（控制理论与控制工程专业论文）基于滚动机制的有限时域设备更新方法.pdf

l 原创性声明 本人郑藿声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本 文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 壶晦啵 f t期：兰呈堕兰兰 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：主! 盛馒 导师签名： 丑逍e l期：佐丝! ，c 夕 j 一 山东大学硕士学位论文 目录 摘要1 a b s t r a c t 3 第l 章绪论1 1 1 引。言1 1 2 设备更新问题及其求解方法概述1 1 2 1 研究意义特点及分类i 1 2 2 国内外设备更新研究方法3 1 3 大规模设备更新研究方法5 1 3 1 当前处理大规模设备更新问题的方法5 1 3 2 存在问题与解决思路5 1 4 滚动时域方法概述6 1 5 本论文的内容安排7 1 5 1 研究内容7 1 5 2 章节安排8 第2 章基于滚动时域的大规模设备更新问题求解9 2 1 引言9 2 2 问题描述与数学模型10 2 2 1 问题描述与参数定义1 0 2 2 2 数学模型1 1 2 3 设备更新问题的滚动时域方法1 1 2 3 1 滚动时域更新方法的滚动机制1 2 2 3 2 更新窗口子问题的处理1 3 2 3 3 滚动机制举例：14 2 3 4 算法步骤15 2 4 仿真计算与分析1 6 2 4 1 不同滚动机制r h p 处理中小规模设备更新问题比较1 6 2 4 2r h p 对大规模设备更新问题的求解1 9 2 4 3 在设备更新问题中应用r h p 的指导准则2 2 2 5 本章小结2 3 第3 章大规模设备更新问题的终端惩罚滚动更新方法2 4 3 1 引言2 4 3 2 问题描述及说明2 5 3 3 大规模设备更新问题终端惩罚滚动更新方法2 5 3 3 1 滚动机制2 5 3 3 2 窗口子问题的处理2 5 3 3 3 算法步骤2 6 3 4 终端惩罚滚动更新策略性能分析2 7 山东大学硕士学位论文 3 5 仿真实验及结果分析2 8 3 5 1 初始参数设置2 8 3 5 2r h p 与t p r h p 比较分析2 9 3 5 3 两阶段t p r h p 滚动性能分析3 0 3 6 本章小结3 2 第4 章单调设备更新问题的滚动计划时域方法3 3 4 1 引一言3 3 4 2 设备更新问题的预测时域方法3 4 4 2 1 问题模型与相关定义：3 4 4 2 2 计划时域理论- j 3 5 4 3 设备更新问题的滚动计划时域方法。3 6 4 3 1 框架3 6 4 3 2 窗口处理与关键环节小3 7 4 3 3 算法流程图3 7 ： 4 3 4i 冲h p 、r h p 、p h p 联系与区别3 7 4 4 计算实例与分析3 9 4 4 1 问题参数数据一3 9 4 4 2e x c e l 求解与结果分析3 9 4 5 本章小结4 l 第5 章总结与展望4 2 5 1 总结：4 2 5 2 展望4 2 参考文献4 4 致谢：- 4 8 攻读硕士学位期间己撰写的学术论文：。：4 9 攻读硕士学位期问参加的科研项目。4 9 山东大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c t ：l a b s t r a c ti ne n g l i s h 3 c h a p t e rl i n t r o d u c t i o n ：j ：1 1 1i n t r o d u c t i o n ：1 1 2t h es u m m a r i z ef o re q u i p m e n tr e p l a c e m e n ta n ds o l v i n gm e t h o d s 1 1 2 1c h a r a c t e r i s t i c sa n dc l a s s i f i c a t i o no fe r p ：1 1 2 2e r pr e s e a r c hm e t h o d sa th o m ea n da b o a r d ：2 1 3r e p l a c i n gm e t h o d sr e s e a r c ho fl a r g es c a l ee r p 5 1 3m e t h o d sf o ri a r g e s c a l ee r p 5 1 3 2o w n q u e s t i o n sa n dt h o u g h t sc o n c e r n e d ：。