山西装备制造业整体系统构建研究

山西装备制造业的发展需要从系统的角度进行整体研究,整体系统的构建需要遵循整体性原则、协调性原则、双向互动原则。山西装备制造业整体系统有序发展是内部动力与外部因素共同作用的结果。山西装备制造业整体系统内部机制的优化,需要加强龙头企业引领、行业内部协调、管理体系改革、信息共享建设;山西装备制造业外部因素的作用主要体现为政府宏观层面的引导和保障,市场表现的反馈,以及技术联盟的支持。将山西装备制造业视为整体系统进行研究,有益于其协调创新发展。

基于营销力度的电商供应链信号传递策略

在市场需求信息不对称背景下,针对由一个供应商和一个电商平台组成的供应链系统,构建了电商平台利用营销力度间接传递需求信息的信号博弈模型。分别讨论了分离均衡及混同均衡下供应链各成员的决策及利润。在此基础上,进一步利用“直观标准”分析了电商平台营销力度的选择策略及其影响因素。研究发现:当市场需求波动程度较大时,电商平台会选择分离均衡;当市场需求波动程度较小且电商平台边际营销成本差异较小时,电商平台会选择混同均衡。除此之外,平台使用费比例、供应商先验信念也是影响平台决策的重要因素。

不同两部件系统生产调度与视情维修联合决策

针对不相同两部件的单设备生产系统,提出基于0-1规划的单机调度和视情维修的联合策略。以调度作业的序列和不相同两部件视情维修的0-1逻辑变量作为决策变量,建立最小化加权总期望完成时间为优化目标的联合决策模型。推导了不同两部件组合的维修概率和概率密度的计算通式。通过数值分析实验,验证了该联合模型的准确性和有效性。

碳交易市场参与下的供应链网络均衡模型研究

为分析碳交易市场在碳减排方面的作用,在碳排放限额机制下,针对由多个制造商和多个零售商构成的供应链网络系统,利用均衡理论和变分不等式的方法,构建了碳交易市场参与下的供应链网络均衡模型。通过数值分析发现,当碳排放权分配极度不合理时,碳交易市场的存在会抑制制造商产品生产的积极性;当碳排放权分配存在适当偏差时,碳交易市场具有调节分配不合理的作用;碳交易价格较低时,碳限额政策和碳交易市场并不能激励企业积极参与节能减排活动;当碳交易价格较高时,碳限额和碳交易会抑制企业的经营活动。

考虑制造商设备维修的制造−零售供应链决策与协调

设备可靠性是影响供应不确定的重要因素。为了研究企业内部的维修策略对整条供应链的运营策略产生的具体影响,在考虑设备维修的情况下,针对单个制造商和单个零售商构成的二级供应链,运用Stackelberg博弈的方法研究制造商的最优维修策略和定价策略以及零售商的最优订货量。研究结果表明,制造商的预防性维修次数存在上限且最大维修次数与设备可靠性无关;预防性维修策略有助于提高制造商的产量,降低产品的批发价格,但制造商的最优产出量不会达到企业的最大产能;收益共享契约能够实现供应链的协调;制造商在任何情形下都具有提高设备可靠性的动机,但零售商只会在市场规模较大时才存在为制造商提供设备改造资金的动机。

电商平台下小微企业的融资与信息购买策略研究

针对电商平台下市场需求信息的不确定性,建立由一个资金约束的供应商和电商平台构成的供应链系统,研究了电商平台的私有需求信息对供应链运营决策的影响,并利用委托代理理论设计了电商平台私有信息的购买机制。研究发现:当供应商未提出信息购买机制时,电商平台夸大需求信息会增加供应商的生产量从而增大其破产风险,所以理性的供应商并不会相信电商平台公布的需求信息;供应商能够通过设计满足激励相容约束的信息购买机制解决二者之间的信息不对称问题,并且提高了供应链整体的效益。

柔性作业车间调度与视情维修的联合决策

针对设备状态可直接或间接检测获得的生产系统,提出柔性作业车间调度和视情维修的联合策略,决策变量分别为调度序列与视情维修序列,并建立两者的联合决策模型。进而根据联合策略,推导了相应的概率密度函数。通过数值分析,对比联合决策与独立决策的优化结果,表明了所建模型的有效性,并进行设备劣化参数的敏感度分析,验证了模型的正确性。

