工业工程

考虑相关采购提前期的成本服务均衡模型及订货批量决策

汪建, 张竞之, 朱婷婷

2023, 26 (3): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.001

摘要 ( 882 )

HTML ( 241 )

PDF(570KB) ( 1554 )

异常事件可能导致供应链中断或订单延迟，由此形成的异常采购提前期 (procurement lead time，PLT) 往往比正常的PLT要长。为了应对异常状态，企业需要权衡成本和服务水平以制定最优的订货策略。较高水平的订货批量会降低订货次数，形成稳健的订货策略；较低水平的订货批量可以形成灵活的订货策略。本研究将PLTs相关性定义为异常与正常PLTs差异乘数项的均值，基于两个相关PLTs构建零售商库存决策的成本服务均衡模型，研究订货批量决策。研究结果表明，当周期服务水平较高时，PLTs相关性变化并不会影响企业的订货策略；当周期服务水平小于某一值时，PLTs相关性增大，企业倾向于较高的订货批量，从而形成稳健的订货策略。同时，PLT波动对订货批量影响存在多个服务水平阈值，在不同的服务水平范围内，企业可采取的最佳订货策略不同。这个发现与独立PLTs假设中，PLT波动对订货批量影响只有一个服务水平阈值有明显区别。随着PLT波动增大，企业会采取与独立PLTs条件下不同的对策。

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碳交易政策下考虑过度自信的供应链减排决策研究

孙立成, 于锦涵, 王雨时

2023, 26 (3): 8-17,28. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.002

摘要 ( 1088 )

HTML ( 16 )

PDF(1374KB) ( 1424 )

为了研究碳交易政策下供应链成员过度自信心理对供应链减排决策的影响，以一个低碳制造商与一个零售商组成的供应链为研究对象，分别构建供应链成员完全理性、仅制造商过度自信、仅零售商过度自信以及供应链成员均过度自信4种Stackelberg博弈模型，对比分析各模式下供应链的减排策略，为企业减排策略提供理论依据。研究发现如下结果。1) 在碳交易政策下，制造商过度自信时，无论市场环境如何，制造商利润都会上涨，零售商利润则会小幅下降；零售商过度自信时，市场环境较好，则制造商利润上涨，零售商利润下降，市场环境较差则情况相反。2) 在不同的碳交易价格下，零售商利润随制造商过度自信的增加会出现不同的变化趋势。当碳交易价格较高时，零售商利润随制造商过度自信的增加会出现先上升后下降的趋势；当碳交易价格较低时，零售商利润随制造商过度自信的增加而减少。3) 与供应链成员理性的情况相比，制造商过度自信或零售商过度自信均提高了产品的减排率，并且这种影响随着碳交易价格的上涨而变大。

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碳减排与超限禁入外部效应下轻量化商用车供应链演化博弈分析

邢青松, 钟婉秋, 彭鑫, 邓富民

2023, 26 (3): 18-28. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.003

摘要 ( 1010 )

HTML ( 13 )

PDF(1676KB) ( 1405 )

轻量化商用车是“双碳”目标下碳减排、超限禁入政策法规实施后，公路交通长距离货运绿色化最具发展前景的可行技术路径。为促其供应链稳态发展，在分析不同主体演化博弈决策行为的基础上，构建以制造商、经销商、消费者为主体的三方演化博弈模型，并给出演化稳定状态主体行为策略；进一步，通过建立系统动力学模型，仿真分析不同情况下利益主体的策略选择，以及外部变量取值变化对系统演化稳定策略的影响。结果表明：政策法规外部效应下消费者需求与市场结构转变有诱致性和强制性两种演化形式，且与政策法规的缓释周期相关。当缓释周期较长时，制造商为适应市场结构转变，先于消费者积极参与，对产品部类结构优化，诱致消费者需求调整，并经过较长周期使轻量化商用车供应链演化至稳定状态；当缓释周期较短或不存在时，消费者收益路径依赖阻断，出于从业和运营的可持续性考虑，消费者迫于政策法规外部效应的强制性，进行需求调整，参与轻量化商用车供应链，并通过需求侧“拉”和政策法规外部效应“推”促使制造商与经销商参与其中，最终以较短周期实现上述供应链演化至稳定状态。最后，政策法规缓释周期的动态调整应与技术迭代保持同步性，从而更好地发挥政策法规外部效应，使供需两侧形成双向反馈机制，有利于较短周期内轻量化商用车供应链演化至稳定状态。