：_ 一5 1 4s u m m a r i z eo fr o l l i n gh o r i z o np r o c e d u r e 6 1 ! ；m a i nc o n t e n t sa n ds t u c t u r e 7 c h a p t e r2 r h pb a s e ds o l u t i o n sf o rl a r g es c a l ee r pw i t lm u l t i p l ea l t e m a t i v e s ：9 2 1i n t r o d u c t i o n 9 2 2d e s c i r p t i o n m o d e l so fe r pa n dp a r a m e t e r sd e f i n i t i o n s ：一10 2 2 1d e s c r i p t i o na n dp a r a m e t e r sd e f i t i o n s 。：12 2 2 2m o d e l so fe r p 。1 1 2 3r h pf o re q u i p m e n tr e p l a c e m e n tp r o b l e m 一10 2 3 1r o l l i n gm e c h a n i s m so f i m pf o re r p 1 2 2 3 2p r o c e s sf o rr e p l a c i n gw i n d o w so fs u b p r o b l e m 1 4 2 3 3e x e m p l i f i c a t i o no f r h pm e c h a n i s m s 1 4 2 3 4a l g o r i t h mp r o c e d u r e s 15 2 4c o m p u t a t i o n a le x p e r i m e n t sa n dr e s u l t sa n a l y s i s 10 2 4 1c o m p a r i s i o no fr h pm e c h a n i s m sf o rm e d i a t es c a l ee i 之p 12 2 4 2r h pf o rl a r g es c a l ee i 之p 18 2 4 3p r i c i p l e so f a p p l y i n gr h pi ne i 乏p 1 4 2 5s u m m a r y 2 3 c h a p t e r3 t p r h p r e p l a c i n gm e t h o df o re r i pw i t hm u l t i p l ea l t e r n a t i v e s 2 4 3 1i n t r o d u c t i o n ：! z l ：；2d e s c i r p t i o na n dr e l a t i v e e x p l a n a t i o n s 2 5 ：；3t r p h pf o re r p ：! z l i i i 山东大学硕士学位论文 3 3 1r o l l i n gm e h c a n i s m s 2 4 3 3 2p r o c e s sf o rr e p l a c i n gw i n d o w so fs u b p r o b l e m 2 4 3 3 3a l g o r i t h mp r o c e d u r e 2 4 3 4p e r f o r m a n c ea n a l y s i sf o rt p r h p r e p l a c i n gs t r a t e g y 2 6 3 5c o m p u t a t i o n a le x p e r i m e n t sa n dr e s u l t sa n a l y s i s 2 7 3 5 1c o n f i g u r a t i o no f p a r a m e n t e r s 2 8 。：3 5 2p e r f o r m a n c ea n a l y s i s 2 8 3 6s u m m a r y ：；：! c h a p t e r4r o l l i n gp l a n n i n gh o r i z o np r o c e d u r e f o rm o n o t o n i ce r p 3 3 4 1i n t r o d u c t i o n 3 3 4 2p h pf o re r p ：；z i 4 3r p h pf o rm o n o t o n i ce r p ：；6 4 ：；1f r a m e w o r k ：3 6 4 3 2r o l l i n gw i n d o w sa n dk e yc o n n n e c t i o n s 3 6 4 4 e x e m p l i f i c a t i o na n d r e s u l t sa n a l y s i s 3 8 4 4 1p a r a m e t e rd a t a ：；8 4 4 2s o l u t i o nw i t he x c e la n da n a l y s i s 3 9 4 5s u m m a r y 4 1 c h a p t e r6 c o n c l u s i o n sa n dp r o s p e c t s 4 2 r e f e r e n c e s ：4 4 a c k n o w l e d g e m e n t s 4 8 p a p e r sw r i t t e nb ya u t h o r ；：，z 9 a u t h o r sp a t i c i p a t i o no fs c i e n t i f i cr e s e a r c hp r o j e c t 4 9 i v 山东大学硕士学位论文 摘要 企业需要特定的设备来完成产品的加工操作。