工业工程

考虑消费者焦虑的燃油汽车制造商最优产品策略研究

官振中, 唐明阳, 杜华峰

2023, 26 (6): 1-12. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.001

摘要 ( 518 )

HTML ( 181 )

PDF(974KB) ( 800 )

随着环境的日益恶化，政府推出一系列政策以推动新能源汽车产业的发展，传统燃油汽车制造商在考虑消费者存在焦虑情绪及政府的替代性优惠时，是否需要调整产品策略，推出混动车型以应对生产新能源汽车制造商的入侵已成为当前亟待解决的问题。基于此，本文从燃油汽车制造商的视角构建双寡头竞争模型，在存在转换成本情况下探讨不同策略下的最优均衡结果，并通过对比分析得到相应的最优策略及实施条件。研究表明，混合策略始终优于混动汽车策略。在低转换成本环境下，当消费者有低替代性优惠度且焦虑缓解系数低于某一阈值时，制造商选择燃油汽车策略；相反，在高转换成本环境下，混合策略是最优策略。此外，一旦焦虑缓解系数或替代性优惠度高于某一阈值时，采取燃油汽车策略。社会福利随消费者焦虑的增加呈现递减的趋势，而3种策略的社会福利却呈现此消彼长的趋势。

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不同供应链模式下新能源汽车新技术服务的定价策略研究

李豪, 蒋幸福

2023, 26 (6): 13-23,34. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.002

摘要 ( 521 )

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PDF(1570KB) ( 701 )

针对不同供应链模式下新能源汽车新技术服务的定价问题，构建了二级和三级供应链下的Stackelberg博弈模型，讨论了买断模式和订阅模式下各节点企业的均衡决策；分析了消费者价格敏感系数、技术溢出效应系数和汇集效应系数对新技术服务定价和供应链节点企业利润的影响，并讨论了不同供应链下新技术服务的最优定价策略。研究表明，在买断模式和订阅模式下，新能源汽车新技术服务的定价和供应链各企业的利润随着价格敏感系数增加而降低，随着技术溢出效应增加而增加；订阅模式下随着汇集效应系数增加，新技术服务的零售价增加，而制造商和分销商批发价减小，同时供应链各企业利润都减小。不同收费模式下二级供应链各企业利润均大于三级供应链，且当汇集效益系数较小时，制造商和零售商的最优选择是订阅模式。

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工艺创新视角下动力电池逆向供应链的回收模式研究

王文宾, 张萌欣, 管婕, 戚金钰

2023, 26 (6): 24-34. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.003

摘要 ( 589 )

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再制造动力电池工艺创新背景下，研究动力电池逆向供应链的回收模式决策问题。分别构建动力电池生产商回收、新能源汽车制造商回收以及两者共同回收时的逆向供应链模型，分析不同回收模式对再制造动力电池工艺创新水平、回收量和利润等的影响，从而确定最佳的工艺创新水平和回收模式。研究表明：1) NEV (新能源汽车) 制造商单独回收模式最不利于动力电池的回收和工艺创新，两者共同回收且PB (动力电池) 生产商回收的废旧电池比重为0.67时，废旧电池回收量和工艺创新水平最高；2) PB生产商和NEV制造商的利润总是在对方负责回收时最低，而当PB生产商回收比重大于0.33时，两者均可在共同回收模式下实现利润最高；3) 不论在哪种回收模式下，再制造动力电池工艺创新的投入成本系数和废旧电池回收难度越低，工艺创新水平对成本节约的影响程度越高时，废旧电池回收量、工艺创新水平以及逆向供应链的利润越高。

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需求波动、竞争强度对供应链主导权力优势的影响研究

何征, 蒋雪, 冯春

2023, 26 (6): 35-46. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.004

摘要 ( 473 )

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PDF(1067KB) ( 557 )

针对由多个供应商和多个零售商组成的供应链，用Cournot-Stackelberg博弈、Market-Stackelberg博弈和Market-Nash博弈模拟上游卖方的供应链主导权力逐渐降低、下游买方权力增加的情况，对比分析3种模式下的均衡决策和供应链绩效及其对需求波动、市场竞争强度等外部市场变化的反应。研究表明，1) 在卖方主导的供应链中，买方权力的增加降低了市场均衡产量和批发价格。2) 面对强烈的需求波动，上下游权力均衡可促使均衡产量和批发价格更为稳定。3) 当市场需求波动较小时，供应链主导权带来更高的利润水平，供应链参与者可积极争夺主导权；但当需求波动很大时，供应链主导权带来的利润优势不再显著，不必花费大量成本争取主导权。4) 上游供应商的激烈竞争会促使上游放弃争夺供应链主导权，且对下游零售商争取权力的诱导作用不大。而下游激烈的水平竞争则会同时刺激供应商和零售商积极争夺主导权。5) 加剧市场竞争有利于提升供应链总利润，因此鼓励竞争有利于社会整体经济发展。

