中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

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[学位论文] 郭丽岩北京大学 2008年博士导师: 路风共179页

摘要 : 电力、铁路、电信是利润最丰腴，最能够体现国家意志的战略性基础网络工业。这类网络工业的技术和组织性质决定其产业链呈现“哑铃型”结构，即上游设备制造商数量众多，下游终端用户规模庞大且分散，控制整个工业价值链条的是掌握中间环节的网络运营... 展开电力、铁路、电信是利润最丰腴，最能够体现国家意志的战略性基础网络工业。这类网络工业的技术和组织性质决定其产业链呈现“哑铃型”结构，即上游设备制造商数量众多，下游终端用户规模庞大且分散，控制整个工业价值链条的是掌握中间环节的网络运营商。一般而言，国家主干网络运营机构的数量极少，这不仅因为输配电等产业环节仍具有自然垄断性质，更是因为这些机构本身是政府部门或是与政府密切相关的行政垄断者。这类基础网络工业是国家经济的晴雨表，是战略决策的参照系，是复杂产品工业发展的标杆。纵观中国网络工业发展的历程，一方面，它们见证了近60年来新中国工业的艰难成长，它们掌握着关系国计民生的工业命脉；另一方面，它们也是部门所有制与行政性垄断负隅顽抗的最后堡垒，直到本世纪初才真正显露市场竞争的希望。基础运营网络最终能否彻底地实现政企分开，向市场竞争敞开大门，无疑将成为中国经济体制改革决胜的标志。这是本文关注这类网络工业的根本原因。大型技术网络(large technical networks，LTN)拥有独特的产业结构、技术特征、商务系统和组织模式，它一直是经济学、管理学文献关注的重点。大型技术网络的形成和发展是复杂的社会和经济过程，是众多工业组织在商业化动机驱使下持续改进技术系统的结果。所以，大型技术网络最为关键的游戏规则并非是技术先进性，而是尽可能地占有更多的市场份额，争取成为事实标准。本文坚持演化经济及资源、能力学派的立论前提和逻辑起点，用持续积累的知识和组织动态能力解释大型技术网络和复杂产品的利润源泉、形成机制以及分配结构。预期的理论贡献是在大型技术网络的系统层面定义一种崭新的知识和能力类型--网络映射知识和网络建构能力。并将证明这种知识和能力不能还原成单个企业或产品能力，它们是存在于网络内部、创新企业之间的特殊知识和能力。本文定义的网络建构是指大型技术网络高度特定的映射知识创造过程，它能够为网络中的领先企业带来高出平均利润的超额利润(“网络租”)。本文将证明这种网络租金是复杂产品工业领域领先企业竞争优势的重要来源，并将以输配电网络工业为例进行深入探讨。在从计划经济向开放市场转型的过程中，中国电网工业出现了一系列现有文献无法解释的谜题和悖论。首先，2005-2007年，在电力设备市场蒸蒸日上、本土企业迅速成长的情况下，电网工业竟然还有70％以上的工业利润流失海外。其次，虽然跨国公司拥有雄厚的技术和资本实力，但是它们在中国的产业基地都不是白手起家得到的，而是采用各种手段整合中国原有工业资产形成的。再次，本土利润流失经常被归因成自己产品和技术水平落后，但事实上输配电设备工业每年大宗进口和大宗出口并存，而且进口与出口的产品种类和技术水平基本相当。最后需要关注的是，中国已经进行过数次电力体制改革，但无论对产业链进行“横切”还是“竖切”，都未能带来真正的市场竞争，未能从根本上改善电网效率和经济性。本文的主要观点是，国家拥有自主的网络建构体系则本国企业能够获得大规模工业利润(网络租，反之，国家网络建构体系的崩溃将会导致网络租金的大规模流失。