工业工程

海尔人单合一模式：基于数据驱动的大规模定制

王能民, 王梦丹, 任贺松, 何奇东, 逄玺立

2022, 25 (1): 1-10,27. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.001

摘要 ( 1602 )

HTML ( 64 )

PDF(1258KB) ( 5017 )

竞争环境的变化要求企业以敏捷、低成本、精准地满足顾客个性化需求。人单合一借助物联网、互联网+和大数据技术等创新和发展了大规模定制模式，能有效适应环境新变化和竞争新要求，敏捷、低成本、精准地满足顾客需求。本文回顾人单合一的发展背景，分析供给大于需求环境下竞争要素的变化趋势，总结人单合一的理论基础和实践经验，提出相应的管理启示。研究发现，物联网、互联网+和大数据等为人单合一实现对顾客需求的精准了解提供了技术支持，组织创新和生态系统激励机制构建为人单合一模式提供了动力机制，人单合一模式实现了场景需求与系统服务解决方案供给的精准匹配，同时也提升了行为主体的自我价值。人单合一模式可为企业实现供给侧结构性改革与高质量发展提供借鉴。

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碳抵消机制下的制造/再制造生产决策优化研究

陈伟达, 陈政屹

2022, 25 (1): 11-18. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.002

摘要 ( 1498 )

HTML ( 33 )

PDF(849KB) ( 4816 )

为研究碳排放权抵消机制对制造/再制造生产决策的影响，分别构建基于配额和基于排放量两种抵消机制的生产决策优化模型。分析抵消上限、再制造品接受度对产量、企业利润、消费者剩余和社会总福利的影响。结果表明，抵消机制会提高新品产量并降低再制造品产量，增加企业利润、消费者剩余和社会总福利，以上变化幅度随抵消上限的提高先增大后减小。再制造品接受度较高时，最优解对抵消上限变化更敏感。政府应将抵消上限设定在低水平且谨慎调整，可通过适度牺牲企业利润提高社会福利。拥有高配额的企业在配额机制下运作更具效益，反之在排放量机制下更优。

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考虑政府补贴和不同回收渠道的再制造闭环供应链最优决策研究

郭三党, 荆亚倩, 李倩

2022, 25 (1): 19-27. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.003

摘要 ( 1678 )

HTML ( 30 )

PDF(765KB) ( 4998 )

为研究政府分别实施再制造补贴和回收补贴下不同回收渠道对再制造闭环供应链的决策影响，建立以制造商为领导者，零售商和回收商为跟随者的闭环供应链的Stackelberg主从博弈模型，对比分析两种补贴方式下不同回收渠道的最优定价和回收策略。结果表明，补贴金额的多少会降低产品价格和批发价，刺激消费，提高回收率，增加闭环供应链上所有参与方的利润，而与补贴类别无关；当存在双回收渠道时，回收商与零售商之间回收的竞争强度影响产品售价、回收率和制造商的利润，而回收转移价格仅与补贴类型有关。最后，通过实例分析探讨不同补贴与不同回收渠道对闭环供应链的影响。

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碳限额及交易下低碳补贴和低碳宣传成本分摊的双渠道供应链联合减排策略

曹细玉, 覃艳华, 王静, 刘录, 阳创

2022, 25 (1): 28-36. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.04

摘要 ( 1540 )

HTML ( 16 )

PDF(931KB) ( 4902 )

为了研究碳限额及交易下考虑低碳补贴和零售商低碳宣传的双渠道供应链联合减排策略问题，构建由一个制造商和一个零售商组成双渠道供应链，分别建立碳减排补贴与低碳宣传的双渠道供应链集中式决策模型以及无碳减排补贴且无低碳宣传成本分摊、有碳减排补贴但无低碳宣传成本分摊、碳减排补贴且低碳宣传成本分摊的双渠道供应链分散式决策模型，分析其最优决策，并指出政府碳减排补贴、碳减排成本和低碳宣传成本分摊能够实现双渠道供应链协调。研究结果表明，在碳限额及交易下，最优碳减排率、最优低碳宣传水平和双渠道供应链利润与政府补贴比例、低碳偏好对需求的影响系数、低碳宣传对线上消费者需求的影响系数、低碳宣传对线下消费者需求的影响系数都成正向变化关系；最优碳减排率、最优低碳宣传水平和双渠道供应链利润与低碳宣传成本系数、最优碳减排成本系数成反向变化关系；最优碳减排率与碳排放交易价格成正向变化关系，而最优低碳宣传水平、双渠道供应链利润与碳排放交易价格成反向变化关系。

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外包情境下品牌商主导的绿色供应链减排决策分析

贺勇, 钱婷婷, 廖诺

2022, 25 (1): 37-44,143. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.005

摘要 ( 1476 )

HTML ( 13 )

PDF(1134KB) ( 4761 )

