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      產品族設計與再制造主從優化技術

      產品族設計與再制造主從優化技術

      • 作者
      • 馬玉潔 著

      資源耗竭與生態環境破壞問題的日益嚴重要求制造企業走“循環”的發展模式,再制造作為產品制造領域實現“循環”的一種有效方式,越來越被人們所接受。再制造理念要貫穿企業產品開發的全過程,不僅要在制造階段考慮,更要在產品初始設計及再設計階段就考慮如何實現再制造。本書詳細闡述了產品設計與再制造過程不同階段的交互決策機制,建立了產品設計與再制造過程的聯合優化模型,充分利用...


      • ¥128.00

      ISBN: 978-7-122-45284-9

      版次: 1

      出版時間: 2024-06-01

      圖書介紹

      ISBN:978-7-122-45284-9

      語種:漢文

      開本:16

      出版時間:2024-06-01

      裝幀:精

      頁數:208

      編輯推薦

      1.以實際案例作為切入點展開論述,貼近生活,可借鑒性強 2.圖文并茂,數據詳實,結構模型剖析深入,專業性強

      圖書前言

      面向再制造的產品族設計或再設計過程不僅能夠滿足消費者差異化需求,還可以有效降低產品拆卸和再制造的難度。但是,由于不同零部件再制造技術的復雜性與專業性,促使更多專業企業加入與協作,這也就導致了在面向再制造的產品族設計與制造過程中涉及的不同決策主體之間必然廣泛存在著“主從”的關系。同時,由于產品設計或再設計過程中要考慮再制造或受到原有產品架構的制約,需要對存在“主從”關系的決策主體進行關聯考慮和協同優化。因此,本書對由面向再制造的產品族設計與制造過程中衍生出的一些比較有價值的主從關聯優化問題進行了深入的研究,具體如下:
      研究在產品族設計階段,面向再制造的產品升級設計與再制造外包的主從關聯優化問題。建立了一個基于Stackelberg博弈理論的非線性、混合整數的考慮多個再制造商及其外包商的產品族升級設計三層優化模型。此模型為解決涉及一個具有主導地位的決策主體和多個具有主從關系并有關聯的兩類主體之間復雜的交互決策問題提供了理論支撐。對此三層主從優化模型的求解包含兩個步驟,首先通過解析的方法將三層主從關聯模型轉化為雙層優化模型,然后根據雙層規劃固有的決策機制,采用嵌套遺傳算法來完成對雙層優化模型的求解。另外,將三層優化模型及算法應用到典型的發動機再制造產品升級設計案例中,通過分析案例結果,給出管理啟示。
      研究考慮拆卸和再制造的產品族設計主從優化問題,科學闡述和分析了該問題的主從結構框架,建立包含兩個從者的雙層優化模型,設計了嵌套遺傳算法。并以筆記本電腦產品族為案例進行重點分析,將得到的結果與以往的兩階段方法和集成優化方法的結果進行對比,發現主從關聯優化方法能更有效地解決面向拆卸和再制造的產品族架構優化設計問題。
      研究拆卸后再制造零部件的可重構工藝規劃和最優眾包承包主從關聯優化問題,從實際問題出發,構建了雙層優化決策框架,確立了根據特征定義再制造零件族的觀點,提出了基于特征的零件族優化設計方案,并分別建立了特征通用性和工藝通用性度量公式。進而解決了在構造函數數學表達式中遇到的一些問題,建立了雙層優化模型,并設計了嵌套遺傳算法。以一批需要再制造的汽車零部件為例,驗證了提出的模型及算法的可行性和有效性。提出了零件族公共特征成本節約參數,并研究此參數的變化對上下層目標函數的影響,從而幫助制造企業和承包企業做出合理決策。
      研究基于眾包的再制造零部件工藝規劃與生產調度主從關聯優化問題。分析了在開放制造環境下廢舊零部件再制造生產過程,基于構建的主從交互決策機制,建立了雙層優化模型,優化了零部件的工藝規劃和考慮眾包因素的生產調度決策方案。并以汽車零部件為例,通過比較分析,驗證模型及算法的有效性。設計了一個考慮眾包和庫存以及不考慮眾包和庫存的比較試驗,通過分析結果得出管理啟示。
      本書采用定量優化的方式對面向再制造的產品族設計與制造過程中存在的重要主從優化問題進行研究,并給出了管理啟示,對促進面向再制造的產品族全生命周期設計過程的發展和提高有重要的作用,同時對解決面向再制造的產品設計與制造過程中存在的具有沖突目標的科學問題具有一定的指導和借鑒意義。
      在本書出版之際,感謝天津大學的杜綱教授,佐治亞理工學院的Roger J. Jiao教授以及同行專家的指導意見。在此,向對本書給予幫助的專家同仁一并表示誠摯的謝意。
      為了方便讀者閱讀參考,本書插圖經匯總整理,制作成二維碼放于封底,有需要的讀者可掃碼查看。
      由于作者的水平有限,書中難免有不足之處,懇請廣大讀者批評指正。
      