在中国，基础网络建构体系的崩溃导致了电网工业利润的大规模流失，这部分利润无法转化为研发投入用于网络映射知识的积累与更新，这明显阻碍了本土企业系统集成能力的成长，进而影响到电网绩效甚至危及产业安全。因此，协调垄断运营企业和本土设备企业关系的重点，以及重启电力等垄断行业改革的关键，都是恢复或重建自主网络建构体系。本文的主要内容将按照下列三个命题进行组织：命题一：有机会能够积累网络映射知识的企业，不仅能够获得超出设备供应常规利润的超额利润(网络租)，而且能够影响网络建构体系的演进。命题二：如果网络建构体系单纯按照技术逻辑演进只会愈来愈强、不断壮大。因此，在短短十余年间，导致中国网络建构体系作用中断甚至是彻底崩溃的原因不可能是技术性的，只可能是制度性的。命题三：中国垄断行业改革的真正突破口是重建大型技术网络的网络建构体系，这需要在国家层次上有统一的、强制性的政府制度安排。正文内容主要分成理论论证和案例实证两部分。理论部分的主要任务是严格界定网络建构体系和网络映射知识的内涵与外延，并以这两个概念为核心建立分析框架，深入探讨网络建构体系与工业利润之间的因果逻辑。“案例实证”主要手段是面对面访谈，即根据研究主题设计一系列开放性问题，从背景调查开始针对技术、产品、组织和制度等多个层面进行深度访谈。然后，对照文献和量化分析结果，对深度访谈得出的结论进行印证，将获得较多实证和量化结果支持的证据纳入逻辑链条。本文案例比较的是中国输配电网络工业两个不同的发展阶段：(1)20世纪50年代到80年代末90年代初，这是中国本土电工电器工业和网络建构体系从无到有、不断提高性能的阶段；(2)90年代中后期到现在，是中国本土网络建构体系因为制度性原因在短时间内崩溃，设备企业和区域基地被分而治之的阶段。本文根据网络建构体系的结构性要件确定案例比较分析的维度：第一种维度是产品开发平台，负责关键技术和重大设备的自主研发；第二种维度是网络系统工程，负责网络建构的系统设计和项目管理；第三种维度是区域性产业基地，负责网络设备的系统集成与工程验证。此外，网络系统升级的完成需要这三种维度在一个动态过程中密切协同，所以考察提升电压等级的所有原型工程(或称示范工程)对于判断网络建构体系也相当重要。本文通过实证研究得出结论，导致本土企业系统设计能力孱弱，长期被国内市场边缘化的根本原因是，在跨国公司、地方政府与电网垄断运营机构之间存在一种特殊的“铁三角”利益关系。这种利益关系的重要支点是中国电网的“条块”割据状态，只有依靠跨国公司的技术和产品，依靠地方政府和电网公司的行政性垄断，三者才能够保障各自的垄断利益甚至是特权。但是，这种利益结构从根本上破坏了控制知识、集成知识和映射知识的生成与积累机制，部件供应商、系统集成商、网络运营商研发平台之间的联系也因此被切断，原有网络建构的知识循环体系在过去的十余年间逐渐被蚕食。结果，中国每年要支付数百万美元用于输配电设备的进口，而且交流电网主设备高端市场每年至少有七成以上的工业利润流失海外。先后两轮以政府放权或分权为主要特征的电力改革都未能彻底根治这种行政性垄断，也无法从根本瓦解这种“铁三角”利益关系。因此，后续改革必须正视基础网络工业的政治性市场结构，不能延续在既有“条块”格局内部推进行政性放权的传统思路，而应当对具体产业环节和企业因类施治、因地制宜，切实地以市场绩效为导向设计机构和体制改革方案。本文建议从国家能源战略的高度统筹考虑电力改革，因为煤、电、油、运联动是比电力体系更高一层的体系架构，只有同步推进相关环节的市场化改革，才有助于恢复或重建整个基础网络工业的建构体系，进而从根本上破除阻碍电价改革和“厂网分离”、“输配分离”的行政性垄断。本文结尾，将从决策规范、机构改革、绩效评价、财税政策、融资担保、政府采购等六个方面有针对性地提出具体的政策建议。收起