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消费者购前信息搜索行为对制造商平台销售模式选择的影响

李良, 龙柳江, 聂佳佳

2023, 26 (3): 29-38,46. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.004

摘要 ( 983 )

HTML ( 11 )

PDF(1198KB) ( 1376 )

为研究消费者行为对制造商平台销售模式选择的影响，构建了制造商平台销售模式选择模型，将消费者购前信息搜索行为引入模型。研究发现，若不考虑消费者购前信息搜索行为，制造商只在平台抽成比例较小或较大时选择代销模式，其他时候选择分销模式；考虑消费者购前信息搜索行为后，制造商选择分销模式的区域扩大；进一步，消费者的搜索行为使制造商在同一销售模式下的利润增加。同时，搜索概率的增加会使分销模式下供应链成员的批发和零售价格下降，而使代销模式下的价格呈非单调变化。

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面向双渠道销售的农产品定价与库存补货联合决策

陈军, 康莎

2023, 26 (3): 39-46. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.005

摘要 ( 1262 )

HTML ( 41 )

PDF(724KB) ( 1630 )

近场销售竞争让越来越多的传统零售商采用双渠道销售生鲜农产品，由此引发新的定价与库存联合优化问题。针对这一问题，假设线上渠道仅销售新鲜产品，线下渠道同时销售新鲜产品和部分变质的产品，以周期利润最大化为目标，采用变质库存理论，构建需求依赖于价格和库存水平的零售商双渠道定价与库存补货联合决策模型，分析最优解存在性的性质。基于两部求解思路，设计启发式算法求解出最优保鲜期、销售周期、定价和利润，最后对单位成本、需求率、保鲜期和变质率等参数进行敏感性分析。研究结果表明，零售商双渠道销售农产品，利润随着保鲜期延长而增大，随变质成本增大呈现小幅度波动变化。保鲜成本和变质成本较低、销售价格较高、线上市场份额较大是零售商获得更高利润的基本条件。

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考虑服务水平和促销努力的农产品三级供应链最优决策与协调

杨怀珍, 傅贵琳, 李雷

2023, 26 (3): 47-57. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.006

摘要 ( 915 )

HTML ( 6 )

PDF(1301KB) ( 1377 )

考虑销售价格、服务水平和促销努力水平影响市场需求的前提下，以单个生产商、单个TPL服务商以及单个零售商所构成的农产品三级供应链为研究对象，其中生产商负责农产品生产制造，TPL服务商负责农产品冷链运输保鲜配送，零售商负责农产品促销行为。构建集中式供应链与分散式供应链的农产品三级供应链的Stackelberg博弈决策模型；分析新鲜度需求弹性、促销努力需求弹性等影响因素对农产品供应链系统最优决策的影响，并对比分析集中式决策与无契约的分散式决策的最优决策结果。在此基础上建立“收益共享+数量折扣+成本互担”契约来协调供应链系统。最后通过对收益共享系数与运输价格进行灵敏度分析，发现当契约参数满足特定关系时有利于供应链系统的良好协调以及利润的帕累托改进最优。

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3PL企业参与的双渠道供应链下制造商融资策略选择

邵怀鹏, 于文成

2023, 26 (3): 58-66. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.007

摘要 ( 942 )

HTML ( 5 )

PDF(759KB) ( 1544 )