      著者 

      精彩書摘

      資源耗竭與生態環境破壞問題的日益嚴重要求制造企業走“循環”的發展模式,再制造作為產品制造領域實現“循環”的一種有效方式,越來越被人們所接受。再制造理念要貫穿企業產品開發的全過程,不僅要在制造階段考慮,更要在產品初始設計及再設計階段就考慮如何實現再制造。本書詳細闡述了產品設計與再制造過程不同階段的交互決策機制,建立了產品設計與再制造過程的聯合優化模型,充分利用產品上市后的各類有效數據,開展產品設計與再制造過程的定量優化研究,解決了該主題下存在的若干主從關聯優化問題,進一步完善了產品設計與優化的理論體系。
      本書適合產品設計與生產建模、分析等專業領域,包括模型仿真、算法設計以及與再制造相關領域的工程技術人員閱讀,也可作為高等院校相關專業師生的教學參考書。
      

      目錄

      第1章 緒論 001~011
      
      第2章 產品設計與再制造技術 013~036
      2.1 產品族設計與開發	014
      2.1.1 整體決策框架	014
      2.1.2 產品族設計優化	015
      2.1.3 產品族設計與制造的關聯研究	017
      2.2 面向再制造的設計	018
      2.2.1 再制造的基本概念與流程	018
      2.2.2 面向再制造的設計	021
      2.2.3 面向再制造的升級設計	023
      2.2.4 面向再制造的拆卸設計	025
      2.2.5 再制造零部件工藝規劃	026
      2.3 開放制造背景下自制或外購決策與承包商選擇問題	028
      2.3.1 自制或外購決策	028
      2.3.2 眾包承包商選擇問題	029
      2.3.3 平臺對供應商的激勵與懲罰	030
      2.4 多層數學規劃及其應用	031
      2.4.1 雙層規劃基本理論	031
      2.4.2 雙層規劃的求解算法	033
      2.4.3 三層規劃及求解算法	034
      2.5 本章小結	035
      
      第3章 面向再制造的產品族升級設計與再制造外包的三層主從關聯優化 037~085
      3.1 概述	038
      3.2 考慮再制造外包的產品族升級設計	041
      3.2.1 問題分析	041
      3.2.2 主從交互決策機制	044
      3.3 三層優化模型	045
      3.3.1 符號與假設	045
      3.3.2 制造商模型	052
      3.3.3 再制造商模型	056
      3.3.4 外包商模型	059
      3.3.5 三層優化模型	059
      3.4 模型求解	060
      3.4.1 外包商的最優反應函數	061
      3.4.2 嵌套遺傳算法	062
      3.5 發動機案例研究	066
      3.5.1 案例描述	066
      3.5.2 優化模型計算結果	074
      3.5.3 靈敏度分析與管理啟示	082
      3.6 本章小結	085
      
      第4章 面向拆卸和再制造的產品族設計主從關聯優化 087~115
      4.1 概述	088
      4.2 考慮拆卸和再制造的產品族設計	090
      4.2.1 問題分析	090
      4.2.2 主從交互決策機制	091
      4.3 雙層優化模型	092
      4.3.1 符號說明	092
      4.3.2 優化模型上層:產品族設計	094
      4.3.3 優化模型的下層:拆卸和再制造	096
      4.3.4 主從關聯優化模型	097
      4.3.5 模型求解	100
      4.4 筆記本電腦案例研究	102
      4.4.1 案例描述	102
      4.4.2 優化模型計算結果	109
      4.4.3 結果分析與管理啟示	113
      4.5 本章小結	115
      
      第5章 再制造零件的可重構工藝規劃與最優承包商選擇主從關聯優化 117~158
      5.1 概述	118
      5.2 零件族工藝規劃與承包商選擇關聯優化問題	120
      5.2.1 引例	120
      5.2.2 再制造零件特征到工藝規劃映射框架	122
      5.2.3 問題分析	125
      5.2.4 主從交互決策機制	126
      5.3 雙層優化模型	129
      5.3.1 決策變量	129
      5.3.2 優化模型上層:可重構工藝規劃	131
      5.3.3 優化模型下層:眾包承包商選擇	133
      5.3.4 雙層優化模型	138
      5.3.5 模型求解	141
      5.4 汽車零件案例研究	144
      5.4.1 案例描述	144
      5.4.2 案例模型約束	149
      5.4.3 優化模型計算結果	150
      5.4.4 比較與分析	152
      5.4.5 靈敏度分析與管理啟示	153
      5.5 本章小結	158
      
      第6章 考慮眾包的再制造零件工藝規劃與生產調度主從關聯優化 159~184
      6.1 概述	160
      6.2 工藝規劃和生產調度關聯優化問題	162
      6.2.1 引例	162
      6.2.2 問題分析	163
      6.2.3 主從交互決策機制	164
      6.3 雙層優化模型	166
      6.3.1 參數與假設	166
      6.3.2 優化模型上層:工藝規劃	168
      6.3.3 優化模型下層:生產調度	170
      6.3.4 雙層優化模型	171
      6.3.5 模型求解	173
      6.4 汽車零件案例研究	175
      6.4.1 案例描述	175
      6.4.2 優化模型計算結果	178
      6.4.3 分析與比較	180
      6.4.4 靈敏度分析與管理啟示	181
      6.5 本章小結	183
      
      后記 185~187
      
      參考文獻 188~208

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