关键词 : 大型技术网络复杂产品系统网络建构映射知识输配电工业

2. 面向大型复杂产品生产的焊接综合调度研究

[学位论文] 袁铭辉西南交通大学 2022年硕士导师: 张剑共79页

摘要 : 焊接作为现代制造企业装配生产中最为重要的加工技术之一，已被广泛应用于能源装备、航空航天装备、船舶结构件制造等领域。对于大型复杂产品而言，高效焊接生产对于提升整个生产制造系统效率、缩短生产制造周期具有重大意义。大型复杂产品综合调度问... 展开焊接作为现代制造企业装配生产中最为重要的加工技术之一，已被广泛应用于能源装备、航空航天装备、船舶结构件制造等领域。对于大型复杂产品而言，高效焊接生产对于提升整个生产制造系统效率、缩短生产制造周期具有重大意义。大型复杂产品综合调度问题需同时考虑加工与装配过程，现已发展成为继作业车间调度和流水车间调度之外的第三类调度问题，而许多复杂产品工件连接方式都以焊接和装配为主，因此还需考虑焊接平台、焊接工人、辅助工装夹具等生产资源，为焊接装配生产调度增加了难度。因此研究大型复杂产品焊接综合调度问题具有重大的理论价值和工程意义，在综合考虑复杂产品在焊接装配生产过程中的工艺顺序、平台资源、人员约束、动态扰动等因素基础上，本文开展了如下工作： (1)构建面向大型复杂产品生产的焊接综合调度问题优化模型。针对面向大型复杂产品生产的实际焊接车间特点，综合考虑装配与焊接加工过程，分析了复杂产品的焊接与装配平台及人员约束特点，建立了以最小化完工时间为优化目标的焊接综合调度问题优化模型。 (2)基于改进烟花算法的大型复杂产品焊接综合调度问题优化求解。根据综合调度问题特性和算法特性，设计满足零部件前后约束的编码方式，无需修复操作即可获取合法解。针对烟花算法传统搜索框架在搜索方面存在的劣势，对框架搜索模式进行改进，提出了基于混合框架的改进烟花算法。通过求解综合调度算例对算法改进机制合理性进行验证，再通过考虑资源约束综合调度实验算例验证算法的可行性，最后通过对比其他算法验证混合框架下烟花算法的优越性。 (3)考虑动态扰动的大型复杂产品焊接综合调度问题建模与求解。在焊接综合调度模型基础上考虑实际焊接车间动态扰动因素及其对任务交付的影响，以最小化最大完工时间、订单总拖期量和鲁棒性为优化目标建立考虑动态扰动的焊接综合调度问题数学模型；采用混合初始化方法对烟花算法进一步改进，以提高种群多样性和多目标搜索效率，并用于求解；通过对初始调度方案进行动态扰动和重调度求解，验证所建立数学模型的正确性及算法的有效性，并与其他算法进行对比验证改进烟花算法的优越性。 (4)焊接综合调度的工程实例应用。通过对某大型复杂能源装备焊接装配制造车间的工程实例，进一步验证了本文带有装配焊接平台约束、复杂工艺约束、工人资源约束的焊接综合调度优化模型与求解算法的可行性，有效解决了面向大型复杂产品生产的焊接车间综合调度问题。收起