为研究3PL (third party logistics) 企业对于缓解供应链资金约束难题的价值，在由零售商、3PL企业和资金约束制造商组成的供应链系统中，考虑直销渠道接受度、市场竞争激烈程度以及融资利率等因素，建立了3PL融资以及零售商融资两种融资策略下的Stackelberg博弈模型，得到了双渠道供应链决策者的最优定价策略。结果表明，在两种融资模式下，制造商批发价格、直销渠道价格、零售商价格、两种渠道运费与市场竞争激烈程度正向关；直销渠道价格和直销渠道运费与直销渠道接受度正向关，零售商价格、制造商批发价格以及代销渠道运费与之负相关。3PL企业提供金融服务可以有效缓解制造商资金压力，并且制造商选择3PL融资的利润高于选择零售商融资，3PL企业也可从提供金融服务中获益。

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考虑自然退化与冲击的风电机可靠性评估与预防维护策略研究

李海燕, 李亚平, 韩腾飞

2023, 26 (3): 67-74. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.008

摘要 ( 835 )

HTML ( 12 )

PDF(837KB) ( 1328 )

风电机可靠性同时受自然退化与外部冲击的影响，马尔可夫链方法常被用作零部件自然退化过程的建模。现有的相关研究忽视了外部冲击对退化的影响，故运用改进的马尔可夫链方法对部件的退化过程进行建模，提出一种改进的转移概率矩阵描述外部冲击对退化的影响，同时运用齐次泊松过程描述随机冲击过程。在此基础上，进行部件可靠性建模，研究预防维护时刻，构建预防维护策略的收益模型。最后，以风电机中的关键部件发电机为例，验证所提出的同时考虑自然退化与外部冲击的马尔可夫链建模方法的有效性以及预防维护策略的经济性。

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整机与部件保修区间不一致的部件灵活延保策略

莫思敏, 丁瑞, 王慧娟, 王文利, 曾建潮

2023, 26 (3): 75-85. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.009

摘要 ( 765 )

HTML ( 4 )

PDF(618KB) ( 1350 )

生产商生产的装备产品整机和整机中由供应商提供的部件，两者保修区间不一致的问题，给生产商带来较高的维保费用，同时影响消费者的使用，给其带来经济损失。为了解决此问题，本文针对装备产品中供应商提供的部件，研究一种灵活延保策略。通过分析部件与整机两者保修区间不一致的几种情形，分别设计供应商的利润函数以及生产商的成本函数，进一步构造以供应商的单位时间利润最大和生产商的单位时间成本最小为目标，以单位时间延保价格、非延保期内单次维修价格和灵活延保策略开始时间与结束时间为决策变量的延保模型，并利用Stackelberg博弈对模型进行优化求解。通过理论分析和数值分析分别得出在不同延保价格与维修价格下和在生产商最大成本预算下的最优延保策略。

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基于两视图半监督学习的产品质量问题识别方法

姚池, 潘尔顺

2023, 26 (3): 86-94. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.010

摘要 ( 815 )

HTML ( 9 )

PDF(684KB) ( 1519 )

针对电商网站中的大量非结构化、无标注的用户评论文本，运用两视图半监督学习方法对其进行分类，识别出涉及产品质量问题的内容，从而挖掘出其中隐含的产品质量缺陷与隐患。综合考虑词汇、情感、领域等多方面特征，构建文本特征视图和非文本特征视图，采用Co-training协同训练算法，依据是否涉及质量问题对评论进行分类。以电热水壶为例，爬取电商网站的评论数据进行实证分析。结果显示，本文方法的分类F₁值和AUC值分别为82.18%和86.24%，相比于单视图监督学习分类器具有显著提升。

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考虑批到达的智能车间多AGV充电策略研究

彭乘风, 黎展滔, 陈庆新, 王永阳

2023, 26 (3): 95-106. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.011

摘要 ( 826 )

HTML ( 14 )

PDF(4942KB) ( 1391 )

以电力驱动自动导引小车 (automatic guided vehicle, AGV) 为智能车间的某一工序生产单元物料运输设备为研究背景，针对考虑工件批到达的充电调度问题展开研究。通过对问题进行特征分析，以工件平均等待时间为优化目标，构建单工序同等并行机的多AGV充电调度问题的数学模型。对AGV充电过程进行动态分解，提出一种组合算法生成框架，并通过优先规则嵌入的方式生成27种组合充电算法。设计大量仿真测试算例以对比、分析算法在差异化环境下的性能表现。研究发现，通过降低AGV在充电站的时间可提升充电算法的性能，研究成果可为生产管理人员制定充电方法提供一定指导。

