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基于对等网的再制造信息共享及生产计划与调度研究

张红宇  
【摘要】: 再制造(remanufacturing)是废旧品的处理方式之一,是废弃物循环利用的重要途径,它对于发展循环经济,创建环境友好型和资源节约型社会,具有重要意义。当前,再制造在我国正步入实际运作阶段,相关生产管理问题日益凸显。现有研究证实,再制造生产系统中的不确定性以及由此引起的可变性,使得传统计划和控制工具难以直接应用。因此,研究不确定性因素影响下的再制造生产计划与调度问题,对实现再制造生产活动的有效管理,推进再制造生产实践,是十分必要的。为此,本研究从通过信息共享以降低再制造中的不确定性影响出发,对再制造信息共享及生产计划与调度进行研究,主要工作和创新如下: (1)针对当前再制造生产的特点和需求,提出了一种面向再制造信息共享的对等网(peer-to-peer,简称P2P)模型ReMIS。为适应再制造网络的高度动态性,模型采用基于自然簇和主题簇构成的两层混合结构,上层由主题对等体组成结构化的主题网络,下层由普通对等体组成P2P网络。ReMIS采用基于主题簇的资源分类和检索方法,该方法在处理海量再制造资源信息的检索请求时,具有较好的查询效率,并能减少再制造生产中的词汇语义冲突。同时,应用发布/订阅技术,可使再制造企业获取实时信息成为可能。查询性能分析表明,ReMIS可满足再制造生产系统的需求。 (2)提出了再制造信息共享激励模型。借鉴管理信息系统阶段划分理论,并根据事物发展的规律以及再制造业的发展特点,定义了ReMIS的三个发展阶段。在阶段Ⅰ中,以一个拆卸商和一个加工商为例,应用委托代理理论,构建了激励拆卸商信息共享的激励模型,给出了求解方法。通过对模型进行分析与讨论,说明了激励机制有助于提高拆卸商共享信息的积极性,减少因生产计划变更而增加的额外成本。在阶段Ⅱ中,以回收商为对象,运用多维博弈理论,构建了多个回收商同时进行企业信誉、共享信息和产品市场价格博弈的模型。算例分析表明,企业间的多维博弈可促进企业进行信息共享,而企业在信息共享上的投入,可促进ReMIS的建设,并激励企业获得更大的利润。这为再制造中激励机制的设计提供了理论指导,也为制定推动再制造业发展的措施提供了参考。在阶段Ⅲ中,针对可能出现的道德风险,提出了一种基于信誉机制的规避策略。 (3)提出了考虑废旧品可购买量约束的再制造生产计划模型及求解方法。针对现阶段我国再制造企业面临废旧品供应不稳定而且数量严重不足的问题,应用信息熵预测市场供应量,提出了一种考虑废旧品可购买量约束的再制造环境下的单产品生产计划模型,给出了求解方法,并通过共享信息修正和调整后续生产计划,使之动态适应再制造生产的变化性,以优化生产计划。算例分析表明,该方法可用于求解当前废旧零部件最大可购买量有限的再制造生产计划问题,能够及时修正和调整生产计划,以响应外部环境变化。 (4)针对工件加工路径的可变性特点,构建了再制造生产中的多目标生产调度模型,提出了一种基于可变长工序编码的改进遗传算法进行求解,设计了异常染色体的识别和重构方法,以及相应的遗传算子。由于采用可变长工序编码,该算法可实现随机工序数目和随机工序顺序情况下再制造生产调度问题的优化求解,仿真实验验证了该算法的可行性和有效性,表明该方法可用于求解再制造生产中Job-Shop调度问题。


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