工业工程

考虑再制造投资的闭环供应链网络均衡模型

曹炳汝, 朱博文

2021, 24 (3): 1-9. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.001

摘要 ( 1639 )

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PDF(589KB) ( 5102 )

针对企业投入资金以提高回收产品再制造率的闭环供应链问题，建立了再制造率的投资函数，构建了制造商回收的两层闭环供应链网络。利用均衡理论和变分不等式理论描述决策者的决策行为，在利润最大化的基础上考虑排放最小化。运用修正投影算法，求解出网络中不同回收标准与补贴政策下企业的最优生产决策，并分析企业的投资效率对回收再制造过程的均衡决策的影响。算例结果表明，最低回收标准的上升会减少环境排放，提高回收补贴却会导致排放量的上升，且再制造投资效率越高的企业此效应越明显。

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考虑最优定价与质量决策的平台销售模式选择研究

官振中, 黄丘杰, 张爱凤

2021, 24 (3): 10-17. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.002

摘要 ( 1556 )

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PDF(915KB) ( 5218 )

为了研究电商平台与制造商的销售模式选择问题，在产品质量外生和内生情况下，分别建立制造商领导的转售与平台零售商领导的代理销售动态博弈模型，通过逆序归纳法求解出各决策方的最优定价与质量水平，并运用数值分析法验证结论的有效性。研究发现，平台边际运营成本与市场异质性共同决定产品市场覆盖率，平台与制造商可根据市场环境参数的不同选择最优的销售策略。质量外生时，平台与制造商的产品零售价格相同，但两者的最优销售模式选择总是不一致。质量内生时，当平台边际运营成本较低，且市场异质性较大时，平台与制造商均选择代理销售模式，此时双方均实现帕累托改进。

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制造商生产成本结构对其线上销售模式选择的影响

聂佳佳, 胡元潇

2021, 24 (3): 18-25,33. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.003

摘要 ( 1520 )

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PDF(767KB) ( 5267 )

考虑制造商生产成本呈线性和非线性2种情形，探究不同生产成本结构下的制造商对线上销售模式的选择策略。构建制造商和电商平台的Stackelberg博弈模型，运用逆向归纳法得出双方不同策略下的最优利润，进而得到双方实现共赢的条件。研究发现，无论制造商生产成本结构如何，制造商对销售模式的偏好均与佣金比例有关，当佣金比例较低时，制造商选择网上代销模式；当佣金比例较高时，制造商选择网上分销模式。而且，制造商和电商平台的利益并不总是对立的，当佣金比例适中或较高时，双方可以实现共赢。此外，在规模不经济情况下，2种销售模式的消费者剩余和社会福利均与规模不经济系数负相关，网上代销模式受规模不经济系数影响的程度更大。

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网络零售商产品与运费联合定价的优化决策研究

田俊峰, 田劲松

2021, 24 (3): 26-33. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.004

摘要 ( 1329 )

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PDF(847KB) ( 5222 )

消费者网络购物对运费的认知和商家的偏好存在差异。通过消费者的购买行为分析和效用函数的刻画，研究网络零售商在进行产品与运费联合定价时捆绑定价和分割定价的优化决策问题。讨论商家之间价格竞争的组合形式，提出最优定价存在的情形选项，论证价格决策的边界和适用条件，揭示商家之间采用捆绑定价的对称竞争均衡具有稳定性，及其不同均衡条件下商家利润的相对大小规律。研究结论表明，价格决策的选项取决于商家的产品成本高低，在产品成本给定的条件下，每种价格决策的边界依赖于市场中消费者的属性特征，即运费存怀疑的消费者比例，以及消费者对商家的偏好程度。

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基于演化博弈模型的供应链利他偏好动态演进研究

覃燕红, 白萌, 林强

2021, 24 (3): 34-45. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.005

摘要 ( 1449 )

HTML ( 15 )

PDF(1007KB) ( 5289 )

考虑供应链成员利他偏好行为和动态演进特征，分别在线性需求和非线性需求下建立相应的供应链决策模型。首先在短期内通过计算博弈支付矩阵对零供双方的均衡策略进行分析，其次在长期内运用演化博弈理论对零供双方进行单独演化分析、交互演化分析，最后将2种需求条件下供应链成员均衡策略进行比较，进而研究零售商利他偏好对供应链长期决策的影响。研究结果表明，短期内，供应商均衡策略依赖于零售商策略，而零售商均衡策略不受供应商影响且总是采取“偏好利他”策略；长期内，2种需求条件下零供博弈的均衡策略均为供应商采取“激励”策略、零售商采取“偏好利他”策略。此外，零售商利他偏好能提高供应商利润并使零售商实现效用最大化，进一步促进双方合作。

