工业工程

基于NSGA-Ⅱ算法的分区拣选优化

魏庆琦, 陈金迪

2020, 23 (3): 1-9. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.001

摘要 ( 1192 )

HTML ( 19 )

PDF(939KB) ( 5602 )

电商背景下的客户订单呈现出多品种、小批量、高频次等特点，给仓库拣选工作带来很大的挑战。为提高拣选效率，在订单完全拆分的分批策略和组合优化的行走策略下，设计了以总服务时间最小、分区工作量平衡度最优和二次分拣效率最高的多目标分区拣选模型。由于3个目标函数之间存在矛盾，设计了NSGA-II算法对多目标优化模型进行求解。通过数值实验，与传统的不拆分订单的分区拣选系统对比，发现在订单批量环境为[1，4]时，分别使总服务时间减少了43.88%，平衡度改善了84.61%，并分析了区域个数、订单总数和订单批量环境对系统效率的影响。

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EPR下动力电池梯度利用的闭环供应链定价策略与协调机制

张子健, 郭明波, 陈全朋

2020, 23 (3): 10-18. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.002

摘要 ( 1674 )

HTML ( 20 )

PDF(855KB) ( 5442 )

根据废旧动力电池具有梯度利用的特性，创建了以电池制造商为回收责任方的电池梯度利用模型，并分别在供应链集中式决策与分散式决策条件下对动力电池的梯度利用问题展开研究，得到了不同决策条件下的最优决策组合及最优利润。最后，引入收益共享契约对分散式决策条件下的供应链进行优化，并通过算例分析进一步验证了本文结论及共享契约的准确性与有效性。结果表明：在集中式决策条件下，动力电池回收成本与销售价格呈正相关，与回收率及闭环供应链利润呈负相关。而在分散式决策条件下，动力电池补贴价格与销售价格呈负相关，与回收率呈正相关。

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基于微分对策的闭环供应链中制造商合作策略选择

张敏, 李思雨, 石纯来, 廖治通

2020, 23 (3): 19-29. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.003

摘要 ( 1527 )

HTML ( 8 )

PDF(694KB) ( 5263 )

以动态环境为背景，研究了存在第三方的闭环供应链中制造商合作策略选择。分别建立了制造商与回收商和零售商三方共同合作，制造商仅与回收商或零售商其中一方合作，以及三方均不合作等4种合作模型，利用微分对策理论对模型进行求解得到不同合作策略下的最优控制策略。研究发现：制造商总是存在与零售商或回收商合作的动机，制造商与零售商和回收商均合作时供应链利润以及消费者福利最高，制造商与其均不合作时供应链利润和消费者福利最低。但制造商仅与零售商合作时供应链利润是否高于其与回收商合作时的供应链利润依赖于旧产品回收效率和再制造所节约成本等。

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不同渠道结构下再制造商进入对制造商定价的影响

舒秘

2020, 23 (3): 30-37. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.004

摘要 ( 1572 )

HTML ( 10 )

PDF(826KB) ( 5337 )

考虑制造商领导、再制造商领导以及无领导者的3种渠道结构，建立了制造商和再制造商的价格博弈模型，分析了制造商的定价决策。研究表明：再制造商进入对制造商定价的影响同再制造产品与新产品的差异程度密切相关。在渠道结构不同的3种市场中，当产品差异大时，制造商和再制造商均在制造商领导的市场中对产品定价最高，利润也最大；当产品差异小时，双方在再制造商领导的市场中对产品定价最高，利润最大。此外，无论是制造商还是再制造商，其在均衡市场中对产品定价最低，获得的利润最少。

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零售商主导的农产品供应链公平关切研究

陈军, 王楠, 邱智慧

2020, 23 (3): 38-44. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.005

摘要 ( 1464 )

HTML ( 5 )

PDF(479KB) ( 5442 )

强势零售商压低收购价会损害农户利益。对此，就弱势农户自利公平关切和Nash讨价还价公平关切两种情形，采用主从博弈方法研究了农户公平关切对农产品供应链运营效率的影响。结论表明，农户自利公平关切下的收购价最高，Nash讨价还价公平关切下的保鲜努力水平最高。无论农户是何种公平关切，保鲜努力成本分担契约都不能实现供应链协调。如果农户独自承担保鲜努力成本，只有Nash讨价还价公平关切能改善供应链系统利润。