设备会随着使用寿命的增加而 不断老化，为维持设备的性能需要进行定期的维护投入，因此做好设备更新决策 对企业的劳动生产率直至经济效益有些重要的影响。设备更新决策问题存在于各 个领域，如：制造业设备、农业机械、运输设备、电力设备等。随着世界经济的 快速发展，设备更新决策问题在现代工、l p 中的作用同益显著。设备更新领域内存 在大量急需解决又极端困难的问题，吸引了国内外越来越多的理论工作者和实际 工作者。从理论研究上，设备更新决策问题是工程经济学中一类组合优化问题。 设备更新决策问题面临着计算难处理性和实际市场信息的动态不确定性，已 有应对大规模设备更新问题计算复杂性的分解方法和处理动态不确定性的方法 都存在这样那样的缺陷和弊端。滚动时域方法是解决大规模组合优化问题的通用 方法。但目前还没有将滚动时域方法应用到设备更新问题中，国内外对于这方面 的研究还是空白。 本文主要研究了确定型静态设备更新问题，以作业车间设备更新问题为背 景，考虑不同环境下滚动时域方法的有效性及性能。归纳起来，主要做了以下五 方面研究工作： ( 1 ) 借鉴滚动时域方法在生产调度和路径规划中的成功应用，剖析滚动时域 。 j 方法的内在机理和关键技术，建立了设备更新问题滚动时域更新方法的 一般描述框架，规范滚动时域更新方法的有关概念和参数的定义。 ( 2 ) 研究了多更新选择下大规模静态设备更新问题，给出了两种适用于设备 更新问题的滚动机制及具体算法步骤。详细分析了滚动时域方法的性 能，验证滚动时域方法对大规模设备更新问题的有效性；给出对于不同 环境要求下设备更新问题选用滚动机制的一般性准则。 ( 3 ) 对提出了滚动时域更新方法的滚动更新子问题进行改进。通过在更新子 问题的局部目标函数中加入一个终端惩罚项，在局部目标中考虑了与全 局目标的一致性，理论分析和仿真试验结果表明，添加终端惩罚滚动更 新策略相对普通滚动更新策略有大的改善，在大多数情况下全局解的质 山东大学硕士学位论文 量更好，且计算量适中。 t。 ( 4 ) 考虑单调设备更新问题，针对传统计划时域方法不足采用滚动时域方法 框架，提出了单调设备更新问题的滚动计划时域方法，能且仅能解决该 类设备更新问题中当前决策与未来信息的约束紧钳关系。并采用e x c e l 工具来实现，提高了工程经济管理与决策的信息化程度。 ， 关键词：设备更新，技术改进，滚动时域方法j 动念规划方法，计划时域方法， 经济寿命，性能分析 2 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t b u s i n e s s e sr e q u i r ee q u i p m e n t si no r d e rt of u n c t i o na n dd e l i v e rt h e i ro u t p u t s i n t h eg l o b a lc o m p e t i t i v ee n v i r o n m e n t ，e q u i p m e n t sa r ec r i t i c a lt os u c c e s s h o w e v e r ， e q u i p m e n t sg e n e r a l l yd e g r a d ew i t ha g ea n du s a g e ，a n di n v e s t m e n ti sr e q u i r e dt o m a i n t a i nt h ef u n c t i o n a l p e r f o r m a n c e o fe q u i p m e n t s m a k i n gg o o d e q u i p m e n t r e p l a c e m e n tp o l i c y i sc r i t i c a lt ol a b o r p r o d u c t i v i t y a n d 。e c o n o m i cb e n e f i t so f 。 