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基于成本分担讨价还价的农产品供应链双边保鲜激励

魏光兴, 梁怡静

2023, 26 (6): 47-56. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.005

摘要 ( 438 )

HTML ( 5 )

PDF(791KB) ( 499 )

为了激励农产品供应链上下游企业积极实施保鲜，提出一种带讨价还价的成本分担契约，求出具体的保鲜成本分担比例，给出分担契约参数的取值依据。构建制造商和零售商双边保鲜的供应链博弈模型，分别研究没有讨价还价和考虑讨价还价的保鲜成本分担契约，通过比较二者差异，分析讨价还价对双边保鲜努力、农产品新鲜度和供应链系统利润的激励作用。研究表明，讨价还价会促进保鲜成本分担，零售商将分担更多的制造商保鲜成本；讨价还价会促进双边保鲜，提高农产品新鲜度，制造商和零售商都将投入更多的保鲜努力；讨价还价会促进生鲜农产品供应链运营，提高供应链系统利润；消费者新鲜度要求会强化讨价还价对双边保鲜、农产品新鲜度和供应链运营的激励，但是会抑制讨价还价促进保鲜成本分担的作用。

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考虑保鲜努力的农产品供应链减排与契约研究

王晓锋, 王梦玲, 肖莉莉

2023, 26 (6): 57-65. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.006

摘要 ( 431 )

HTML ( 5 )

PDF(1115KB) ( 544 )

基于碳税政策，构建两级农产品供应链，其中生产商实施低碳减排技术，零售商提供产品保鲜服务。考虑市场需求受减排努力、保鲜努力以及销售价格的影响，运用Stackelberg博弈理论，对比分析供应链成员最优决策及供应链整体利润在集中和分散情形下受减排需求弹性及保鲜需求弹性的影响变化趋势，发现分散情形下的生产商减排努力、零售商保鲜努力以及供应链整体利润均小于集中情形，且与减排需求弹性系数及保鲜需求弹性系数成正比。进而设计契约，发现“成本分担”契约仅能刺激减排，无法实现供应链协调，“双向成本分担−收益共享”契约参数满足一定条件时，能同时激励生产商减排和零售商提升保鲜努力，也能实现帕累托最优。

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“公司+农户”模式下农产品精准施肥策略与合作机制

丁雪峰, 吴宇

2023, 26 (6): 66-74. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.007

摘要 ( 399 )

HTML ( 4 )

PDF(916KB) ( 654 )

为了探讨 “公司+农户”农产品供应链中的施肥策略选择与生产成本优化问题，分别构建基于精准施肥技术实施的公司和农户供应链决策模型，比较了两类分散决策和集中决策下的供应链绩效，并通过仿真分析参数灵敏度影响以及契约可行性。研究表明，精准施肥能够降低生产成本，合理的施肥策略可提高双方经济效益；在分散式决策情形下，公司承担精准施肥成本模式 (R) 的经济效益低于农户承担模式 (F)，后者更能发挥精准施肥的“降本增效”作用；通过采用“利润共享−成本分担” (TR) 和“二部制” (TF) 契约，分别实现了公司模式和农户模式供应链的协调。在协调后，农户的生产成本降低，供应链各主体的利润得以改善。

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短生命周期产品生产时机与质量选择研究

燕夏敏

2023, 26 (6): 75-82. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.008

摘要 ( 405 )

HTML ( 3 )

PDF(485KB) ( 554 )

因产品质量决策受市场需求影响，延迟生产可以明确市场需求。论文研究需求不确定性与顾客流失率对于短生命周期产品生产时机与质量选择决策的影响。结果表明，顾客流失率小于某一临界值，需求不确定性较小时，企业立即生产标准产品；需求不确定性中等时，企业延迟生产差异产品；需求不确定性较大时，企业延迟生产标准产品。顾客流失率大于另一临界值，需求不确定性较小时，企业立即生产差异产品；需求不确定性中等时，企业延迟生产标准产品；需求不确定性较大时，企业延迟生产差异产品。顾客流失率位于两个临界值之间，企业的决策与两个临界值的相对大小有关。