考虑劳动力流动限制的供应链网络均衡模型

新冠疫情引起的劳动力不足对劳动密集型企业造成了巨大的产能压力,“共享员工”是疫情期间许多企业缓解生产压力的一种做法。针对由多个相互竞争的异构供应链组成的供应链网络系统,利用变分不等式的方法,建立考虑劳动力流动限制的供应链网络均衡模型。利用欧拉算法求解该问题,分析了劳动力资源对供应链网络均衡决策的影响,并进一步分析“共享员工”措施对供应链运营效率的影响。研究表明,劳动力资源不足会降低供应链的产量及利润;“共享员工”可以帮助供应链根据自身产业结构及需求更好地分配有限的劳动力;“共享员工”在某些情况下会损害供应链的运行效率。

改进GSO算法的成套订单调度和维修联合优化

基于对生产调度和设备维修间相关关系的分析,设计了成套订单调度和设备维修的联合策略。该策略根据故障率的大小来判定对应的设备维修活动或后续的调度任务,根据该策略,以加工作业顺序和预防性维修阈值为决策变量,加权成套订单数最大为优化目标构建了联合决策模型。利用对调度问题特点和设备故障机理的分析,设计了一个改进的萤火虫算法,将其运用于求解所提出的联合决策模型,并通过数值实验和灵敏度分析,验证了改进算法的可行性和模型的有效性。

基于多状态空间划分的风电机组非完美维修决策

对风电机组的合理维护维修是减少风电场运维成本的重要方式。同一风电场的多台风力发电机构成了一个典型的多部件系统,各风力发电机的运行性能共同决定了系统整体的运行效率和维修需求。同时,对各风力发电机的维修效果也将影响到系统后续的可利用率和维修决策。该文以同一风电场中多台风力发电机的主轴组成的同型多部件系统为对象,在考虑非完美维修的条件下制定基于周期检测的视情机会维修策略;构建考虑非完美维修的多状态退化空间划分模型,以定义系统状态与维修需求的表示及关系,并归纳推导系统维修需求概率的计算模型和非完美维修干预下的系统退化及维修恢复过程中的状态转移概率;在此基础上,建立系统平均费用率解析模型,以确定最优的检测周期和维修阈值。通过某风电场的主轴实际运行数据进行数值实验,验证策略和模型的正确性和有效性,并对参数进行灵敏度分析以说明模型的适用性。结果表明该策略能有效减少风电场的运维成本。

多状态系统的生产计划与设备维修的联合决策

通过分析生产计划和设备维修间的相互影响关系,针对多状态生产系统,设计了生产计划与设备维修的联合策略。在该策略中,考虑设备在失控状态下产生的次品对总成本的影响,采取定期维修与视情维修相结合的维修方案。根据该策略,构建了以总需求量、次品率和子周期数为决策变量,生产和维修的总成本最小为目标的联合优化模型;利用遗传算法对该模型进行求解,得到了生产计划和设备维修的最优集成方案。通过对参数进行灵敏度分析、与相关模型进行对比分析验证了该模型的正确性和有效性,结果表明该策略能够有效降低生产和维修成本。

单机调度与丝锥视情预防性更换集成模型

针对丝锥因频繁更换或过度磨损影响生产调度,从而降低生产效率的问题,采用单机调度与丝锥视情更换相结合的联合策略,以调度作业的总加权期望完成时间最小为目标,并引入丝锥性能可靠度约束,进行单机调度与丝锥视情预防性更换的集成建模研究。根据丝锥的磨损特征建立其退化模型,并结合丝锥实际的磨损数据进行参数估计,以求解相应的联合决策问题。实例分析结果既表明了集成优化的有效性,又表明了引入丝锥性能可靠度约束的重要性。

基于多状态劣化空间划分的多部件系统维修决策

针对劣化独立的同类型部件组成的系统,提出了最优的维修决策优化模型。将系统中部件的劣化过程描述为具有时间连续状态离散的马尔可夫过程,在分析系统转移特性的基础上,运用马尔可夫过程理论求解了系统中单个部件各状态的平稳概率表达式,建立了具有多状态劣化特性的多部件系统的平均费用率最优决策模型,在系统长期平均费用率最小的情况下,得到系统最优的检测周期、机会和预防维修阈值。以风电机组为例,验证了维修决策模型的正确性和适用性。结果表明,该模型可以为实际的多部件系统给出较为经济且合理的维修策略。

异构负载下单机调度与预测性维修的集成建模

在生产调度的过程中,设备常常因加工不同作业而承受不同负载即异构负载,设备受异构负载的影响导致其加工每项作业过程中的退化速率不同,从而影响生产调度与维修计划的排程,进而带来资源闲置和时间成本增加的问题.为了解决该问题,在考虑异构负载影响下,提出单机调度与预测性维修的联合策略,以最小总加权期望完成时间为目标构建相应的集成模型.对单机调度过程中受异构负载影响的设备,建立基于维纳过程的退化模型,根据其退化规律,推导相应设备剩余寿命的累积分布函数.通过数值实验,分别针对异构负载与平均负载的情况比较相应集成模型的优化结果,结果表明了在集成模型中考虑异构负载的必要性,并通过参数灵敏度分析验证了所建集成模型的有效性.