e n t e r p r i s e s t h e r ea r em a n yf i e l d sc o n c e r n i n ge r p ，i e a g r i c u l t u r a lm a c h i n e r y ， m e d i c a ld e v i c e s ，m a n u f a c t u r i n ge q u i p m e n t sa n de l e c t r i cp o w e ra s s e t s w i t ht h er a p i d d e v e l o p m e n to fm o d e mg l o b a le n g i n e e r i n ge c o n o m y ，e q u i p m e n tr e p l a c e m e n t p r o b l e mp l a y sam o r ea n dm o r ei m p o r t a n tr o l ei nm o d e mi n d u s t r y m a n yp r o b l e m s h a r dt os o l v ee x i s t i n gi ne r pa t t r a c tm o r et h e o r e t i c a la n d p r a c t i c a lr e s e a r c h e r s e r pi s s t a t e da sac l a s so fc o m b i n a t o r i a lo p t i m i z a t i o ni ne n g i n e e r i n ge c o n o m y e r pi sc o n f r o n t e dw i t l lt h ec o m p u t a t i o n a lc o m p l e x i t yo fl a r g e s c a l er e p l a c i n g p r o b l e m sa n dt h eu n c e r t a i n t yo fd y n a m i cm a r k e ti n f o r m a t i o n e x i s t i n gd i s a g g r e g a t i n g m e t h o d st os o l v et h e c o m p u t a t i o n a lc o m p l e x i t ya n du n c e r t a i n t y o fe r ph a v e s u c h a n d s u c hd e f e c t sa n dm a l p r a c t i c e s w h i l er o l l i n gh o r i z o np r o c e d u r e ( r h p ) i sa v e r s a t i l em e t h o dt os e t t l el a r g es c a l ec o m b i n a t o r i a lo p t i m i z a t i o np r o b l e m s h o w e v e r , r h ph a sn o tb e e na p p l i e dt oe q u i p m e n tr e p l a c e m e n tp r o b l e m ，a n dt h i sr e s e a r c h d i r e c t i o ni sb l a n kb o t ha th o m ea n da b r o a d t h i sd i s s e r t a t i o n i n v e s t i g a t e s r h pi n l a r g e - s c a l e d e t e r m i n i s t i c r e p l a c i n g p r o b l e m si nt h ec o n t e x to fj o bs h o pe q u i p m e n t sr e p l a c e m e n t t h ee f f e c t i v e n e s sa n d p e r f o r m a n c e o fr h pi n e q u i p m e n tr e p l a c e m e n tp r o b l e m u n d e rd i f f e r e n t c i r c u m s t a n c e sa r ee x t e n s i v e l yv e r i f i e da n d 缸a l y z e d s u m m a r i l y , t h em a i nr e s e a r c h w o r ko ft h i sd i s s e r t a t i o nl i e si nf i v ea s p e c t sa sf o l l o w s ( 1 ) t h ep r i n c i p l e sa n dk e yt e c h n i q u e so fr h pf o re q u i p m e n tr e p l a c e m e n ta r e a n