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人因可靠性评价的改进加权BN-CREAM模型

马彦辉, 左凯瑛, 王颖, 王志琼

2023, 26 (6): 83-92. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.009

摘要 ( 483 )

HTML ( 5 )

PDF(1955KB) ( 880 )

传统认知可靠性与失误分析方法 (cognitive reliability and error analysis method，CREAM) 存在诸多缺陷，导致适用面较窄，但仍具有较大的开发潜力。为提高方法评价的精度和扩展其适用性，提出一种改进加权的贝叶斯网络 (Bayesian network，BN) 与CREAM方法相结合的模型。该模型首先使用灰色关联法与决策实验室分析法获取在场景下因子的权重，再利用贝叶斯网络推理得到调整后的共同绩效条件因子节点概率分布；然后将加权后的因子进行抽样仿真，得到在该场景下人所处控制模式的概率分布。选用1 800 W定制种子电源的案例，通过分析评估结果，再对比其他方法，验证了模型的有效性和可行性。改进后模型的适用性更广，输出结果更客观，为人因可靠性评价指标体系的构建提供参考。

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基于混合轴辐式网络的快递运输路径再设计

李悦, 秦威

2023, 26 (6): 93-100. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.010

摘要 ( 388 )

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PDF(1074KB) ( 514 )

为了应对当前快递运输量分布的高度离散性和波动性，提出了轴辐式网络和连通式路径相结合的混合轴辐式运输网络，在充分利用已建成的快递网点的前提下，通过在非中心枢纽城市之间开通直达路径来有效降低转运成本。使用包含运输成本、装卸成本和持货成本的成本函数作为优化目标，构建了混合轴辐式快递运输网络的混合整数线性规划模型，开发了改进的遗传−退火算法进行求解：遗传算法求解转运中心位置和非中心城市的分配问题，模拟退火算法求解直发路径的开通问题。提出的模型和算法被应用于基于我国真实快递数据的30个快递仓点的测试算例，相较传统的轴辐式运输方式，平均降低网络总成本32.2%，启发式解与最优解的差距小于5%。此外，灵敏度分析表明，载重1000 kg的卡车为再设计运输方案的最优交通工具，可以为当前采用轴辐式枢纽网络的快递公司在运输路径的改良问题上提供理论参考和实践证明。

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具有跨多层式自动导向小车的物料运输系统排队网建模与分析

刘晓鹏, 陈炫锐, 林军, 陈庆新, 毛宁, 张惠煜

2023, 26 (6): 101-108. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.011

摘要 ( 394 )

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PDF(1017KB) ( 580 )

针对具有多台自动导向小车的物料运输系统，需重点考虑其可跨多层且路径随机的特性。首先，根据自动小车可能的驻留点、运输路径和任务类型分解出多种不同的场景，计算其发生的概率；其次，采用两矩法描述节点的服务时间和分布类型，提出混合排队网模型分析系统的各项性能指标，并通过迭代算法进行近似求解；最后，设计集有效性和准确性验证为一体的三维仿真实验平台，将不同方法的求解结果进行对比分析，其结论可为该类物流系统的设计人员提供关于资源配置和路径规划等方面的优化建议。

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单机差异尺寸作业外包−生产−配送联合调度

耿建一, 刘乐

2023, 26 (6): 109-118. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.012

摘要 ( 358 )

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PDF(1082KB) ( 495 )

为提升制造商对作业外包、生产和配送的一体化决策水平，关注可外包作业单机分批生产与配送联合调度问题。基于外包总成本预算受限、作业尺寸各异等条件，为该问题建立最小化运营总成本的0-1规划模型，设计出改进型遗传算法。以某陶瓷企业中的外包−生产−配送联合调度任务为例，对比分析该遗传算法与CPLEX软件的求解表现，发现该遗传算法所得解的质量达到或优于在限定1 h时间下CPLEX所得解的质量。利用该遗传算法通过计算机仿真对实例中外包总成本容许率、分时单位电价和配送车型进行灵敏度研究。结果显示，陶瓷企业在用电高峰期安排烧制时应确保外包总成本容许率不低于0.75；在外包总成本预算高度紧张时通过错峰安排烧制，合理选择配送车型，使运营总成本分别下降29.17%和12.15%。

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基于改进被囊群算法的云制造分包服务组合研究

唐天兵, 陈永发, 蒙祖强

2023, 26 (6): 119-128. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.013

摘要 ( 355 )

HTML ( 4 )

PDF(1114KB) ( 461 )