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基于博弈论的两级逆向供应链定价策略研究

石永强, 王佳欣, 张智勇

2020, 23 (3): 45-50,58. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.006

摘要 ( 1664 )

HTML ( 5 )

PDF(939KB) ( 5653 )

基于博弈论的思想，针对现实中的制造商委托零售商回收废旧产品以再次加工的逆向供应链定价问题展开研究。首先分别构建了制造商主导的Stackelberg博弈分散式定价模型以及合作博弈的集中定价模型，通过推导得到一些推论，从理论上证明了合作博弈能够给供应链带来更多利润，同时也能让消费者获益。针对合作博弈模型，设计了分配方案来实现合作利润的分配以满足所有供应链成员的要求。最后通过数例计算验证了推论的正确性。

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随机需求下绿色农产品三级供应链协调

花均南, 丁显博

2020, 23 (3): 51-58. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.007

摘要 ( 1558 )

HTML ( 4 )

PDF(694KB) ( 5411 )

考虑市场随机需求、产品绿色度、绿色研发成本等因素，研究绿色农产品三级供应链协调问题。首先，构建了不同决策模式下供应链成员的利润模型，发现合作可提高供应链整体收益，随后构建"收益共享-成本共担"混合契约对绿色农产品供应链进行协调。研究结论表明：混合契约能够降低绿色农产品售价，提高绿色度，增加绿色农产品市场需求；合理比例的收益共享和成本共担可使各个绿色供应链成员达到共赢。最后通过算例分析验证了契约模型的正确性。

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考虑设备劣化及返工的质量批量模型研究

方叶祥, 王洪冬, 钱庆, 樊树海

2020, 23 (3): 59-64,74. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.008

摘要 ( 973 )

HTML ( 7 )

PDF(1021KB) ( 5792 )

为了得到最大质量批量，研究了返工成本边际效应下的期望利润值计算方法，将生产过程分为两个阶段：无需返工和需要返工的连续加工。给出了质量控制策略下批量计算公式以及考虑边际成本下的最大利润所对应的质量批量。采用蒙特卡洛仿真和Design Expert 8.0.6软件拟合，通过数字实验，对比了返工成本与未考虑返工成本情况下的期望利润值。研究显示，考虑返工成本边际效应下的质量批量大于一般的经济批量，所得到期望利润也最大。

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跨境VMI供货模式下生产-库存联合优化研究

张志韬, 陈志祥, 邵校, 王伟洁

2020, 23 (3): 65-74. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.009

摘要 ( 1139 )

HTML ( 2 )

PDF(1024KB) ( 5669 )

研究基于跨境VMI(vendor managed inventory)供货模式下的生产-库存联合优化问题。以一个实际案例企业作为应用背景，比较了VMI供货模式和传统的供货模式在海运和空运2种运输方式下的不同特点及其对决策的影响。研究结果表明，对于案例企业而言，采用VMI供货模式的库存管理是可行的，考虑目前公司采用2种可选的运输模式，选择海运的总成本最低。通过对资金费用率、库存费用比率和缺货费用率进行灵敏度分析，探讨了不同环境变量对最优决策的影响。研究结果对跨境供应链多国生产型企业改善跨境物资采购和生产-库存决策有一定参考价值。

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双渠道多级分销网络的预防性库存分拨机制与方法研究

石敏, 屈挺, 郭洪飞, 李从东, 黄国全

2020, 23 (3): 75-83,106. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.010

摘要 ( 1161 )

HTML ( 3 )

PDF(1043KB) ( 5462 )

企业通过增加库存量来应对不可延期交货带来的缺货损失的传统运作方式在电子商务催生了线上线下双渠道分销模式后变得捉襟见肘。在双渠道多级分销模式下，传统囤货式的运作模式因多层级、多渠道而产生高额库存成本，这恰恰削弱了双渠道销售的高利润优势。因此，拥有双渠道多级分销网络的企业如何平衡库存成本与缺货损失就成为了本文的研究重点。本文考虑了拥有线上线下双渠道销售的一个由中心仓、区域仓和门店节点构成的三级供应链库存系统，借鉴库存共享思想提出了“预防性库存分拨机制”，即节点内线上线下库存、同层级一对多双向预防性调拨、上下级间一对一单向预防性补货的运作机制，并利用目标级联法(analysis target cascading, ATC)依据预测时间窗内的需求预测结果构建预防性分拨模型。最后以国内某大型进口红酒贸易企业为基础对模型进行仿真和分析，结果表明所提出的预防性库存分拨机制能够有效降低库存成本，为双渠道供应链系统低成本高效率的运作提供了实现的手段。