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基于分支定价算法的多时间窗家庭医护人员调度问题研究

李妍峰, 罗楠, 向婷

2023, 26 (3): 107-115,133. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.012

摘要 ( 850 )

HTML ( 8 )

PDF(937KB) ( 1391 )

为了减少医护人员调度成本，提高客户满意度，研究了家庭医疗护理人员调度问题。考虑客户具有多个可接受服务的时间窗，并对不同时间窗具有不同偏好的特性，建立以总运营成本最小、满意度最大为目标的数学模型。基于Dantzig-Wolfe分解原理将所建模型重构为集合划分主问题和含多时间窗的最短路径子问题模型。运用将列生成嵌入分支定界框架中的分支定价算法对问题求解，并根据多时间窗的问题特性设计了快速获得初始解的随机贪心算法和求解子问题的改进标签算法。对50组算例进行测试，将所提出的算法与CPLEX对比，验证了算法的有效性。最后比较单时间窗和多时间窗算例结果发现，客户提供多个可接受服务的时间窗能有效降低调度成本。

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求解0-1背包问题的牵制平衡算法

罗亚波, 滕红玺

2023, 26 (3): 116-123. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.013

摘要 ( 900 )

HTML ( 6 )

PDF(697KB) ( 1430 )

为扩充对于经典NP-hard问题中的0-1背包问题的求解方法，模拟生态系统中各物种间相互依存、牵制，最终达到动态平衡的自然机制，提出一种新型仿生算法：牵制平衡算法。算法以种群规模描述设计变量，以牵制关系为优化驱动力，以系统达到稳态为优化目标，设计了自成长函数、牵制函数、成长函数用以描述设计变量的变化规律，促进解的寻优进程。将牵制平衡算法对于10个不同规模0-1背包问题的求解结果与近年来文献数据进行对比，结果显示算法在8个不同规模的问题中能获得当前已知最优解，验证了牵制平衡算法的收敛性与求解性能，表明算法对于0-1背包问题的求解具有有效性和竞争力。

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基于改进SPEA2的原油短期调度问题研究

王书娟, 侯艳, 滕少华, 朱清华

2023, 26 (3): 124-133. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.014

摘要 ( 855 )

HTML ( 6 )

PDF(1082KB) ( 1514 )

针对原油短期调度多目标优化问题，在分析已有多目标模型对原油调度过程中的供油罐个数、供油罐切换次数、原油在管道中的混合成本和供油罐罐底混合成本这4个目标优化的基础上，本文建立的模型增加了原油在管道转运过程中的能耗成本这一优化目标，使模型更吻合生产实际。在SPEA2算法中引入极值归档集，结合MOGWO算法指导极值归档集更新来提高算法的全局搜索能力；利用余弦相似度对归档集进行裁剪操作，以保证归档集中个体的多样性。将改进算法与多个具有代表性的进化多目标优化算法进行对比实验，结果表明，本文所提出算法在求解原油短期调度问题时性能较优。

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基于分配结算函数的晶圆投放仿真优化方法

于一豪, 张正敏, 管在林

2023, 26 (3): 134-142. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.015

摘要 ( 772 )

HTML ( 6 )

PDF(1039KB) ( 1362 )

为了提高传统仿真优化方法的求解精度和收敛效果，提出一种基于分段线性分配结算函数 (allocated clearing functions, ACF) 的两阶段仿真优化方法以求解晶圆投放计划问题，用以决策每个计划周期不同类型产品的最优投放速率。该方法首先构建分段线性拟合模型拟合分配结算函数，以最小化生产成本为目标，建立基于分配结算函数的数学投放模型并求解，快速得到近似全局最优解作为较高质量初始解；然后建立离散事件仿真模型，并结合模拟退火算法以形成仿真优化框架，通过对初始解进行邻域搜索获得符合生产实际的满意解。实验结果表明，基于分段线性分配结算函数的两阶段仿真优化方法相比于对比方法和企业现行方法节省了超过27%的生产成本。

