非平衡指派模型及其在航空机务维修中的应用

非平衡指派问题是最优平衡指派问题的推广与深化,在航空机务维修工作中,维修任务的合理配置对及时完成维修任务,保障训练作战计划非常重要.本文从装备完好率和人力资源的优化配置角度出发,按照不考虑维修任务等待时间和考虑维修任务等待时间两种情况分别建立了非平衡指派优化模型,并给出了这两种情况下效益矩阵的构造方法,进而将优化模型转化为最优平衡指派模型进行求解,从而为航空机务维修工作中维修人员的优化配置提供了一种科学、合理的决策方法.     

基于ε-EGA多准则调整的舰船维修资源配置决策方法与应用

为了提高舰船维修资源配置的科学性、有效性，针对舰船维修目标提出维修战斗力定义，统筹考虑了舰船维修资源配置过程中的财力、人力、物力和技术资源对于资源配置的影响，构建了舰船维修资源配置模型。求解方法上，以军事效益(维修战斗力)最大和维修成本最小为优化目标，将舰船维修资源配置问题转化为混合整数非线性规划模型的多目标寻优问题。在标准遗传算法(SGA)基础上，融合ε约束准则和精英保留策略，构建一种新型ε-EGA的多准则调整算法，搜索获取满意的Pareto解集与前沿。结合企业H的年度舰船维修任务实际进行实证检验，提高优化配置模型结论的科学性，增强模型与实际情况的吻合度。结果表明，ε-EGA多准则调整算法具有良好的适用性和延展性，计算速度快，方案优化度高，而维修资源配置模型对于其他建造工程行业的资源调度、计划安排等工作开展，也具有较强的借鉴意义。     

航空机务维修的优化管理

在航空机务维修工作中,科学的管理、人力资源的合理配置对及时完成维修任务,保障训练作战计划至关重要.从装备完好率和完成任务的及时性出发,分别建立了数学优化配置模型,并给出了这两种情况下效益(成本)矩阵的构造方法,进而将优化模型转化为最优线性指派问题来处理,从而为航空机务维修工作中人力资源的优化配置提供了一种科学、合理的决策方法.     

复杂设备最佳维修周期优化决策模型研究

针对现行三级维修机构保障的复杂设备,以规定可用度为约束条件,以单位工作时间内的平均维修费用最低为目标,通过对设备使用、修理流程分析,给出了设备使用与修理状态转移图,建立了设备一个更新周期内,维修周期与维修费用关系模型,并给出了相应应用案例,案例说明了模型的适用性与灵敏性,为维修决策和后续备件保障等提供依据.     

飞机维修短期计划模型及其算法研究

目前对于飞机维修计划的研究,大都通过精确算法一次性完成周期内所有飞机的排班优化。本文在分析传统数学规划模型的基础上,以最大化利用两次维修之间的可用飞行时间为目标,构造了飞机维修计划优化模型。然后提出了求解此模型的启发式两阶段分解算法,第一阶段优先完成需维修飞机的任务指派,第二阶段再完成余下飞机的任务指派。利用航空公司真实数据进行的数值试验表明,两阶段分解算法能够显著提高模型的求解效率和质量,可以有效求解大规模飞机维修计划制定问题。     

考虑共因失效和负载分担的表决系统维修优化分析

随着仪器设备的大型化、精密型和复杂化，传统的单一故障模型很难精确地描述系统。针对可修的表决系统，考虑了负载分担和共因失效两种失效模式，提出了不完美的故障检测策略，并对模型进行了可靠性和维修性分析，求得了系统的瞬时可用度、稳态可用度和平均维修费用。最后通过数值案例给出了同时考虑可用度和维修费用的最优检测策略，能够为设备管理者提供决策依据。     

二级供应链上不完美互补产品的定价决策

建立一个由两个制造商和一个零售商组成供应链模型,以求解制造商和零售商的最优定价决策,其中两个制造商向零售商批发的产品是不完美互补的,且零售商采取混合捆绑策略销售这两种产品。考虑三种情形下的决策:(1)完全非合作博弈;(2)局部合作博弈;(3)合作博弈。通过比较前两种情形下的决策,利用Nash协商模型求解得到消除水平和垂直供应链冲突的最优定价决策。与完全非合作博弈决策相比,局部合作博弈决策对制造商是有利的,在一定的条件下也可以实现对零售商收益的帕累托改进;而合作博弈决策在任何情况下都要明显地优于完全非合作博弈决策以及局部合作博弈决策,同时合作博弈决策下的最优产品需求量相比局部合作博弈决策下的最优产品需求量提高了一倍。最后,通过数值试验验证了文章所得结论。     

考虑权力结构的产品服务供应链服务渠道选择及协调研究

在制造业服务化转型过程中,传统的产品供应链转变为了产品服务供应链,为顾客提供产品和服务,服务可以由制造商或零售商提供,权力结构会对服务渠道的选择产生影响。本文通过建立博弈模型,研究了制造商为核心、零售商为核心以及制造商与零售商权力均等三种权力结构下最优服务渠道的选择问题,并应用两部定价契约对最优服务渠道的结果进行协调。研究发现,当制造商为核心时,最优的服务渠道为零售商提供服务,当零售商为核心时,最优的服务渠道为制造商提供服务,当制造商与零售商权力均等时,不存在最优的服务渠道。两部定价契约可以实现最优服务渠道的协调,最后通过数值仿真对结论进行了验证。     