针对外包情境下品牌商主导的绿色供应链，考虑产品全外包与制造外包两种情境，分别构建集中式决策、分散式决策博弈模型，得到各主体相应的最优决策。研究结果表明，无论是全外包还是制造外包情境下，相比分散式决策，集中式决策时的碳减排水平更高；同时，无论采取何种决策方式，全外包情境下能达到更高的碳减排水平。通过数值分析探讨碳减排成本系数和碳回扣系数对最优订购量、碳排放总量以及供应链利润的影响。

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基于鱼骨型仓库布局的多车拣选路径问题优化

胡小建, 袁丁

2022, 25 (1): 45-53. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.006

摘要 ( 1479 )

HTML ( 44 )

PDF(724KB) ( 4933 )

为了推动鱼骨型仓库在实际场景下的应用，针对鱼骨型仓库布局下的拣货路径优化问题，构建待拣货点距离计算模型和以有载重、容积限制的多车拣货距离最短为总目标的拣选路径优化模型。考虑遗传算法(GA)全局搜索能力强、粒子群算法(GAPSO)收敛速度快以及蚁群算法(ACO)较强的局部寻优能力，提出一种解决拣选路径优化模型的混合算法(GA-PSO-ACO)。通过不同订单规模的仿真实验，得出该混合算法在适应度值、迭代次数、收敛速度等方面均优于GA算法和GAPSO算法，且在订单规模较大时，平均适应度值约降低8%，有效缩短了总拣选距离，验证了混合算法在解决鱼骨型仓库布局下的拣货路径问题的先进性和有效性，为解决此类仓库内部的拣货路径问题提供新的解决方法和思路。

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需求可拆分的无人机与卡车协同路径优化问题

李妍峰, 李佳, 向婷

2022, 25 (1): 54-63,143. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.007

摘要 ( 1618 )

HTML ( 37 )

PDF(1111KB) ( 4784 )

基于无人机配送优势，提出一类无人机与卡车分区域协同配送问题。考虑需求稀疏地区由无人机配送，需求密集地区由卡车与无人机协同配送的情形。由于无人机的载重能力较小，无人机访问的顾客需求允许被拆分。结合无人机与卡车的访问路径关系，以最小化运输成本和使用卡车的人力成本为目标建立混合整数规划模型，并设计一种改进变邻域搜索算法对问题进行求解。小规模算例的特性分析表明，运输成本对无人机的载重能力及单位运输成本敏感性较高。多个不同规模的算例测试表明，改进变邻域搜索算法能在较短时间内有效求解各规模算例，且算法稳定性较好。

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动态视角下城市通勤路径优化研究

陈红梅, 张远航, 张春玲

2022, 25 (1): 64-74. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.008

摘要 ( 2065 )

HTML ( 20 )

PDF(796KB) ( 4906 )

针对城市上班族“通勤难”的问题，考虑到交通拥堵发生的不确定性，以动态视角研究基于实时交通信息的通勤车动态路径优化问题，同时将停靠点选址问题作为其影响因素优先进行分析。建立以行驶路径最短为目标的初始路径优化模型，并重新制定路线更新规则，将路口交叉点作为新的关键点引入更新策略。通过实证分析得到，动态优化后无拥堵状态下的通勤效率可以提高35.7%，存在拥堵的状态下通勤效率可以提高40%，证明了模型和算法的有效性。

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TPL主导下的生鲜电商三级供应链决策分析

徐慧婷

2022, 25 (1): 75-82. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.009

摘要 ( 1621 )

HTML ( 20 )

PDF(819KB) ( 4819 )

研究由TPL、生鲜电商、生鲜产品供应商组成的三级供应链系统，其中生鲜农产品的市场需求受网上零售价格、安全追溯系统可用性、新鲜度的影响。在TPL主导下，运用Stackelberg博弈模型，分析生鲜电商、生鲜产品供应商不同领导权下的最优决策和最大利润，得出以下结论：生鲜产品供应商作为第二领导下的TPL利润、安全追溯系统可用性、保鲜水平、市场需求均大于其作为第三领导时的情形；不同领导权对供应链企业的利润也会产生影响，利润偏向于领导权大的一方。然而不管哪种决策模型，其供应链利润均小于集中决策下的情形。

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考虑政府多政策和第三方回收的闭环供应链协调机制研究

张骥骧, 朱晨

2022, 25 (1): 83-92. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.010

摘要 ( 1531 )

HTML ( 14 )

PDF(749KB) ( 4906 )

分析政府多政策情形下第三方回收模式闭环供应链的协调问题。考虑政府多政策以及零售商主导，建立3种不同情形的供应链模型，并比较分析各情形下的供应链最优定价决策和利润。研究表明，政府多政策能够有效提高回收量并使逆向供应链中第三方利润和顾客效用增加，但正向供应链成员利润和顾客效用会减小；利润共享−费用分担契约和授权−最优回收数量契约都可以实现有效协调；协调后供应链中各主体企业的利润和顾客效用得到改善。