a l y z e d ，u s i n gt h es u c c e s s f u la p p l i c a t i o n so fr h pi n t h ef i e l d so f p r o d u c t i o ns c h e d u l ea n dp a t hp r o g r a m m i n ga sr e f e r e n c e s t h eg e n e r i c d e s c r i p t i o no fr h p i sp r o p o s e df o r m a l l y 3 山东大学硕士学位论文 ( 2 ) r h pi sa p p l i e dt os t a t i o n a r ye r pw i t hm u l t i p l ea l t e r n a t i v e s t w ot y p e so f r o l l i n gm e c h a n i s m sa sw e l la st h e i rr e s p e c t i v ea l g o r i t h m sa r ed e v e l o p e d e x t e n s i v ee x p e r i m e n t sw e r ec o n d u c t e d c o m p u t a t i o n a lr e s u l t sd e m o n s t r a t e t h ee f f e c t i v e n e s so fr h pf o re r eg e n e r a lr u l e sf o r s e l e c t i n gr o l l i n g m e c h a n i s m sa r ep r o v i d e d ( 3 ) i m p r o v e m e n t sa l ec a r r i e do u to nr o l l i n gh o r i z o nr e p l a c i n gm e t h o dp r o p o s e d at e r m i n a l p e n a l t y f u n c t i o nw a sa d d e di n t ot h el o c a l o b je c t i v e o f s u b p r o b l e m st om a k ei tb ec o n s i s t e n tw i t ht h eg l o b a lo n e t h ea n a l y t i c a la n d c o m p u t a t i o n a lr e s u l t sd e m o n s t r a t et h a tt h i sp r o c e d u r ec a nm a k eag r e a t i m p r o v e m e n ta n dt h eg l o b a ls o l u t i o ni sb e r e rt h a nt r a d i t i o n a lr o l l i n gh o r i z o n p r o c e d u r ef o re r p w i t hm o d e r a t ec o m p u t m i o n a le f f o r t s ( 4 ) af o r w a r dr o l l i n gp r o c e d u r er o l l i n gp l a n n i n gh o r i z o np r o c e d u r e ( r p h p ) f o r m o n o t o n i ce q u i p m e n tr e p l a c e m e n tp r o b l e mi sp r o p o s e d t h e p r o c e d u r e a d o p t sp r e s e n tp l a n n i n gh o r i z o np r o c e d u r ea n dt h ef r a m eo fr h pt oo b t a i n t h ef o r e c a s t i n ga n dp l a n n i n gh o r i z o n so f r o l l i n gw i n d o w s c l e n c hc o n s t r a i n t r e l a t i o n s h i pb e t w e e np r e s e n td e c i s i o n sa n df u t u r ei n f o r m a t i o nc a nb eb e t t e r s o l v e d t h e p r o c e d u r e i sc a r r i e do u t b ye x c e l ，w h i c h r a i s e s i n f o r m a t i o