經(jīng)歷過四十年(1978-2018)長足的發(fā)展,作為“世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)動機(jī)”,我國已經(jīng)完成從貧窮落后向富強文明邁進(jìn)這一重大轉(zhuǎn)變。然而,經(jīng)濟(jì)與生產(chǎn)的快速發(fā)展導(dǎo)致了大量的能源消耗,最終以溫室氣體的形勢排放到環(huán)境當(dāng)中;這些溫室氣體的排放直接導(dǎo)致了全球氣候變暖這一事實。研究表明:溫室氣體主要來源于工業(yè)生產(chǎn)過程中能源與原材料的消耗。作為可持續(xù)生產(chǎn)的發(fā)展形式,再制造對能源與原材料的依賴程度遠(yuǎn)低于新品制造,為解決環(huán)境惡化與全球變暖問題提供了一種極佳的解決方案。近年來,隨著制造業(yè)的高速發(fā)展與設(shè)備升級換代的加快,報廢物品的數(shù)量顯著增加,許多行業(yè)開始將再制造整合到原有的戰(zhàn)略規(guī)劃當(dāng)中。為對再制造業(yè)進(jìn)行更好的實踐指導(dǎo),發(fā)揮再制造工程經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境保護(hù)功能的綜合優(yōu)勢,許多科研人員對再制造系統(tǒng)的生產(chǎn)優(yōu)化開展了必要且有益的研究。盡管從長遠(yuǎn)來看,發(fā)展再制造于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境都十分有益,但也須認(rèn)識到,由于產(chǎn)品回收發(fā)生的時間、地點與回收品的質(zhì)量、數(shù)量、報廢節(jié)點及市場認(rèn)可度等都存在著較大的不可預(yù)知性,從而導(dǎo)致了再制造系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)都存在著一定程度的不確定性。這些不確定因素極大地增加了再制造實踐管理的復(fù)雜性與模型優(yōu)化的研究難度。現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)多從再制造系統(tǒng)單個階段對不確定性進(jìn)行分析,或?qū)Σ煌A段中單個不確定因素展開研究。而再制造系統(tǒng)是一個復(fù)雜的結(jié)構(gòu),當(dāng)多種不確定因素耦合在一起時,各因素之間相互干擾,其對經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的影響不能看作是單個因素間的簡單疊加。因此,如何采用適當(dāng)?shù)姆治龇椒炕淮_定性產(chǎn)生的影響,并建立合理的數(shù)學(xué)模型,對再制造系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行綜合分析與優(yōu)化,使之凸顯低碳與循環(huán)生產(chǎn)的特性,是一項十分有意義的工作。為發(fā)掘再制造工程的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境保護(hù)的潛在優(yōu)勢,降低不確定因素對再制造回收與生產(chǎn)過程產(chǎn)生的影響,本文從不同階段,對多種不確定因素作用下的再制造系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益進(jìn)行綜合分析,并制定相應(yīng)的優(yōu)化策略�？傮w而言,本文主要在以下幾個方面開展了一些有益的工作與探索:(1)經(jīng)典EOQ(Economic Order Quantity)模型是一種簡單但有效的最優(yōu)訂單模型,可以在不顯著增加其它投入的情況下,使運輸與倉儲過程中的總成本達(dá)到最優(yōu),其前提是假設(shè)市場需求為恒定量。而現(xiàn)實情況是,再制造系統(tǒng)中的市場需求充滿了各種不可預(yù)測性,因此經(jīng)典EOQ模型難以繼續(xù)適用。鮮有文獻(xiàn)研究需求為任意隨機(jī)分布時的EOQ模型擴(kuò)展應(yīng)用,并給出對應(yīng)的訂貨數(shù)量最優(yōu)解與不同訂貨數(shù)量下的倉儲成本、懲罰成本解析式。本文從環(huán)境與經(jīng)濟(jì)兩個層面推導(dǎo)出不確定需求下,再制造系統(tǒng)成本或利潤最優(yōu)策略。通過數(shù)理論證,給出任意需求分布下的訂貨數(shù)量最優(yōu)解,以及不同訂貨數(shù)量對應(yīng)的期望物流、倉儲與懲罰成本的解析表達(dá)式。(2)在再制造環(huán)境效益評價應(yīng)用方法的創(chuàng)新上進(jìn)行了有益的探索。如對典型的3R再制造系統(tǒng)(再使用、再制造及再回爐)而言,其將回收品按質(zhì)量分成多個等級,不同質(zhì)量等級的回收品采用不同的再處理流程。這其中,每一質(zhì)量等級對應(yīng)材料、能源消耗以及加工時間都各不相同。傳統(tǒng)代數(shù)方法計算項繁雜且邏輯不易于理解,本文創(chuàng)新性地設(shè)計了綜合回收質(zhì)量系數(shù)的算法,提出了質(zhì)量不確定條件下,復(fù)雜3R再制造系統(tǒng)中環(huán)境評測的矩陣計算方法,從而為3R再制造系統(tǒng)中的質(zhì)量不確定性研究提供了一種簡捷的計算工具與深入淺出的分析方法。(3)除對3R再制造環(huán)境效益進(jìn)行被動的計算與評測外,利用回收報廢產(chǎn)品質(zhì)量不確定性的隨機(jī)分析,可以對回收與生產(chǎn)過程中環(huán)境效益進(jìn)行主動的預(yù)測。通過研究典型分布類型下,質(zhì)量不確定性對再制造概率與碳足跡的影響,推導(dǎo)出3R再制造系統(tǒng)中,回收與生產(chǎn)過程環(huán)境效益最優(yōu)時對應(yīng)的回收質(zhì)量綜合系數(shù)最優(yōu)解,并給出最優(yōu)解存在區(qū)間與最優(yōu)環(huán)境效益解析解表達(dá)式。這使得再制造系統(tǒng)中,不僅可以利用矩陣運算對環(huán)境效益與碳足跡進(jìn)行便捷的評測,還可對不同環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行分析預(yù)測并提前制定最優(yōu)回收策略。(4)考慮到再制造系統(tǒng)中回收與需求都存在著較大的不確定性,在前文分析的基礎(chǔ)上,又進(jìn)一步放寬經(jīng)典EOQ模型中無限供應(yīng)的假設(shè)條件,使之適用于再制造系統(tǒng)中回收數(shù)量與市場需求皆為不確定的情況,從而推導(dǎo)出需求與供應(yīng)雙重不確定條件下最優(yōu)訂貨數(shù)量的擴(kuò)展模型,并求解對應(yīng)最優(yōu)再制造率,使得再制造系統(tǒng)環(huán)境成本或總環(huán)境效益達(dá)到最優(yōu)化。通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)論證,證明了任意隨機(jī)分布下,回收與生產(chǎn)過程當(dāng)中再制造率最優(yōu)解的存在性及惟一性。由于再制造系統(tǒng)不確定性分析的復(fù)雜性,就作者所知,目前尚未有文獻(xiàn)研究雙重不確定性條件下再制造系統(tǒng)的EOQ模型擴(kuò)展與應(yīng)用。該數(shù)學(xué)模型為再制造系統(tǒng)中的最優(yōu)生產(chǎn)、回收策略提供了理論基礎(chǔ)與優(yōu)化方向。(5)考慮到回收產(chǎn)品中質(zhì)量狀況的離散特性,傳統(tǒng)分析方法傾向于將與質(zhì)量等級相關(guān)的再制造成本當(dāng)作級數(shù)來進(jìn)行處理,使之與其它不確定因素的量化分析孤立開來。而再制造系統(tǒng)生產(chǎn)管理實踐中,真實的情形往往是多種不確定性并存且互為干擾因素。為解決這一理論分析與實際情況脫節(jié)的問題,在極限理論的基礎(chǔ)上,運用多項式擬合出再制造成本與質(zhì)量變量間的連續(xù)函數(shù)關(guān)系,將之代入到其他不確定因素量化分析的連續(xù)方程當(dāng)中,并利用拉格朗日乘子法對非線性約束下的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行極值分析,最后求解出不同優(yōu)化策略中對應(yīng)的再制造率最優(yōu)解,從而為再制造系統(tǒng)中多重不確定條件下的數(shù)學(xué)建模及優(yōu)化分析提供了一種新的研究思路與理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH186
【部分圖文】：

