不确定环境下废旧产品再制造拆卸优化研究

摘要

废旧产品拆卸是再制造生产的起始阶段，为再制造生产提供所需零部件。拆卸序列规划和拆卸批量计划是再制造下废旧产品拆卸优化研究的关键问题，其中拆卸序列指从待拆卸产品开始到获得所有需要的零部件和材料为止的拆卸操作的序列，即满足一定约束条件的“如何拆卸”的问题；拆卸批量计划问题是指在一定计划期内规划回收废旧产品在各时刻的拆卸数量，即“拆卸多少”，使其在满足各时刻的外部需求的同时，符合系统的正常拆卸能力。拆卸序列规划和拆卸批量计划的优化效果决定了拆卸子系统乃至整个再制造系统的生产效益。
　　 对于拆卸序列优化问题，目前学者的研究方法多是通过图形化的方法建立废旧产品的拆卸信息模型，模型生成产品拆卸序列并通过元启发式优化算法计算产品的最优拆卸序列，这些研究忽略了拆卸中的很多实际因素，如废旧产品结构状态和质量状态的改变对拆卸成本和拆卸时间的影响等，拆卸能力约束的形式并不单单是时间，也可以包括人力、资金等方面。同时，一般的图形化方法无法表达拆卸建模过程中的不确定性信息及废旧产品的复杂结构信息，这些因素使得现有研究在实际拆卸应用中存在局限性。针对不确定环境下拆卸序列优化研究，本文首先建立一个模糊拆卸Petri网模型表示产品的可行拆卸序列和拆卸过程存在的不确定因素，为降低产品质量和拆卸能力的不确定性对拆卸序列优化的影响，建立一个自适应的模糊推理系统，利用模糊推理和反馈学习的方法对产品各拆卸步骤的成本进行预测，然后通过计算不同拆卸序列下拆卸的收益来得到产品最优拆卸序列，最后通过算例说明了方法的有效性。
　　 拆卸批量计划问题是再制造下废旧产品拆卸优化研究需要解决的另一个关键问题。目前拆卸批量计划问题的研究主要面向单独的拆卸子系统，未考虑整个再制造系统协同优化效益，本文的拆卸批量优化模型更多的考虑整个再制造系统的生产过程特点和成本因素。面向整个再制造系统的拆卸批量计划既要考虑拆卸子系统的生产能力约束，还要体现再制造系统的协同优化效果，论文建立的模型首先假设废旧产品拆卸有确定的可用率，通过计算表明模型存在再制造生产收益最大下的最优拆卸批量，然后对模型进行扩展，通过两阶段建模的方法研究拆卸可用率、产品需求随机下的拆卸批量计划问题，对模型求导分析再制造收益最大下的最优拆卸批量的数量特征，假设拆卸可用率和产品需求服从均匀分布的特殊情况能得到最优拆卸批量的数量算式和相关成本因素。