n i z a t i o no fe n g i n e e r i n gm a n a g e m e n ta n d p o l i c y k e yw o r d s ：e q u i p m e n tr e p l a c i n g ，t e c h n o l o g i c a lc h a n g e ，r o l l i n gh o r i z o np r o c e d u r e ， d y n a m i cp r o g r a m m i n g ，p l a n n i n gh o r i z o np r o c e d u r e ，p e r f o r m a n c ea n a l y s i s 4 山东大学硕士学位论文 1 1 引言 章绪论 国家经济发展，必须依靠技术进步，重视陈旧设备的更新。只有依靠先进的 科学技术并不断推动技术进步，用新技术、新设备去更新已经陈旧的技术设备， 经济j 。能获得很大的发展。英国、美国和同本都足靠不断推动技术改进、加速设 备更新维持其经济发展，成为世界经济大国的。因此发展经济必须注意已有企业 设备更新，企业设备更新对于企业与国民经济的发展都起着至关重要的作用i i l 。 设备更新决策是指企业在设备更新时为了选择最佳的方案而对生产设备是 否更新何时更新如何更新等问题进行的决策1 2 】，同时优化一些性能指标，在完成 设备更新时就需要满足某些限制条件，如最少费用，资金对更新决策的影响等。 + 囊 从数学规划的角度看，设备更新问题表达为一个或多个目标函数的优化，是工程 ： 经济学中一类组合优化问题1 3 j 。 一份题为美国国防部与数学科学研究的报告认为：2 0 世纪9 0 年代至2 1 世纪数学发展的重点将从连续的对象转向离散的对象，并且组合最优化将有很大 的发展。设备更新问题作为工业经济中极为重要的离散组合优化问题，在现代工 业中的作用日益显著，该领域纵向理论方法、横向信息系统等方向研究必将吸引 了越来越多的理论和实际工作者。 本章首先介绍设备更新问题的研究意义及其描述、特点和分类；然后对设备 更新问题的国内外的求解方法进行简要概述，特别是对处理大规模和动态经济参 数的设备更新问题的目前研究方法进行详细介绍，并指出存在的问题，从而引出 本文的研究方向一基于滚动机制的有限时域设备更新方法；最后，给出全文的主 要研究内容及章节安排。 1 2 设备更新问题及其求解方法概述 1 2 1 研究意义特点及分类 1 ) 意义与描述 山东大学硕士学位论文 企业需要特定的设备来完成产品的加工操作。无论何种企业都会拥有自己的 固定设备资产，设备更新问题存在于经济的各个领域，比如：农业机械、医疗器 械、制造业设备、运输设备、电力设备等等。在全球激烈的竞争环境中，设备扮 演着至关重要的作用。然而，设备会随着使用寿命的增加而不断老化，为维持设 备的性能需进行定期的维护投入。做好设备更新决策对企业的劳动生产率、经济 效益乃至国民经济的发展都起着至关重要作用l l 】。 资金设备更新决策问题( c a p i t a le q u i p m e n tr e p l a c e m e n td e c i s i o np r o b l e me r p ) 需要考虑运行费用的控制、技术改进，设备性能的改进需求以及安全性等。在设 备更新问题中，通常把当前使用的设备称为擂主( d e f e n d e r ) 。随着使用寿命的增 加不断的磨损老化，擂主操作及维修费用逐年增加而折旧费用不断减少。当前市 场上可以作为更新选择的新型设备称为挑战者( c h a l l e n g e r ) 【引。一般来说新型的设 备挑战者往往具有比擂主低的操作维修费用，而且可以保留使用更长时问。通常 更新一个设备会有很多种选择，比如：保留当前设备，翻新当前设备，用新型设 备更换当前设备等。此外市场经济的活跃发展使市场上用来更新设备的选择越来 越多，市场上会有许多用以更新的备选设备( 比如，从公司甲或公司乙购买某种 功能机器，现在购买或n 年后购买等) 1 4 j 。设备更新中把同类型设备短时间阶段 的改进成为连续技术改进( c o n t i n u o u st e c h n o l o g i c a lc h a n g e ) ，而市场上出现新型先 进设备称为不连续技术改进( d i s c o n t i n u o u st e c h n o l o g i c a lc h a n g e ) 。制定更新决策需 要考虑在一个合适的计划时域( h o r i z o n ) i 为。资金费用在设备更新决策问题中是非 常重要的指标，此外更新决策模型中需要将货币的时间价值及折旧考虑在内。 2 ) 特点 。 设备更新决策问题的典型特点是其阶段性、离散型。合理的更新策略是由一 系列相同或不同种类的设备与其对应的使用时间组合而成的，同时达到更新费用 最少。求解设备更新问题时，需要对决策时域内设备在每个决策时刻的两种状态 进行选择，即对当前设备是要保留( k e e p ) 还是进行更新( r e p l a c e ：) f 5 】o 因而决策的 制定是分阶段的，而且设备参数也是离散的。 