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供应中断和需求扰动下供应链竞合关系研究

王继光, 冯琪卿, 齐凯

2021, 24 (3): 46-53,59. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.006

摘要 ( 1410 )

HTML ( 3 )

PDF(755KB) ( 5399 )

考虑供应中断和需求扰动情境下2个供应商和1个零售商组成的两级供应链系统，构建了合作、静态非合作、嵌套式静态非合作3个博弈模型，分析集中式、分散式供应商竞争与合作情形下的零售商采购策略与供应商定价策略。研究表明，当市场需求增大时，分散式供应商合作情形下供应链整体利润最高；当市场需求减少时，集中式供应链整体利润最高。当权衡供应商订货成本与产品供应稳定性时，零售商倾向与相对稳定的供应商合作；当供需同时不确定时，仅较稳定的供应商受影响。

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基于拣货员协同合作的订单拣选策略研究

钱吴永, 王文香

2021, 24 (3): 54-59. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.007

摘要 ( 994 )

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PDF(604KB) ( 5456 )

本文对单区块人工作业系统中多个拣货员在拣货作业过程中发生的拣选堵塞问题展开研究。构建基于协同合作的拣选路径模型，通过交换拣选订单，动态调整拣选路径，减少拣选堵塞的产生。案例分析结果表明，与S型策略相比，协同合作策略在减少拣选堵塞、缩短订单服务时间方面具有明显的优越性。最后，从影响拣选作业效率的可控因素角度进行敏感性分析，了解不同情况下协同合作策略对拣选作业效率优化的具体表现。

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碳限额交易机制下低碳供应链协调策略

刘昊, 樊毓卿, 张诗青

2021, 24 (3): 60-67,82. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.008

摘要 ( 1393 )

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PDF(1012KB) ( 5472 )

为实现低碳供应链的完美协调，在碳限额交易机制下构建由一个制造商和一个零售商组成的两级供应链。运用博弈论的方法，求得集中和分散决策下的最优决策。然后以此为基准，提出2种协调契约。最后通过数值仿真分析相关参数对均衡结果的影响。研究发现，收益共享−成本分担契约不能实现供应链的完美协调，而批发价格−成本分担契约能实现供应链的完美协调。此外，政府应加强环保宣传力度，培养消费者的低碳意识，同时也应合理控制碳价，平衡供应链成员利润。

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考虑工序并行的差异工件批调度研究

唐红涛, 杨志鹏, 刘家毅

2021, 24 (3): 68-76,114. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.009

摘要 ( 1232 )

HTML ( 21 )

PDF(1144KB) ( 5555 )

针对铸造车间差异工件组批多约束的问题，在工序可并行加工的前提下构建以最小化最大完工时间和最小化沙箱空置率为优化目标的并行工序批调度模型，设计一种改进和声算法求解该调度模型，提出一种单工序编解码方式和2种机器分配规则用于解决工件分批、沙箱选择、工序分配及机器选择的问题。在算法中提出一种新的和声产生方式和更新机制，同时为改善算法的局部搜索能力，加入模拟退火算法执行局部搜索过程。最后根据企业实际生产数据进行仿真实验，验证本文模型的有效性。

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基于XGBoost的车身尺寸装配质量智能预测模型

董海, 冯晔

2021, 24 (3): 77-82. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.010

摘要 ( 945 )

HTML ( 9 )

PDF(645KB) ( 5511 )

针对汽车多级制造系统中传统机器学习方法处理多元数据样本时间久、精度低等问题，提出一种基于XGboost的车身尺寸装配质量智能预测模型，解决多级制造系统的车身装配精准预测控制问题。首先，通过对车身多级装配过程的分析，对数据样本进行预处理，建立基于Spearman系数的不同特征要素的绝对相关性矩阵；其次，对生产流程的相关数据实时采集、清洗及挖掘分析，提出数据分析流程与数据处理框架，建立基于XGBoost的车身尺寸装配质量智能预测模型，并通过对模型性能的有效评估实现对车身尺寸装配的精准控制；最后，仿真实例对比分析表明，基于XGboost的质量智能预测模型能精准地解决多级制造系统中的车身装配质量控制问题。

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一种综合赋权的改进FMEA风险评估方法

赵翼翔, 廖飞飞, 王晗

2021, 24 (3): 83-88. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.011

摘要 ( 916 )

