跨区域作业农机装备的运维服务网络设计与优化研究

Agricultural machineries manifest features of dynamic movement across different districts and continuously high-intensitive operation. It is a new challenge how to implement maintenance service for these machineries. Motivated by maintenance demands of a group of dynamically moving and cross-regional working agricultural machineries, this project focuses on maintenance service network design and optimization. First, based on the time and regional difference in agricultural production characteristic, this project aims to study the districting model and solution algorithm for maintenance service agents. Second, according to the distribution of maintenance demands with time variation and geographic change, this project aims to study the emergency maintenance site location model and solution algorithm with regional demands. Third, for the sake of optimizing the service resource utilization and capital occupancy costs, this project aims to explore a variety of coordinated relationships between manufacturer and multiple service agents, and present a service resource supply and allocation optimization method within a bi-level hierarchy. In general, based on these research issues, this project aims to provide a range of theoretical models and methods for maintenance service network design and optimization of dynamically moving and cross-regional working agricultural machineries, which can effectively ensure smooth and safe operation of agricultural machineries and agricultural production, and improve manufacturers’ abilities of maintenance service support and precision response.

农机装备具有跨区域动态移动、集群式分布作业且连续作业强度高的特点，给农机装备运维（运行维护）服务带来了全新挑战。本项目针对农机装备随时间和地理位置动态分布的运维服务需求，系统地开展运维服务网络设计与优化研究。研究内容包括：（1）基于我国农业生产时间和地域差异性特征，研究面向运维服务代理商的服务责任区域划分模型和求解算法；（2）基于运维服务需求的时间和地理位置分布预测，研究面向区域性需求的应急运维服务站点优化布局模型和求解算法；（3）为最优化服务资源利用效率和资金占用成本，探讨农机装备制造商和运维服务代理商之间的多服务主体协调决策机制，研究服务资源分散式供给与配置优化方法。拟通过开展以上研究内容，为集群式跨区域作业农机装备的运维服务网络设计与优化提供一套有效的理论、模型和方法支撑，全面保障农机装备安全可靠运行和农业生产安全顺利进行，有效提升农机装备制造业的运维服务保障能力和精准响应能力。

农忙时节，农机装备高强度作业，加之高温和复杂地形环境，其损耗和故障概率必然随之升高，为保证农业生产安全顺利进行，构建高效稳定的运维服务网络至关重要。本项目针对农机装备随时间和地理位置动态分布的运维服务需求，系统地开展了运维服务网络设计与优化研究。研究成果主要包括：基于农机装备销售信息、历史运维服务数据以及农作物实际生长状况，以最小化运维服务距离和均衡不同责任区域服务需求负荷为目标，建立了面向运维服务代理商的服务责任区域划分多目标优化模型，采用ε-约束方法对模型进行求解；基于我国农业生产的时间和地域差异性特征，同时考虑农业生产的地域连续性，建立了运维服务设施动态选址与配置优化模型，设计了Benders分解算法对模型进行求解；面向由维修站和运维服务车组成的两层分等级运维服务设施，以最大化运维需求覆盖率和最小化运维服务设施动态调整成本为目标，建立了运维服务设施动态覆盖选址多目标优化模型，设计了基于字典序优化的增强ε-约束方法对模型进行求解。依托本项目，项目负责人以第一作者身份在国际知名SCI期刊发表学术论文4篇，包括《European Journal Operational Research》期刊论文1篇、《Omega- International Journal of Management Science》期刊论文1篇、《Knowledge-Based Systems》期刊论文2篇，为集群式跨区域作业农机装备的运维服务网络设计与优化提供了一套有效的理论、模型和算法支撑。