流水车间调度与视情维修的联合决策

在流水车间调度过程中,为防止设备劣化过度,需要进行预防性维修,但过于频繁的预防性维修又会影响生产调度的顺利进行。针对该问题,对状态可检测的可修多设备生产系统,以流水车间调度序列与视情维修序列为决策变量,最大期望完工时间最小为优化目标,进行流水车间调度和视情维修的联合决策建模研究。推导相应的概率密度函数,并进行数值求解。通过不同调度作业规模的实验对比及相关参数灵敏度分析,验证了联合决策模型的有效性和正确性。

基于状态空间划分的可修系统视情维修决策

本文在构建考虑非完美维修的多部件系统联合劣化状态空间划分模型的基础上,研究了可修多部件系统视情机会维修决策问题.首先,综合考虑非完美维修效果和经济依赖,制定了基于周期检测的可修多部件系统视情机会维修策略,其次,构建了相应的联合劣化状态空间划分模型,并通过分析系统的维修需求组合及系统的状态转移,推导了维修需求的概率计算通式和联合稳态概率密度函数.然后,通过数值实验,以系统长期平均费用率最小为目标,以系统检测周期、机会及预防维修预测阈值为决策变量,建立了解析优化模型.最后,以风电机组主轴承为应用案例验证了模型的正确性和有效性,并分析了参数的灵敏度.

基于退化状态空间划分的风电机组视情维修决策

风场的运维成本约占其收入的三分之一之多,风电机组的最优维修问题一直是风电系统降低运维成本的主要途径.针对同一风场多台风力机组成的系统,制定基于状态检测的视情机会维修策略,提出基于退化状态空间划分的多设备系统状态维修决策建模方法,在此基础上建立维修成本最小的解析模型,以决策风力机最优的状态检测周期和维修阈值.实验结果表明,基于状态监测的风力机视情维修机会方案可以很好地节约系统运维成本.

系统科学对内外因作用机制的诠释

系统科学强调真实世界是复杂的、演化的,这转移了内外因作用机制的论域,事物的演化过程成为讨论内外因作用机制的更为典型也更值得关注的情况。自组织理论和分岔理论揭示了系统整体结构演化过程的作用机制,并阐明了在这个过程中内部因素和外部因素分别起到的不同作用。以系统科学为论据诠释内外因对事物演化的作用,其结论具有可靠性和说服力。

两部件系统视情维修与生产调度的联合优化模型

为了解决生产调度过程中由系统维护维修产生的资源闲置和时间成本增加问题,将系统维修与生产调度联合建模.在众多学者将系统作为整体进行生产调度与维修研究的基础上,考虑系统内各组成部件之间的复杂关系.针对具有经济相关性的两部件系统,以调度作业加工顺序、预防性维修阈值、机会维修阈值作为决策变量,考虑到两部件同时维修比单部件独立维修更为经济,将机会维修引入到建模之中,制订机会维修、预防性维修、故障后更换的视情维修与生产调度结合的联合策略,通过劣化状态空间划分法给出生产调度过程中所有维修组合及其对应维修概率,推导出联合概率密度函数,建立以最小化总加权期望完成时间为目标的联合优化模型.通过数值实验和灵敏度分析验证所提出的策略及模型的有效性.

基于马尔可夫过程的多部件系统劣化状态空间划分模型

工业系统的复杂性及智能化程度的不断提高使得系统的可靠性和安全性严重制约着系统正常的工作运转.长时间的工作运行会加大系统的故障风险,降低其安全稳定性.为了减少系统故障给产品质量和生产成本带来的影响,系统的最优维修决策问题逐渐成为研究的热点.分析系统的劣化状态有利于对系统做出正确的维修决策,延长系统的运行时间及减少经济损失.针对相同且劣化独立的多个部件组成的系统,建立离散状态建模下的多部件系统的多状态联合劣化空间划分模型.通过联合劣化状态空间的划分,给出所有维修需求组合及其概率计算通式,运用马尔科夫过程理论建立系统状态的平稳概率模型,并通过数值实验验证了该模型的正确性和有效性.