面向动态分布式装备集群的维护服务网络设计与服务调度研究

Motivated by uncertain maintenance service of a group of dynamic moving and geographically distributed machineries, such as agricultural and engineering machineries, this project focuses on maintenance service network design, service planning and scheduling, and collaborative maintenance optimization by multiple service entities. First, this project aims to present a prediction model in relation to uncertain maintenance demands, and study dynamic location of maintenance service network and resources allocation optimization. Second, in line with dynamic geographical locations, fault warning information and collaborative production of multiple machineries, this project aims to study maintenance service planning and scheduling based on the hybrid policy of corrective maintenance and preventive maintenance. Third, this project aims to examine how to coordinate the profit sharing between a manufacturer and different service providers and study collaborative service planning and scheduling between these multiple decision entities. Lastly, this project will develop an intelligent maintenance service decision support system and implement real-world experimental verification. In general, based on these research issues, this project aims to provide a set of theoretical methods and tools for the novel maintenance service decision-making problem of dynamic moving and geographically distributed machineries, which can effectively promote innovation in maintenance service decision-making methodology and improve the maintenance capability and efficiency of manufacturers.

本项目针对农业机械、工程机械等动态分布式装备集群的不确定性故障维护服务问题，系统地开展维护服务网络设计、服务资源动态调度及多维护主体协同优化理论研究。研究内容包括：（1）建立动态分布式装备集群的不确定性故障维护需求预测模型，提出应急维护服务网络动态布局与服务资源优化配置方法；（2）基于装备集群动态变化的地理位置、故障预兆、装备协作关系约束等信息，研究基于混合维护策略的服务资源调度与优化方法；（3）建立装备制造商、服务提供商多维护主体利益调和决策机制，研究基于双层决策理论的多主体调和与跨区协同维护服务决策方法；（4）集成开发智能维护服务调度系统，并通过跨区作业的农机装备集群维护服务进行应用性验证。本项目将为动态分布式装备集群的维护服务决策这一新问题提供一套有效的理论模型、算法和工具，有助于促进装备集群维护服务理论体系创新，提升装备制造企业的维护服务能力与效率，具有重要的理论意义与应用价值。

农业机械装备是实现农业自动化、信息化、智能化的物质载体。为满足农业装备集群动态分布、时变、多主体协同的维护服务需求，提供针对农机装备的特色维修服务，本项目提出了面向动态分布式装备集群的维护服务网络设计和服务调度问题研究。主要研究内容包括：（1）研究应急维护服务网络动态布局与服务资源优化配置，基于装备历史维护数据和装备集群作业计划，预测不确定性故障维护需求，提出以最大化应急维护服务效率为目标的服务资源优化配置模型；（2）研究基于混合维护策略的动态分布式装备集群维护服务资源调度，针对即时性维修和预防性维护优化了服务资源调度；（3）研究不同服务区域间维护服务协同优化与多主体调和决策，针对服务资源调度过程中随机动态变化的服务需求，提出了基于利益分配调和的装备制造商、服务提供商多主体协同维护服务决策方法；（4）研究并建立满足多个维护服务主体协作利益最大化的智能维护服务调度系统并进行应用验证。本项目在研究过程中获得农业机械科学技术奖二等奖1项，申请并获授权发明专利1项，发表SCI检索学术论文6篇，EI检索学术论文10篇。2018-2020年间，在湖南省农机装备运维服务网络规划和构建时，采用了本项目研究的部分成果进行服务网络优化、服务资源的动态配置，实现了运维服务的快速响应，保证了协同作业的连续性。本项目的研究成果可以推动智慧农业应用，保障农机跨区作业可靠性，提高农机企业的服务质量，对农机装备产业转型升级具有重要的理论意义和应用价值。