HTML ( 5 )

PDF(589KB) ( 5886 )

针对传统故障模式和影响分析(failure mode and effects analysis, FMEA)方法中的未考虑风险因子权重以及风险因子权重难确定这一问题，提出一种综合赋权的改进FMEA风险评估方法。该方法首先通过FMEA团队明确评估对象和FMEA范围，然后列出所有潜在故障模式，对故障模式进行打分，得到所有的专家打分评估表，再通过语言变量转化为直觉模糊数。由层次分析法确定主观权重，由数据本身确定客观权重，使用直觉模糊混合加权算子(intuitionistic fuzzy hybrid weighted, IFHW)算子集结评价信息，得到所有的故障模式的得分函数，最后基于风险最大化选取每个故障模式的最大分数，进行排名，得到最终的故障模式风险顺序。通过对静电纺丝设备进行FMEA分析，并与其他方法进行比较，验证了所提方法的可行性。

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基于灰色周期外延的航线客流量区间序列预测模型

汪瑜, 车通, 鄢仕林

2021, 24 (3): 89-95. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.012

摘要 ( 898 )

HTML ( 8 )

PDF(522KB) ( 5578 )

为解决无法获取先验分布模式的“贫信息、小样本”航线随机客流量预测问题，提取这类航线客流量时间序列的上、下界信息，并在中间增加一个偏好值，形成包含左界点、中间点和右界点的三元区间数结构的航线客流量表达形式，将三元区间数数据结构转换为左半径、中心及右半径3个独立的时间序列，再利用灰色系统理论建立航线客流量预测模型，并利用周期外延模型对上述模型得出的残差序列进行修正。采用2004—2019年民航客运量数据进行验证分析。结果发现，ARIMA(autoregressive integrated moving average model)模型预测检验的平均绝对百分比误差为6.77%，灰色周期外延模型的平均绝对百分比误差为1.66%，因此后者在短期预测上有较大优势。

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考虑缓冲区库存分配的并联系统预防维护策略研究

吕晓磊, 刘勤明, 叶春明, 李冠林

2021, 24 (3): 96-103. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.013

摘要 ( 1102 )

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PDF(1016KB) ( 5548 )

为提高并联系统生产过程的连续性，提出了考虑缓冲区库存分配的并联系统(3M1B)预防维护模型。首先，考虑并联系统每台设备的故障率与维护率，在并联系统中上下游设备之间建立缓冲区，构建3M1B系统。其次，考虑设备不完美生产的可能性，以缓冲区库存量与设备运行周期为决策变量，以设备最小生产成本率为目标函数建立预防维护模型，求解最佳的预防维护策略与缓冲区库存分配策略。针对此维护模型，采用离散迭代算法与遗传算法进行求解，并比较了2种算法的优劣，结果表明，对于此模型，离散迭代算法优于遗传算法。最后，通过算例验证模型的可行性和有效性。

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物料齐套时间不确定的多地总装作业前摄性调度

李思瀚, 莫超雄, 刘建军, 陈庆新, 毛宁

2021, 24 (3): 104-114. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.014

摘要 ( 1280 )

HTML ( 28 )

PDF(1025KB) ( 5522 )

定制型生产线的总装环节具有工程项目式运作、在客户地开展手工装配、所需物料众多等特点，装配组在各个客户地往来调配需要差旅时间，而装配物料又难以如期齐套，容易导致人员和物料的相互等待，从而延长了此类生产线的交付周期。本文通过对总装作业进行前摄性考虑以减少等待浪费、缩短交期。首先建立不确定环境下多地总装作业前摄性调度数学模型，然后以质量鲁棒性和解的鲁棒性为优化目标，构建了结合缓冲时间插入策略和抽样仿真技术的非支配排序遗传算法NSGA-II求解问题，最后通过实际样例验证了算法的有效性。

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大规模基站运维优化与车队规划研究

周游, 朱文斌

2021, 24 (3): 115-120,160. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.015

摘要 ( 977 )

HTML ( 5 )

PDF(560KB) ( 5462 )

研究了考虑充电量决策的大规模基站断电运维的多车辆路径规划问题。目标是在运维能力有限的条件下最小化基站断电产生的损失和车辆运行成本的加权总和。分析了该问题区别于传统取送货问题的差异与难点，利用图论模型建立了动态多阶段车辆路径的混合整数规划模型，利用库存理论辅助基站充电量的决策并通过软时间窗口对车辆服务与路径规划进行约束，最后设计了基于局部最优插入和变邻域搜索的动态算法框架进行求解。基于中国铁塔公司真实数据生成的多个算例验证了该算法可以显著降低运维成本，并协助公司进行运维车队规模的规划。