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基于评论激励和质量激励的网购供应链协调研究

刘永胜, 郭星涛

2022, 25 (1): 93-100. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.011

摘要 ( 1527 )

HTML ( 12 )

PDF(927KB) ( 4753 )

针对如何有机结合评论激励和质量激励以实现更优的供应链协调效果，以电商平台、商家和消费者组成的三级网购供应链为研究对象，运用博弈论方法构建考虑消费者评论影响的网购供应链协调模型。通过对模型最优决策的求解分析和数值模拟，讨论单独实施评论激励或质量激励和同时实施两种激励，以及不同质量影响系数、不同消费者评论影响系数、不同消费者评论成本下的协调情况。结果显示，电商平台通过采用适当的评论激励和质量激励，能够在提升商品质量和消费者评论意愿的同时实现网购供应链的协调。为此，电商平台应对不同价值商品设置不同程度的激励水平，且两种激励的实施要相互配合以达到最优的协调效果。

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商业信用与促销努力下垄断制造商和竞争性双寡头零售商的协调

于丽萍, 魏艳红

2022, 25 (1): 101-107. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.012

摘要 ( 1520 )

HTML ( 15 )

PDF(496KB) ( 4806 )

在垄断制造商和竞争性双寡头零售商构成的两级供应链中，通过考虑零售商所做的促销努力和制造商提供的商业信用，建立两个零售商之间Nash均衡、合谋和Stackelberg均衡3种情况下的供应链分散和集中决策模型，分析供应链成员和整个渠道的绩效，得到信用期限和促销努力的最优值。在此基础上，同时考虑供应链成员的竞争与协调，通过兼顾供应链成员的个体利益和渠道整体利益，确定实现协调的契约参数与条件。最后通过数值算例对模型进行比较和验证。结果表明，所建立的协调机制既能保证供应链成员的参与，又提高了渠道的整体利益，从而实现供应链的协调。

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基于GRU神经网络的自相关过程残差控制图

周昊飞

2022, 25 (1): 108-113. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.013

摘要 ( 1331 )

HTML ( 25 )

PDF(718KB) ( 4653 )

为提升自相关过程监控的效率，提出基于门控循环单元 (gated recurrent unit，GRU)神经网络的自相关过程残差控制图。采用受控下的自相关过程数据对GRU网络进行离线训练与测试，对预测误差进行监控，形成控制用残差控制图。采用训练好的GRU网络预测当前过程波动，利用控制用残差控制图判定当前过程是否失控。运用蒙特卡洛仿真法，与基于一阶自回归模型、BP神经网络以及支持向量回归构建的残差控制图进行性能对比。研究表明，过程受控时，所提残差控制图与其他3种的稳态平均运行链长相差不大，即4者的性能表现相当；而在均值偏移异常过程中，所提残差控制图的平均运行链长远小于其他3种，对自相关过程均值偏移具有较好的监控性能。

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考虑任务拆分特性与簇准备时间的并行机调度

朱松平, 王小明, 鄢敏杰, 陈庆新, 毛宁

2022, 25 (1): 114-122. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.014

摘要 ( 1078 )

HTML ( 51 )

PDF(872KB) ( 4805 )

在印制电路板钻孔任务调度等工程实际中，普遍存在一类具有任务拆分特性与簇准备时间的并行机调度问题，尚缺乏高效的优化模型和方法。针对该问题，首先建立以总拖期最小为目标的数学模型，以约束的形式将两个现有优势定理嵌入其中。为了高效求解实际规模问题，进一步提出嵌入优势定理的模拟退火算法。最后，基于随机生成的算例构造计算实验，以验证所建模型和算法的有效性。实验结果表明，嵌入优势定理的数学模型在问题求解规模和计算效率方面均优于现有数学模型，嵌入优势定理的模拟退火算法同样优于现有模拟退火算法。

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工业机器人协同加工工序标准工时测定方法研究

章海波, 程晶晶

2022, 25 (1): 123-128,165. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.015

摘要 ( 1231 )

HTML ( 54 )

PDF(756KB) ( 4710 )

以工业机器人为研究对象，提出工业机器人完成一道工序的标准工时模型。针对工业机器人工作特点，得出工业机器人完成一道工序的标准工时构成要素；分别讨论单台工业机器人、多台工业机器人串联、多台工业机器人并联组成一道工序的工作特征，基于可靠性等相关理论，推导这3种情况下该工序的正常工时 (t)、平均故障修复时间 (MTTR)、平均预防性维修时间 (MPMT)的数学模型；其中从工序能力出发，将并联工业机器人转化成串联形式进行模型推导。以某条智能生产线上各工业机器人为例，与正常工时相比，基于新的标准工时得出的标准产能与实际产能的误差由4.29%下降到1.72%。