3 ) 分类 按照不同的划分标准设备更新决策问题可以划分为不同类型。 根据设备维修费用( o p e r a t i n ga n dm a i n t e n a n c e ) 、折旧费用( s a l v a g e ) 与时间的关 2 ： 山东大学硕士学位论文 系，可分为：确定型、随机性。确定型设备更新问题中，对于某种特定类型的设 备，其维修费用，折旧费用等参数与时倒无关，而随机性设备更新问题相反。 根据是否考虑技术改进，设备更新决策问题分为静态设备更新、动态设备更、 新。静态设备问题未将技术改进考虑在内，动念设备更新问题与之相反。 根据设备更新问题时域长度可分为有限时域设备更新问题、无限时域设备更 新问题。无限时域是实际最常见的形式，因为大多数操作都期望延续到无限期 在我们不能预测需要考虑的活动何时终止时就可以采用无限计划时域；有限时域 对于一些有终止时l 日j 期限的项目和操作是非常合适的，如：一个合同期刚6 2 1 。： 无限时域可以看作有限时域的特殊情况，若有限时域的右一i - 限为无穷大则为无限 时域问题。因而解决有限时域问题更有广泛的意义。 ，一个设备集可以包括单个设备，多个同类设备，多个非同类设备。对应的设 备更新策略可以分为单设备更新、多设备更新和设备集更新1 5 j 。 、 1 2 2 国内外设备更新研究方法 。 。- 。 ：- ：。 资金设备更新求解模型大致可分为经济寿命模型和动态规划模型。前者主要 处理确定某个时域内设备的最优寿命，后者主要是动态的进行更新决策，确定每 个周期是否设备应该保留还是更新。经济寿命模型可以进一步划分为无限时域、 可变时域、固定时域。动态规划方法通常需要一个有限时域，但也可用来确定一 个无限时域的初始时刻最优决策。 设备更新问题的研究从6 0 年代开始，8 0 年代技术经济及管理学科早期的开 拓者和持续推动者清华大学的傅家骥首先从宏观上、系统地进行了设备更新理 论的研究，创造性地提出了“基于中国国情的技术创新理论 、“中国特色的 设备更新理论”、“中国特色的技术改造理论与方法 1 4 7 1 。国内对于设备更新 问题的研究方法主要包括数学规划方法与技术经济决策方法。其中数学规划类方 法包括动态规划6 1 、有向图【7 - 8 】、决策网络1 9 1 、博弈论理论等【1 0 l ；技术经济决策方 法包括费用最低法：寿命期年均总费用比较法，条件年均总费用比较法特定年限 内总费用比较法、更新收益法、m a p i 方法f l l 也1 ，l c c 分析【1 3 l ，各种方法各有所 长及应用条件，应用时需结合实际情况加以应用1 1 4 】。国内处理设备更新问题的 模型大都比较简单、粗略，处理方法也大都不通用，非常缺少对设备更新模型及 方法更为系统、深入的研究。 山东大学硕士学位论文 国外对于设备更新问题的研究较早且比较全面、系统与深入。对于设备更新 的研究角度有：设备更新与技术改进1 1 5 1 、多机并行设备更新f 1 8 - 2j 、经济参数 与设备更新：价格【4 8 1 、通货膨胀【2 2 1 ，税率改变、税前税后1 2 4 1 等，其中税率对 设备更新影响相对较大，考虑情况有税前税后，税率改变，税法制定等等，经济 模型巾可采用离散变换理论。此外还有经济上采用的m a p i 方法、最小年均费用 法( e a c ) 来解决设备更新问题、以及设备更新决策的可靠性与灵敏性1 2 6 j 、设备 维修与设备更别舡5 1 1 等等。这些研究角度并不是严格分丌的，往往是多个角度的 叠加，比如：连续技术改进下的多机更新问题；通货膨胀大经济环境下的技术改 进中设备更新决策【27 】等等。不同的研究角度的叠加带来不同的小的研究领域。 国外对于设备更新问题研究方法理论性更强，模型更为丰富和通用，主要方 法有动态规划方法和经济寿命方法。此外还有一些人工智能、专家系统1 2 引、遗 传算法【2 9 。0 1 、模糊理论f 3 l - 3 2 1 、神经网1 3 3 - 3 4 1 、数据挖掘技术【3 5 3 6 】应用到设备更新 问题中的研究，值得一提的是佛罗罩达大学( u n i v e r s i t yo f f l o r i d a ) 的j c h a r t m a n 是当前设备更新问题研究的最前沿与集大成者f 4 ，1 5 - 1 7 , 2 3 , 矧，基本涉及到设备更 新问题的各个研究角度。 在国内外对于设备更新问题研究众多方法中，由于设备更新问题本身的离散 型和分阶段性，动态规划方法以其解决顺序优化问题通用性获得极大的应用，非 常适合解决设备更新问题。它的阶段优化特点非常适合反映设备更新问题的费用 与技术改进分阶段进展情形1 5 j 。 一方面，一个企业的设备往往不止一个，而是二个设备集合、设备流水链。 比如f e de x p r e s s 空运公司运行着超过6 0 0 架飞机；电力系统包括数以千计的光 缆及变压器，开关灯；- 一个公交公司同样同时运营数以百计的客运汽车等等。另 一方面，企业若需