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考虑特征学习的IPSO-LSTM晶圆加工周期预测

张蓝天, 石宇强

2023, 26 (3): 143-150. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.016

摘要 ( 847 )

HTML ( 6 )

PDF(1221KB) ( 1486 )

为了推动大数据技术在制造车间的应用，针对复杂产品晶圆制造过程中海量制造数据时序性、强噪音影响加工周期预测精度的问题，提出考虑特征学习的改进粒子群优化长短期记忆网络 (improved particle swarm optimization-long short term memory, IPSO-LSTM) 的加工周期预测方法。采用降噪自编码器和稀疏自编码器联合构建深度自编码器，增强特征学习能力和抗噪能力；运用IPSO优化LSTM参数，克服时间依赖性，提升预测模型性能。实例验证了所提方法的预测精度优于传统机器学习方法，其平均绝对误差低于3%；并分析特征学习方法的有效性，将支持向量回归和多层感知器等传统方法加入特征学习方法，R²分别提高了1.46%、1.05%，为晶圆加工周期的有效预测提供新的解决方法。

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基于麻雀算法优化宽度学习系统的轴承故障诊断

陈光林, 于丽娅, 张成龙, 周鹏, 李笑瑜

2023, 26 (3): 151-158. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.017

摘要 ( 908 )

HTML ( 12 )

PDF(1524KB) ( 1436 )

对滚动轴承做健康监测和故障诊断可以保证机械设备持续有效地进行工作。利用深度学习对工业大数据背景下的海量复杂数据进行建模时，需要耗费大量的计算资源，出现训练停滞或难以训练等问题。尝试采用宽度学习系统代替深度学习进行轴承故障诊断，同时针对宽度学习系统分类效果受限于自身超参数的选择这一问题，利用元启发算法中的麻雀搜索算法对宽度学习系统的超参数进行优化，提高宽度学习系统的准确率。将优化后的模型应用于西储大学轴承数据集，并与多种神经网络模型进行对比以验证所提方法的故障诊断能力。

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考虑外部冲击的风电机组机会维护策略研究

成卉, 刘勤明, 叶春明, 杨晓燕

2023, 26 (3): 159-167. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.018

摘要 ( 803 )

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PDF(805KB) ( 1272 )

考虑到风电机组外部运行环境复杂、维护费用高昂的特点，提出外部冲击作用下的风电机组机会维护策略。用Gamma过程表示系统自然退化过程，用非齐次Poisson过程描述外部环境带来的随机冲击，建立总退化量模型；用维护阈值和突发失效阈值作为双重约束来确定维护概率并得出期望维护费用的表达式；然后通过最优机会维护阈值间隔计算出最优期望维护费用。算例分析了不同影响因素下期望总维护费用与机会维护阈值间隔之间的关系。结果表明，在考虑外部随机冲击影响时的风电机组子系统的总退化量远高于自然退化时产生的退化量，这更符合风电机组运行的实际运行情况。

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双向中断下城市轨道交通关键站点识别方法研究

胡军红, 张雯婕, 汤瑞, 闻成维

2023, 26 (3): 168-174. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.019

摘要 ( 709 )

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PDF(628KB) ( 1434 )

针对现有城市轨道交通网络关键站点识别方法对站点双向中断场景下列车运行交路调整过程考虑不足的问题，提出一种双向中断下城市轨道交通网络关键站点识别方法。假设站点失效情况为双向中断运营，根据线网中折返站点布设情况确定节点失效范围。从网络连通性、网络拓扑特性和站点自身属性3方面选取评价指标，采用TOPSIS法综合评价城市轨道交通网络站点重要度，选取成都地铁网络作为实例，识别成都地铁网络关键站点。结果表明，成都地铁网络关键站点主要分布在环线与射线相交区域的换乘站；识别结果中部分非换乘站点的重要度会由于其折返区段内包含其他重要车站得到提升，本文提出的方法能够识别出部分原节点移除法下容易忽略的站点，使评价结果更符合实际。

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