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面向电力物联网URLLC业务的智能网络切片管理方法

叶万余

2022, 25 (1): 129-135. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.016

摘要 ( 1155 )

HTML ( 45 )

PDF(821KB) ( 4665 )

基于5G通信技术的电力物联网正在如火如荼地建设，随之产生的是用电信息采集、输变电状态监测以及精准负荷控制等新型电力物联网业务。为了满足这些业务对5G网络的超低时延和超高可靠性的需求，提出一种面向电力物联网URLLC (ultra reliable low latency communication)业务的智能网络切片管理方法。该方法综合运用5G切片和移动边缘计算 (mobile edge computing, MEC)技术，建立电力业务传输和计算的时延、能耗以及可靠性模型，并通过DQN (deep Q network)算法对切片资源进行优化。仿真实验表明，所提出的智能网络切片管理方法的可靠性高于98%，且优于经典的基于坐标块下降方法和资源平均分配方法。

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基于CNN-集成学习的多风电机组故障诊断

叶祎旎, 李艳婷

2022, 25 (1): 136-143. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.017

摘要 ( 1333 )

HTML ( 67 )

PDF(852KB) ( 4870 )

海上风电场地处偏远环境，长期受到盐碱腐蚀。为解决风电机组运行过程中产生的多种故障检测识别问题，在传统卷积神经网络LeNet-5的基础上构建模型。该模型采用ReLU函数作为激活函数，增加了卷积层、池化层和全连接层。针对风电机组的监督控制和数据采集 (supervisory control and data acquisition, SCADA)系统及状态监控 (condition monitoring, CM)系统所提供的数据集，进行多元类别故障诊断。并对多台风电机组进行聚类分析，应用集成学习方法，构建多风电机组故障诊断模型。实验表明，所提方法取得了97% ~ 99%的诊断精度。通过将实验结果与其他算法进行对比，验证了该方法的有效性。

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空间信息的呈现界面对建筑火灾中寻路行为的影响

高晓童, 秦华, 刘孟歆, 马靓

2022, 25 (1): 144-151. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.018

摘要 ( 977 )

HTML ( 59 )

PDF(498KB) ( 4659 )

为了提高危机救援过程中团体内部与外部的空间共享效率，结合建筑火灾的动态建筑结构变化与人类空间信息的认知表征、空间信息的交互方式，设计了两种空间信息界面：静态朝向信息一致信息界面；动态朝向信息一致信息界面，探究动态环境中不同朝向信息对于寻路绩效的影响。通过Unity3D软件模拟实际空间环境的动态变化，采集虚拟环境中内部人员的寻路行为，并通过录像与访谈分析建筑内外人员的交互行为。实验结果表明：1) 静态信息界面下寻路时间与路径更短，寻路过程中的错误路径更少，但交互行为更多。2) 动态信息界面下寻路时间与路径更长，寻路过程中交互行为更少，但错误路径更多。研究结果可以为消防救援队伍的内外协同提供支持，提升救援效率。

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基于排队论的智能快递柜格口定价策略

张力菠, 葛禄璐, 王赫鑫

2022, 25 (1): 152-159. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.019

摘要 ( 1307 )

HTML ( 50 )

PDF(1053KB) ( 4846 )

运用排队论方法，将智能快递柜的大、小格口服务系统抽象成M/M/n/n损失制排队系统，构建快递柜供应商的收益模型。通过数值实验，探寻供应商利润最大时的格口定价策略，并探讨相关参数对供应商利润和格口价格的影响。结果表明，在设置与服务区域快递需求数量相匹配的格口数量及一定的快递柜广告收益保障下，当前0.3 ~ 0.6元/次的格口价格可以适当降低，供应商没有必要或不应该向用户收取正常使用的费用，从而保证供应商、快递员使用快递柜的合理收益，提升使用快递柜的意愿。

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基于CATIA的可穿戴下肢康复外骨骼人类工效学研究

苏晨, 张浩然, 程帅

2022, 25 (1): 160-165. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2022.01.020

摘要 ( 1143 )

HTML ( 65 )

PDF(601KB) ( 5005 )

为改进和完善偏瘫患者处于穿戴下肢康复外骨骼期间的人机耦合舒适性，运用CATIA (computer aided three-dimensional interactive application)人类工效学模块对偏瘫患者的运动形态进行虚拟仿真，将外骨骼设备作为研究方向，着重进行整机系统中人、机关系的剖析，在此基础上应用人类工效学理论对康复外骨骼设备作出人机工学设计、人机校定和评估。经过仿真分析及人机评估系统的研究表明，应用该设计方法使下肢康复外骨骼的空间适配和人机系统更好地达到偏瘫患者舒适度需求的要求。

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