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基于合作博弈的电力生产商多能互补优化策略

孙权, 李军祥

2020, 23 (3): 84-90. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.011

摘要 ( 931 )

HTML ( 4 )

PDF(723KB) ( 5508 )

为了稳定电网系统，消纳清洁能源并提高电力生产商利润，提出将现有的化石能源、风能和太阳能发电资源通过合作博弈的方式建立多能互补发电策略模型来满足用户的全部电力需求，通过Shapley值法对电力生产商利益进行合理地分配。为了验证策略可行性，设置3类电力生产商在5种不同合作策略下运作。仿真结果表明，多能互补最优策略下电力生产商单日供电量极差减少了32%，化石燃料、风力和光伏发电电力生产商单日利润分别提高了15.9%、45.5%和65.0%。结果表明，所提策略是正确且行之有效的，具有指导价值。

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四足机器人工程特性冲突消解方法

路可欣, 秦建军, 高磊

2020, 23 (3): 91-98. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.012

摘要 ( 841 )

HTML ( 5 )

PDF(744KB) ( 5489 )

针对机器人在设计中存在的工程特性冲突问题，提出了质量屋、发明问题解决原理(theory of the solution of inventive problems, TRIZ)与定量优先度分析的集成方法。利用质量屋对野外非结构化地形中的需求进行分析，发掘负相关工程特性，基于定量优先度分析法对创新方案进行遴选，运用发明问题解决原理进行工程特性冲突消解，设计出满足要求的结构创新方案。以液压四足机器人为例，验证了方法的实用性与可行性，为消解工程特性冲突提供了新思路。

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基于突发事件的城市地铁客流应急疏散模型与仿真分析

熊国强, 雷嘉烨

2020, 23 (3): 99-106. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.013

摘要 ( 1537 )

HTML ( 24 )

PDF(1040KB) ( 6455 )

面向地铁突发事件，以组合建模的视角研究地铁客流应急疏散问题。首先对突发客流及其疏散的影响因素进行分析，运用元胞自动机理论构建了地铁客流应急疏散的组合模型，包括行人最优路径选择模型、行人移动模型、障碍物绕行模型、变道和超越模型等。然后以西安市青龙寺地铁站为例进行实证分析，采用AnyLogic软件平台仿真分析了地铁客流应急疏散的过程。研究结果表明：在紧急疏散过程中，行人密度比较大的状态下，出口及路径等关键信息如果不能完全掌握，将导致站台层与站厅层间的通道出现拥挤现象。当及时发布疏散的实时信息，工作人员现场控制出站人流行走的通道和秩序时，拥堵人群可以得到有效疏散。

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带检测环节的制造单元布局优化

陈瑾标, 陈庆新, 毛宁, 彭乘风, 俞爱林

2020, 23 (3): 107-114,131. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.014

摘要 ( 1157 )

HTML ( 9 )

PDF(1787KB) ( 5659 )

针对带检测环节的智能制造单元，考虑其具有随机性因素的特点，本文对其机器布局问题进行研究。首先对该智能制造单元的生产过程及特点进行分析，建立其机器布局优化问题的随机非线性整数规划的数学模型；然后建立该智能制造单元对应的仿真模型，对该优化问题进行求解；最后分析抽检率的变化对最优解造成的影响，并对该智能制造单元的性能指标进行方差分析，研究不同的布局方案和抽检率对系统性能的影响程度。研究成果为企业进行智能制造单元的机器布局提供决策依据。

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基于图像识别算法的图像传感器质量检测方法改善研究

赵慧娟, 姜盼松, 黄文聪

2020, 23 (3): 115-122. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.015

摘要 ( 878 )

HTML ( 11 )

PDF(1202KB) ( 5592 )

针对图像传感器质量检测结果可信度低的问题，基于Laplacian算子图像识别技术，借助Matlab软件，建立图像识别模型，实现图像采集、图像边缘智能识别、图像特征信息智能提取与分析的功能。通过实验对比，证明改善后的检测方法能更准确地反映产品质量特性。

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多车多件货物平衡装载优化研究

朱向, 向延平

2020, 23 (3): 123-131. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.016

摘要 ( 1195 )

HTML ( 8 )

PDF(718KB) ( 5861 )