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面向货到人拣货机器人系统的数字孪生系统

彭辉, 赵宁, 孙阳君

2021, 24 (3): 121-129. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.016

摘要 ( 1440 )

HTML ( 20 )

PDF(956KB) ( 5624 )

采用数字孪生技术对货到人拣货机器人系统RMFS(the robotic mobile fulfillment systems)进行研究，提出了针对RMFS系统的数字孪生模型构建方法并给出了数字孪生实例。实验数据表明，所构建的数字孪生系统可更好地描述RMFS系统AV(automatic vehicle)死锁和冲突的规律，可方便地随物理RMFS系统重构而重构，实现系统共生。数字孪生系统可为更好地理解RMFS系统内在规律，指导电商企业更好地使用RMFS系统提供帮助。

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基于改进NSGA-II的多项目多技能人力资源调度研究

王莹莹, 吴立云

2021, 24 (3): 130-138. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.017

摘要 ( 1458 )

HTML ( 14 )

PDF(983KB) ( 5604 )

多项目并行的人力资源管理日益成为研发型企业合理配置各类资源、实现利润最大化的有效方式。从项目成本和多能工满意度角度出发，运用第2代非支配排序遗传算法和蚁群算法对多能工分配问题进行研究。考虑多能工技能组合与项目任务需求之间的匹配以及技能熟练水平对任务作业时间的影响，构建了以实现多项目总工期和多能工间工作量均衡为目标的优化模型。根据模型的约束条件，提出了一系列启发式规则提高算法效率，并结合第2代非支配排序遗传算法和蚁群算法的特点，利用新开发的算法对模型进行求解。通过数值算例验证了模型和算法的有效性。

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BOPS策略下全渠道零售商库存决策研究

蹇萍, 陈义友

2021, 24 (3): 139-145. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.018

摘要 ( 1261 )

HTML ( 15 )

PDF(958KB) ( 5495 )

为提升全渠道零售商的运营效率和顾客购物体验，研究全渠道零售商的库存决策。基于扩展报童模型，分别构建传统双渠道与BOPS策略下的全渠道库存决策模型，通过对比分析，研究BOPS策略对门店最优库存决策和零售商利润的影响。研究结果表明，顾客选择行为对全渠道和双渠道运营产生了不同的影响。1) 双渠道下门店最优订货量随顾客对门店库存水平预期的增大而增大，全渠道下门店最优订货量呈现的特征与双渠道相反；2) 当BOPS补货等待成本较小时，BOPS策略下全渠道门店总需求大于双渠道门店总需求；3) 当顾客对门店库存预期较低时，全渠道策略优势凸显。

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配网重点物资采购抽检方案研究

向彬, 刘志雄, 姚尧, 张坤义

2021, 24 (3): 146-152. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.019

摘要 ( 911 )

HTML ( 10 )

PDF(599KB) ( 5119 )

针对现行配网物资采购抽检制度中存在的不同批量的产品事实上宽严程度不一致的问题，基于常用的MIL-STD-1916抽样标准，提出一种计数调整型的配网重点物资抽检方案。该抽检方案结合电网的抽检实际，在考虑科学性的基础上，兼顾电网抽检相关文件中规定的重点物资抽样检验4个“百分之百”的要求和(n|0)要求，且不加大现有抽检工作量。研究成果可以直接应用于配网物资采购抽检实际工作中。

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基于互补产品的双渠道供应链合作广告博弈分析

黄帅, 杨玉中

2021, 24 (3): 153-160. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2021.03.020

摘要 ( 1460 )

HTML ( 11 )

PDF(879KB) ( 5218 )

针对互补产品的双渠道供应链合作广告问题，在考虑互补产品溢出效应的基础上，构建以制造商为领导者的Stackelberg主从博弈分散决策模型和集中决策模型，通过求解模型给出不同决策模式下制造商最优广告策略、零售商最优广告策略及最优合作广告分担率，最后以数值算例验证相关结论。研究结果表明：制造商关于某产品的广告投入水平与制造商关于该产品及其互补产品在网络渠道、零售渠道的边际利润正相关，且制造商关于其互补产品在网络渠道、零售渠道的边际利润对制造商关于该产品的广告投入的影响水平取决于产品的溢出效应系数；制造商对某产品的合作广告分担率除了与该产品及其互补产品在各渠道的边际利润有关外，还与零售商广告对网络渠道的影响性质有关。

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