针对云环境中制造任务数量庞大和分解复杂导致的制造周期长、成本高等问题，提出云制造分包服务组合方法。该方法是将任务分解为多个可并行执行的子任务，引入更多制造资源，提高市场竞争性，从而降低生产周期和成本。为高效求解云制造分包服务组合优化模型，对被囊群算法进行改进。首先共享种群个体信息，执行群体行为时融合周边个体位置，提高算法局部开发能力；其次共享个体历史信息，个体向同伴历史最优位置探索，提高算法全局开拓能力；最后根据当前搜索状态，种群自适应地调节全局开拓与局部开发行为，提高算法稳定性。通过仿真实验，证明所提方案对大规模制造任务的时间和成本控制优于对比方案。

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考虑失效相关性的系统可靠性分配方法

董秋仙, 徐闽军, 刘汝良, 刘君, 夏辰光

2023, 26 (6): 129-137. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.014

摘要 ( 421 )

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PDF(740KB) ( 490 )

为弥补部件相关失效对系统可靠性分配结果的影响，提出一种新的可靠性分配方法。将影响系统可靠性分配的因素分为复杂度、技术水平、环境条件、可维修性、运行时间和成本敏感性，用于确定组成部件可靠性分配权重的大小。其中，前3个因素为客观因素，对其进行定量描述并确定其大小；后3个因素为主观因素，通过使用LNNWMM算子刻画这三者的综合得分。通过Copula函数建立系统可靠性分配模型，并以THP6513重型数控卧式铣镗床主轴系统为例，分别对部件相关失效和独立失效的子系统可靠性分配结果进行对比。结果表明，考虑失效相关性的6个子系统可靠性分别为0.9720、0.9835、0.9829、0.9778、0.9819和0.9798，均略低于部件独立失效的各子系统的可靠性，能降低产品的制造和维修成本。

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基于可变需求的EPQ与视情维修联合优化

杨晓梅, 白钰

2023, 26 (6): 138-146. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.015

摘要 ( 408 )

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PDF(872KB) ( 494 )

针对实际生产过程中的不确定性会导致产品需求发生变化的问题，设计了基于可变需求的经济生产批量和视情维修的联合策略。根据该策略，运用更新报酬理论，构建联合决策模型。该模型以预防性维修阈值和设备状态检测间隔期为决策变量，以单位时间内平均利润最大化为决策目标。利用遗传算法对该模型进行求解，得到最佳决策方案。通过算例分析和敏感性分析，验证了模型的可行性和有效性。结果表明，该策略能够降低生产和维修成本，可为企业制定合理的生产和维修的联合决策方案提供借鉴。

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考虑公平关切的航运物流区块链平台定价策略与契约协调

陈燕婷, 李登峰

2023, 26 (6): 147-154,164. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.016

摘要 ( 406 )

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PDF(912KB) ( 531 )

探究货代公司构建并应用航运物流区块链平台时，除了关注自身利润，还会关注物流链上利润分配的公平性问题。以船公司−航运物流区块链平台 (货代公司) 组成的二级供应链为研究对象，构建3种决策情形下的Stackelberg博弈模型，分析航运物流区块链平台具有公平关切特征时对航运物流供应链决策的影响，进而提出收益共享和区块链成本共担的契约协调，并用数值算例验证其有效性。研究发现：1) 航运物流区块链平台的公平关切行为能够提高其在整个航运供应链的利润占比，缩小与船公司的利润差距；2) 与公平中性相比，公平关切下的船公司制定的海运运费降低，与公平关切系数呈负相关；3) 收益共享和区块链成本共担的契约协调比例在一定范围内能使航运物流区块链平台和船公司实现共赢，且公平关切下契约协调比例相比公平中性更严格。

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考虑机器人故障的生产线工位冗余设计

张于贤, 盛铁锋, 钟素红, 周梦婷, 岳芳

2023, 26 (6): 155-164. doi: 10.3969/j.issn.1007-7375.2023.06.017

摘要 ( 458 )

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PDF(917KB) ( 550 )

基于可靠性冗余设计原理及概率论相关理论，在考虑工业机器人故障的情况下，探究生产线各工位并行作业机器人数量与备份机器人配置数量之间的关系，得到工业机器人工位作业时间计算公式。在此基础上，基于装配线平衡理论，将各工位并行作业机器人和备份机器人数量作为决策变量，构建满足预设产能要求下，以最优化工业机器人投入成本和生产线平衡率为目标的简单作业机器人生产线各工位工业机器人最优数量配置模型，并运用遗传算法对实际案例模型进行求解。改善后，按考虑故障的标准作业时间t在工位设置并行作业机器人，平衡率由89%提升至97.21%，生产线设计成本下降了9%。

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