基于可用度的机群维修作业调度

针对面向多波次飞行任务的机群维修作业调度问题,以装备保障人员、保障时间为主要约束,以非机组保障方式为主要保障方式,以机群最大可用度为目标,用网络流结构模式表述机群处于飞行、停机和修理的流程,建立了机群维修作业的混合整数规划模型,采用分支界定法求解,通过实例分析验证,所建模型和方法可以有效的实现机群维修作业的调度,以满意的人员配置方案满足任务的可用度要求.     

双币种博弈期权

博弈期权是一种赋予期权出售方在期权有效期内任意时刻可以赎回合约权利的美式期权.在B-S框架下分析了双币种情形下的博弈期权定价行为,建立了双币种博弈期权的定价模型,分别讨论了敲定价以国内货币计价和国外货币计价下的博弈期权定价问题及其最优赎回策略,通过运用偏微分方程的方法得到了这两种情形下期权价格的表达式及其最优执行边界.最后通过数值模拟,分析了标的资产和汇率的波动水平以及汇率与标的资产的相关系数对期权的最优执行策略和违约金边界的影响.     

造船企业与供应商产品质量演化博弈分析

船舶作为大型复杂系统产品,其上游供应商所提供的零部件质量会对最终产品的质量产生重要影响。在考虑造船企业和供应商质量策略和收益的基础上,本文构建了双方的演化博弈模型,对其策略的稳定性开展分析;进一步地,引入了造船企业的动态惩罚措施研究如何对双方的策略产生影响。研究结果表明:(1)造船企业对配套供应商采取产品质量提升措施的奖励和惩罚力度、供应商采取相应措施的收益与成本会直接影响博弈的相关结果;(2)造船企业和配套供应商在三种条件下存在各自的演化稳定策略,同时在一定条件下系统的演化过程呈现周期性质的特征;(3)当造船企业采取动态惩罚措施时,此博弈模型存在稳定的Nash均衡点。研究结果可以为造船企业督促供应商改善供货质量提供决策支持。     

维修中心参与回收时闭环供应链的定价决策及回收模式选择

维修中心参与回收是闭环供应链研究面临的新情境。本文将维修中心可以免费获得零部件的情形考虑进来, 分别给出了回收商单回收渠道模式、回收商与第三方维修中心双回收渠道模式, 在此基础上深入研究了两种模式下闭环供应链的定价决策及回收模式选择问题。结果表明:两种模式下, 官方维修中心免费获得零部件数量的增加都会对制造商利润产生积极影响, 但不会对其回购价产生影响; 双回收渠道模式下, 第三方维修中心免费获得零部件数量的增加会使制造商的回购价降低, 使其利润增加。从有偿回收产品总数量最大化的角度来看, 当第三方维修中心免费获得零部件的数量较低且两种渠道之间的竞争程度较高时, 应该选择双回收渠道模式。从制造商利润最大化的角度来看, 模式选取决策与两种模式下官方维修中心免费获得零部件数量的相对大小有关。     

维修中心参与回收时闭环供应链的定价决策及回收模式选择

维修中心参与回收是闭环供应链研究面临的新情境。本文将维修中心可以免费获得零部件的情形考虑进来,分别给出了回收商单回收渠道模式、回收商与第三方维修中心双回收渠道模式,在此基础上深入研究了两种模式下闭环供应链的定价决策及回收模式选择问题。结果表明:两种模式下,官方维修中心免费获得零部件数量的增加都会对制造商利润产生积极影响,但不会对其回购价产生影响;双回收渠道模式下,第三方维修中心免费获得零部件数量的增加会使制造商的回购价降低,使其利润增加。从有偿回收产品总数量最大化的角度来看,当第三方维修中心免费获得零部件的数量较低且两种渠道之间的竞争程度较高时,应该选择双回收渠道模式。从制造商利润最大化的角度来看,模式选取决策与两种模式下官方维修中心免费获得零部件数量的相对大小有关。     

单向航道船舶进港次序与泊位分配协同优化

为提高单向航道离散泊位港口的服务水平,研究船舶进港次序和泊位分配的协同优化。考虑船舶进出港及泊位作业的实际约束,以计划期内所有船舶的锚地、泊位等待成本、滞期成本和偏离成本之和最小为目标,构建了一个混合整数规划模型,结合问题特征设计了引入禁忌搜索算法的和声搜索算法进行求解。算例结果给出了计划期内每艘船舶的进港次序和靠泊泊位,并通过与单独优化方案的对比和不同规模算例求解效果的分析,验证了模型和算法的有效性;分析进出港时段变动对船舶作业成本的影响,确定不同船舶抵港规模下的最佳进出港时段长度,为单向航道港口时长设置提供借鉴。     