关键词 : 焊接车间综合调度大型复杂产品烟花算法资源约束

3. 基于混合智能算法的大型复杂产品生产虚拟单元空-时-人协同调度

[学位论文] 高龙龙江苏科技大学 2022年博士导师: 韩文民共192页

摘要 : 大型装备制造业多属大型复杂产品的订单式生产，在国民经济和国防建设中发挥了重要作用。该类企业在生产计划制定过程中，由于生产组织方式不合理；空间组织、时间组织、人员组织不协同等问题，导致生产物流紊乱，严重影响了该类企业生产的可持续、高... 展开大型装备制造业多属大型复杂产品的订单式生产，在国民经济和国防建设中发挥了重要作用。该类企业在生产计划制定过程中，由于生产组织方式不合理；空间组织、时间组织、人员组织不协同等问题，导致生产物流紊乱，严重影响了该类企业生产的可持续、高效率。针对以上问题，本文以提出面向大型复杂产品生产的虚拟单元空-时-人协同调度方法与方案为总目标展开研究。该研究一方面有助于提高该类企业的市场响应速度，降低生产成本，增强市场竞争力。一方面为中国大型装备制造业的转型升级和培育新的经济增长点提供了借鉴和参考价值。为实现研究总目标，本文在企业内部各生产单位的组成、设备和设施的配置以及空间布局一定的前提下，综合考虑了对大型复杂产品生产调度影响较大的生产加工时间、准备时间、运输设备能力及位置、工人柔性、工人实时疲劳及工件暂存区容量等因素，研究了面向大型复杂产品生产的虚拟单元空-时-人协同调度问题。其中，空-时-人协同是指在企业生产组织过程中，空间组织、时间组织、人员组织同步协调，生产物流有序流转，从而做到空间上并行、时间上有序、人员灵活组织，以提高生产组织水平，实现高效率和高柔性生产。鉴于虚拟单元空-时-人协同调度的复杂性，为了厘清空-时-人协同各影响因素之间的互动机理，构建更符合企业实际的虚拟单元空-时-人协同调度模型，并设计出适用于该模型的求解算法，以得到适用于大型复杂产品生产的虚拟单元空-时-人协同方法和方案，本文采用渐次深入的方式，主要从四个方面展开了研究。通过研究考虑准备时间和跨单元的虚拟单元异质并行机调度问题，厘清了虚拟单元时间组织的机理，为接下来的研究提供了时间组织模型和算法改进思路。针对大型复杂产品生产运输能力受限的问题，研究了考虑运输能力受限的虚拟单元空-时协同调度问题，为接下来的研究提供了空-时组织模型和算法改进思路。在以上基础上，针对大型复杂产品生产工人“一专多能”等问题，展开了考虑工人柔性和运输往返的虚拟单元空-时-人协同调度研究，以实现空-时-人协同，同时为接下来的研究提供空-时-人协同调度模型和算法改进思路。针对工人工作能力受到其疲劳等因素的影响，工作能力呈动态变化和工件暂存区容量影响了在制品占用量、工件加工和运输准时性等问题，进一步研究了考虑工人实时疲劳和工件暂存区容量的虚拟单元空-时-人协同调度问题，以提升调度方案的鲁棒性。本文的主要研究成果和创新点具体如下。（1）研究了考虑准备时间和跨单元的虚拟单元异质并行机调度问题。针对虚拟单元现有研究对准备时间、跨单元和异质并行机等因素考虑不充分的问题，以最大完工时间最小和总运输时间最短为目标，构建了虚拟单元时间组织调度模型，设计了基于关键链的改进NSGA-Ⅱ算法对模型进行求解。所提算法设计了基于调度规则、全局搜索、局部搜索和随机搜索的种群初始化策略，以保证初始解的质量，提升求解效率。并提出了基于工序相似性的交叉方式，以保证解的多样性，防止算法陷入局部最优。另外，设计了基于关键链的局部搜索方法，进一步防止算法早熟收敛。通过数值仿真发现，所设计的改进NSGA-Ⅱ算法与经典的NSGA-Ⅱ算法相比，具有较好的鲁棒性、均衡性和收敛性。通过企业实例分析发现，与企业现状相比，所提方法的最大完工时间缩短了28.51%（约8.21小时），总运输时间缩短了56.48%（约5.90小时）。（2）在研究内容（1）厘清虚拟单元时间组织各因素的互动机理的基础上，研究了考虑运输能力受限的虚拟单元空-时协同调度问题。将运输往返、运输空载和运输能力受限等空间和时间因素，引入到考虑准备时间和跨单元的虚拟单元异质并行机调度问题中，构建了以最大完工时间最小和总运输时间最短为目标的空-时协同的虚拟单元调度模型，并结合研究内容（1）的算法设计思路，设计了基于粒子群算法、模拟退火算法、NSGA-Ⅱ的混合算法对模型进行求解。算法将粒子群算法与NSGA-Ⅱ的交叉、变异过程相融合，以提高算法的搜索能力，将模拟退火算法的进化机制应用于NSGA-Ⅱ的变异过程，以避免NSGA-Ⅱ容易陷入局部最优的问题。通过小、中、大规模算例仿真发现，所提算法具有较高的可行性。通过企业实例分析发现，与企业现状相比，所提方法的最大完工时间缩短了20.52%，总运输时间缩短了35.81%。（3）研究了考虑工人柔性和运输往返的虚拟单元空-时-人协同调度问题。考虑到大型复杂产品生产中工人“一专多能”，工人安排灵活度高等问题，将人员组织纳入到研究内容（2）中，以最大完工时间最小、总运输时间最短、工人负荷均衡为目标，构建了虚拟单元空-时-人协同调度模型，并结合研究内容（2）的算法设计思路，设计了多种群自适应NSGA-Ⅱ与乌鸦搜索算法相结合的混合算法对模型进行求解。该算法通过多种群遗传算法增强了NSGA-Ⅱ种群的多样性和收敛性，自适应算法进一步增强了NSGA-Ⅱ的收敛能力。NSGA-Ⅱ与乌鸦搜索算法的结合，提高了算法的求解速度和质量。通过不同规模的数据仿真实验和算法比对发现，所提算法具有较高的优势。企业实例分析发现，与企业现状相比，所提方法的最大完工时间缩短了18.50%，总运输时间缩短了38.42%，工人负荷均衡程度提升了18.77%。（4）研究了考虑工人实时疲劳和工件暂存区容量的虚拟单元空-时-人协同调度。为了保证调度方案的鲁棒性，将工人实时疲劳和工件暂存区容量等因素纳入到空-时-人协同调度问题中展开研究，构建了以最大完工时间最小、总运输时间最短、工人负荷均衡和工人总负荷最小为目标的多目标调度模型，并结合研究内容（3）的算法设计思路，设计了基于NSGA-Ⅱ和GWO的混合算法对模型进行求解。算法在初始化阶段采用了反向学习策略增加了初始种群的质量，同时，NSGA-Ⅱ和GWO的结合实现了局部搜索和全局搜索的均衡。通过数值仿真发现，所提算法具有较高的可行性。企业实例分析发现，与企业现状相比，所提方法的最大完工时间缩短了16.56%，总运输时间缩短了20.76%，工人负荷均衡程度提升了24.03%，工人总负荷降低了12.26%。综上，本文在企业内部各生产单位的组成、设备和设施的配置以及空间布局一定的前提下，研究了面向大型复杂产品生产的虚拟单元空-时-人协同调度问题，考虑因素包含加工时间、准备时间、运输能力、运输设备位置、工件暂存区容量及位置、工人柔性和工人实时疲劳等。研究成果进一步丰富了虚拟单元调度的相关理论和方法，并为该类企业生产组织的可持续、高效率提供了一定的借鉴和参考价值。收起