包络法,将该模型重构为混合整数线性规划模型。算例测试和灵敏度分析结果表明,本文模型可以实现经济效益与社会效益的平衡,从而为不确定环境下疫苗接种点的合理布局提供决策支持。

    2024年03期 v.29;No.166 149-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 1691K]
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  • 考虑制造业融资优惠的电商供应链需求分析-产品研发技术投资决策及策略选择研究

    王敏;赵林度;

    考虑制造业融资优惠的影响,研究由制造企业和电商企业构成的电商供应链的需求分析-产品研发技术投资决策问题,并探讨电商企业技术投资时机和制造企业网上商城开设的策略选择。结果表明,电商企业可能提前进行技术投资,且当技术投资条件友好或存在迫切需求时,通过控制提前时段的长短可以实现双方企业的帕累托改进、提升技术投资水平、提高产品定位定价;制造企业和电商企业的策略选择存在交互关系,网上商城开设成本是制造企业是否开设网上商城的关键影响因素;电商企业和制造企业均可能从制造业融资优惠中受益。因此,建议政府通过调控制造业融资优惠力度来影响企业的策略选择,进而促进供应链协调、推动新型消费市场建设。

    2024年03期 v.29;No.166 158-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 1982K]
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  • 医疗知识中台采纳行为网络演化博弈研究

    刘建月;马志强;徐益斌;

    医疗知识中台的出现为辅助基层提质增效提供了新思路。基于单向转诊模式,结合复杂网络理论与演化博弈,探究头部医疗机构与全科医生采纳此技术的演化规律,分析节点间网络特性及其他要素对助推医疗知识中台落地的影响。结果显示:全科医生与头部医疗机构的采纳决策与实施医疗知识中台前后效益、成本改变量密切相关;受网络交互行为的影响,机构间耦合度越大,越有利于该技术的推广;全员采纳的速度与该技术实现的知识下沉效率正相关,与知识互动成本负相关;惩罚成本的增加延缓医疗知识中台的推广;医疗知识中台虽可延长平均服务时间、强化服务质量,但增加了医疗系统拥堵的风险。因此,需设置最优的服务时间阈值及兼顾正向与负向的多维激励机制。

    2024年03期 v.29;No.166 170-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 2122K]
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  • 需求信息私有制造商动态定价与零售商战略库存

    经有国;宋楗;秦开大;任君玲;

    针对市场规模为制造商私有信息的情形,建立制造商与零售商的两周期动态博弈模型,研究制造商的动态定价策略和零售商的订货与战略库存行为。将制造商第一周期批发价格分为较高、中等和较低定价水平,研究表明:零售商在较高定价水平条件下不存在订货行为,在中等定价水平条件下存在订货行为但不考虑战略库存,仅在较低定价水平条件下存在战略库存行为;若制造商批发价格为较低或中等定价水平,则零售商在实际市场规模较小的条件下必会产生销售剩余库存。实际市场规模越大,制造商抑制战略库存的意愿越强,但并不会完全消除零售商的战略库存。最大市场规模越大,零售商持有战略库存的意愿越强,且零售商第一周期末的库存可能会满足两周期的销售。最后通过数值分析验证了相关结论的正确性和有效性。

    2024年03期 v.29;No.166 181-191页 [查看摘要][在线阅读][下载 1660K]
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  • 成组蚁群算法求解考虑工序关联的第Ⅰ类双边装配线平衡问题

    罗亚波;雷威;

    在第I类双边装配线平衡问题的研究中,鲜有针对相同优化程度的可行解内任务关联性分析的现状。基于此,本文提出了任务之间的连续性关联属性和对称性关联属性以衡量任务间的关联度,以最小化工位数为一级目标、最大化任务关联度为二级目标,建立了考虑任务关联度的双边装配线平衡优化模型。提出了一种新型成组蚁群算法,将蚂蚁群体划分为组内分工相异的多组蚂蚁,每组蚂蚁作为一个整体进行多路径的构建,从而实现模型的求解。算法重新设计了路径选择公式和信息素更新公式,并以一个小型案例阐明了成组蚁群的路径构建方法。以三种规模的标杆算例和一个大型实例为对比实验案例,通过与现有文献比对,表明了所提算法在求解双边装配线平衡问题方面的有效性和可靠性。

    2024年03期 v.29;No.166 192-199页 [查看摘要][在线阅读][下载 1807K]
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  • 预售环境下考虑消费者后悔厌恶的定价问题

    段永瑞;高一分;喻博峰;要雅姝;

    针对考虑消费者后悔厌恶行为的预售定价问题,构建了溢价预售与折价预售下考虑不同消费者类型的定价模型,得到企业的最优定价策略。研究表明:企业的最优定价策略与消费者后悔厌恶水平有关,且后悔厌恶行为能降低消费者策略性行为对企业利润造成的损失。消费者类型对企业的利润和决策具有重要影响:当消费者为“步步为营”型且后悔厌恶程度较低时,企业采取折价预售策略更优,若“步步为营”型消费者后悔程度较高,则两种预售策略利润相同;当消费者为“全盘考虑”型时,企业采用溢价预售能够带来更高利润。

    2024年03期 v.29;No.166 200-206页 [查看摘要][在线阅读][下载 1486K]
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