將從初始節(jié)點1到終端點 n 的整個路線稱為一個完整加工路徑（簡稱路徑），其對應(yīng)概率稱為路徑概率。如圖3.1所示，該系統(tǒng)有8個終端節(jié)點（3-5，9-13），這意味著共有八個完整的加工路徑，如表3.2所示。表3.2 3R再制造系統(tǒng)完整加工路徑工藝路徑定義 質(zhì)量等級與對應(yīng)工藝路徑 節(jié)點集合 質(zhì)量等級描述 再處理工藝選擇1 R1={1,2,3} 回收報廢發(fā)動機(jī)整機(jī)質(zhì)量上好 符合整機(jī)再制造標(biāo)準(zhǔn)2 R2={1,2,4} 回收報廢發(fā)動機(jī)整機(jī)質(zhì)量上中 符合整機(jī)再制造標(biāo)準(zhǔn)3 R3={1,2,5} 回收報廢發(fā)動機(jī)整機(jī)質(zhì)量尚可 符合整機(jī)再制造標(biāo)準(zhǔn)4 R4={1,2,6,7,8,9} 整機(jī)質(zhì)量中下，拆機(jī)后單個零部件接近新品 符合零部件直接使用標(biāo)準(zhǔn)5 R5={1,2,6,7,8,10} 整機(jī)質(zhì)量中下，拆機(jī)后單個零部件質(zhì)量上好 符合零部件再制造標(biāo)準(zhǔn)6 R6={1,2,6,7,8,11} 整機(jī)質(zhì)量中下，拆機(jī)后單個零部件質(zhì)量上中 符合零部件再制造標(biāo)準(zhǔn)7 R7={1,2,6,7,8,12} 整機(jī)質(zhì)量中下，拆機(jī)后單個零部件質(zhì)量尚可 符合零部件再制造標(biāo)準(zhǔn)8 R8={1,2,6,7,8,13} 整機(jī)質(zhì)量中下

回收品綜合質(zhì)量系數(shù)9算法定義

低碳經(jīng)濟(jì)視角下再制造系統(tǒng)不確定性分析與優(yōu)化策略4.2.2 3R系統(tǒng)環(huán)境效益評價由于報廢產(chǎn)品在使用階段的工作環(huán)境與報廢時的時間節(jié)點不能確定，因此，回收前無法預(yù)知報廢產(chǎn)品的性能，從而也就無法得知該批回收產(chǎn)品的綜合質(zhì)量狀況、建立起回收質(zhì)量與環(huán)境效益的關(guān)系[192,193]。要解決這一問題，上一章中采用的是統(tǒng)計方法，即從統(tǒng)計到的數(shù)據(jù)來評估整體的收回質(zhì)量狀況。也就是經(jīng)典統(tǒng)計學(xué)中的：從已知局部 → 整體推測、評估的過程，如圖 4.2 所示。

本文編號：2809915