基于人机交互—蚁群算法的港口疏船调度优化

为解决因港口无法正常作业导致大量船舶压港后的疏船调度问题,从同时兼顾船公司和港口方利益出发,建立了船舶平均在港时间最短、额外作业成本最低、生产秩序恢复最快的调度生产多目标优化模型。利用多属性效用理论将多目标转换为单目标,并构建了相应的评价函数,采用改进的蚁群算法并结合人机交互以及邻域搜索方法求解,最后以大连港集装箱码头实际案例进行验证。结果表明,与通常调度方法相比,文中建立的优化模型能够更好地解决疏船问题;对比常规的蚁群算法,改进后的算法搜索效率更高。上述模型和算法为集装箱码头的生产组织调度提供了新的优化思路和方法。     

Connectivity modeling and optimization of linear consecutively connected systems with repairable connecting elements

Linear consecutively connected systems (LCCSs) are systems containing a linear sequence of ordered nodes. Connection elements (CE) characterized by diverse connection ranges, time-to-failure and time-to-repair distributions are allocated to different nodes to provide the system connectivity, i.e., a connection between the source and sink nodes of the LCCS. Examples of LCCSs abound in practical applications such as flow transmission systems and radio communication systems. Considerable research efforts have been expended in modeling and optimizing LCCSs. However, most of the existing works have assumed that CEs either are non-repairable or undergo a restrictive minimal repair policy with constant repair time. This paper makes new technical contributions by modeling and optimizing LCCSs with CEs under corrective maintenance with random repair time and different repair policies (minimal, perfect, and imperfect). The characteristics of CEs can depend on their location because the distance between adjacent nodes and conditions of CE operation and maintenance at different nodes can be different, which further complicates the problem. We first propose a discrete numerical algorithm to evaluate the instantaneous availability of each CE. A universal generating function based method is then implemented for assessing instantaneous and expected system connectivity for a specific CE allocation. As the CE allocation can have significant impacts on the system connectivity, we further define and solve the optimal CE allocation problem, whose objective is to find the CE allocation among LCCS nodes maximizing the expected system connectivity over a given mission time. Effects of different parameters including repair efficiency, mission time and repair time are investigated. As illustrated through examples, optimization results can facilitate optimal decisions on robust design and effective operation and maintenance managements of LCCSs.     

单向航道散货港口船舶调度优化

为提高单向航道散货港口的泊位利用率,研究多港池的散货港口船舶调度优化问题。考虑船舶间需保持安全航行距离、进出港时段交替条件和成簇进出港规则等现实约束,以进港船舶总等待时间最小为目标,构建了混合整数线性规划模型。基于问题的特点,设计了启发式规则与模拟退火算法相结合的混合算法进行求解。在数值实验中分别将该算法的结果同下界值和两种现实调度方案对比。结果表明,运用混合算法求解的结果与下界值的平均相对偏差为5.28%,较两种现实调度方案的目标值优化率提升显著,且平均泊位优化率分别为6.74%和4.71%,验证了方案及算法的有效性。     

Maximin Approach to the Ship Collision Avoidance Problem via Multiple-Subarc Sequential Gradient-Restoration Algorithm

The ideal strategy for ship collision avoidance under emergency conditions is to maximize wrt the controls the timewise minimum distance between a host ship and an intruder ship. This is a maximin problem or Chebyshev problem of optimal control in which the performance index being maximinimized is the distance between the two ships. Based on the multiple-subarc sequential gradient-restoration algorithm, a new method for solving the maximin problem is developed.Key to the new method is the observation that, at the maximin point, the time derivative of the performance index must vanish. With the zero derivative condition being treated as an inner boundary condition, the maximin problem can be converted into a Bolza problem in which the performance index, evaluated at the inner boundary, is being maximized wrt the controls. In turn, the Bolza problem with an added inner boundary condition can be solved via the multiple-subarc sequential gradient-restoration algorithm (SGRA).The new method is applied to two cases of the collision avoidance problem: collision avoidance between two ships moving along the same rectilinear course and collision avoidance between two ships moving along orthogonal courses. For both cases, we are basically in the presence of a two-subarc problem, the first subarc corresponding to the avoidance phase of the maneuver and the second subarc corresponding to the recovery phase. For stiff systems, the robustness of the multiple-subarc SGRA can be enhanced via increase in the number of subarcs. For the ship collision avoidance problem, a modest increase in the number of subarcs from two to three (one subarc in the avoidance phase, two subarcs in the recovery phase) helps containing error propagation and achieving better convergence results.     

A competitive hub location and pricing problem

We formulate and solve a new hub location and pricing problem, describing a situation in which an existing transportation company operates a hub and spoke network, and a new company wants to enter into the same market, using an incomplete hub and spoke network. The entrant maximizes its profit by choosing the best hub locations and network topology and applying optimal pricing, considering that the existing company applies mill pricing. Customers’ behavior is modeled using a logit discrete choice model. We solve instances derived from the CAB dataset using a genetic algorithm and a closed expression for the optimal pricing. Our model confirms that, in competitive settings, seeking the largest market share is dominated by profit maximization. We also describe some conditions under which it is not convenient for the entrant to enter the market.