基于重心平衡的货物装载要求在提高车厢装载率的同时实现货物装载重心的优化，这对于货物安全高效运输具有重要的意义。针对多件不同规格的矩形物品装载于多个车厢的平衡装载问题，提出了同时对多辆车以对称的形式进行装载的思想，并设计了改进后的贪婪自适应搜索算法来实现这一过程；通过设计2种改进策略，对初始解进一步优化；最后提出了对部分已装载货物位移以改善各车厢重心分布的方法。经过实例运算和分析，证明本文提出的方法能快速制定货物平衡装载布局方案，并达到车辆的高效利用及货物安全运输的要求。

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基于损坏车辆分布预测与损益阈值分析下的共享单车回收研究

张巍, 李鹏翔, 仝自强, 岳毅蒙

2020, 23 (3): 132-137. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.017

摘要 ( 1316 )

HTML ( 3 )

PDF(586KB) ( 5569 )

针对共享单车系统在运营过程中损坏车辆造成运营成本及损失愈多的情况，对损坏车辆在站点网络的分布作出预测，基于回收成本阈值分析建立损坏车辆回收网络模型，在此基础上构建以回收成本最小化为目标的回收路由指派模型，并使用禁忌搜索法与遗传算法的混合算法求解实际案例。结果表明：该方法可解决现实情境下，共享单车损坏车辆回收过程的分布预测和路径优化问题。本文的实例分析表明，建立的模型与传统回收方法相比，成本节约了8.72%，不仅降低回收过程的作业成本，同时也可以提高回收效率，对于共享单车运营商的决策优化具有一定参考价值。

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考虑乘客不完全理性行为的轨道交通车站应急疏散方法研究

毛亚兰, 张锦

2020, 23 (3): 138-144,153. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.018

摘要 ( 1306 )

HTML ( 8 )

PDF(1202KB) ( 5670 )

针对突发事件下城市轨道交通车站的客流疏散问题，考虑乘客的不完全理性决策行为，提出基于前景理论的疏散客流分配方法。首先，将车站内部结构网络化为有向图，利用图的深度优先遍历算法求解得到有效路径集合。然后考虑乘客的不完全理性行为，建立基于前景理论的疏散客流分配模型，并利用连续平均法进行求解。最后以成都太升南路地铁站为例，设置应急疏散场景进行模型应用，并利用AnyLogic将基于前景理论的配流结果和基于乘客完全理性的用户均衡配流结果进行仿真对比。结果表明，基于前景理论的客流分配方法得到的配流结果更符合实际应急疏散结果。

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基于LOF算法的多维混合型数据控制图设计

张乔微, 李艳婷

2020, 23 (3): 145-153. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.019

摘要 ( 845 )

HTML ( 3 )

PDF(765KB) ( 5557 )

为了解决含顺序型和名义型变量混合型数据的监测问题，提出了一种基于LOF算法的多维混合型数据控制图(mixed-type data local outlier factor control chart, MLOF)。在监测过程变量变化的过程中，该控制图充分考虑了顺序型变量的等级特性和名义型变量的信息熵，基于数据的密度来衡量观测点的异常程度。分别使用基于信用卡申请数据集的仿真案例和基于德国信用卡数据集的实例，对比MLOF控制图和现有混合型数据控制图在异常点检测上的表现。仿真案例共模拟了30种监测场景。结果表明，在57%的场景中，MLOF控制图的综合表现都是最好的。而实例也验证了MLOF控制图更适用于数据量大、聚类情况复杂的混合型数据监测过程中。

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质量和成本约束下CSP-T和S_pk集成过程控制方案

李春芝, 甘卫华, 鄢伟安

2020, 23 (3): 154-163. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2020.03.020

摘要 ( 722 )

HTML ( 6 )

PDF(1028KB) ( 5551 )

多水平连续抽样检验方案(CSP-T)是在线过程质量控制工具，但该方案的第一类风险和第二类风险都较高，且不能满足成本约束。提出了CSP-T和过程良率指数(S_pk)集成过程控制方案，该集成方案在满足质量约束的同时，以最小成本运行，并将两类风险控制在既定水平。建立了极限检验能力下的最优CSP-T方案，依据数据的计数特征驱动质量控制方案运行。基于S_pk估计的精确分布建立了风险控制方案，依据数据的计量特征驱动风险控制方案运行。质量控制方案和风险控制方案是独立互补关系。相比于CSP-T方案，检验工作量没有增加。企业案例验证了集成控制方案的可行性和有效性。

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