重大装备维修维护“任务-团队”匹配的逆优化方法

Owing to the major equipment encounters the character of complexity, integration, intelligence and irreplaceability, the maintenance and repair of major equipment encounter the challenge of time urgency and multi-type of work cooperativity, this project adopts the "task-team" matching as key breakingthrough point based on the target of operation safety, with integration of behavioral science and operation research theory, an optimal model of security and limited resource constraints is established. However, Once the security has reached to the spectific high point, the additional resources input will not generate the effects for improving the safety. Therefore, the project ueses reverse thinking of academic ideas and inverse optimization method, converting the optimization model of major equipment safety to inverse optimization model which can minimize the consumption of human resources, financial resources and material resources under the premise of insuring the safety. Focused on the inverse optimization model and algorithm for bi-level programming of "task-team" matching, it achieves the modeling and solving process of "mechanism analysis→ optimization modeling →dual conversion for inverse optimization →calculate by computer", then we conduct application research of major equipment in the iron and steel industry..This project benefits to the interdisciplinary of behavioral science and optimization theory, we change the concept of safety management for guarantying the safety with minimizing the resources consumption. It not only provides new ideas and tools to solve the problem in resource allocation for maintaining and repairing the major equipment, but also promotes and strengthens the research of reverse engineering.

针对重大装备复杂性、集成性、智能性、不可替代性及其维修维护具有的时间紧迫性、多工种协同性带来的挑战性难题，以"任务-团队"匹配为切入点，以安全运行为目标，融合行为科学与运筹学理论，建立有限资源限制下安全性最优的优化模型。然而，当安全性达到较高程度之后，过多的投入资源对安全性改进不大，因此，本项目运用逆向思维的学术思想和逆优化方法，将重大装备安全性的优化模型转化为在确保安全的前提下使人财物力资源消耗最少的逆优化模型，重点研究"任务-团队"匹配的双层规划逆优化模型和算法，形成“实证机理分析→数学优化建模→逆优化对偶转换→计算机求解”的建模与求解过程，并结合大型冶金成套装备开展应用研究。.本项目通过多学科交叉、优化到逆优化的转换，转变安全管理理念，为破解重大装备维修维护资源配置难题提供新观念、新方法和新思路，为逆优化复杂问题建模求解拓展新工具和新途径，有利于促进和深化关于反向工程的相关研究。

本项目致力于“心理学、运筹学和逆优化”的交叉研究，主攻方向为：考虑心理行为的重大装备运行维护资源匹配逆优化决策方法。本项目取得的代表性成果有：（1）重大装备维修维护“任务-人员”匹配逆优化方法。该研究针对重大装备的复杂性、集成性、智能性、不可替代性及其运行维护作业具有的复杂性，以人因可靠性为立论基点，运用逆向思维的学术思想和逆向优化方法，以逆优化生成配置方案为突破口，将行为学的原理、方法引入到目标驱动的逆优化建模过程，并设计智能算法和精确算法求解，获得安全性、可靠性达标的前提下经济性最优的逆优化资源配置方案。（2）重大装备作业人员人因可靠性优势与劣势特征识别与评析的数学模型。结合探索性因子分析和结构方程模型，构建具有信度和效度的人因可靠性模型。基于心理行为数据，通过改进理想点法等数学优化模型，赋予优化模型参数以个性化优势与劣势的管理内涵，以参数识别为突破口，将个性化的心理行为特征引入到运筹学的优化建模过程，形成“实证心理行为机理分析→心理行为优势计算机识别→基于优势的人员评析→考虑优劣势的任务指派”的研究方法框架。通过行为学与运筹学的交叉融合、定性到定量的转换，为破解人员配置难题提供新观念、新方法和新思路，为心理行为与优化建模相结合的复杂问题建模求解拓展新工具和新途径。（3）不确定环境下的双边匹配决策方法。本研究针对人的心理、行为的模糊性而表现出的不确定性，面向语言评价、得分信息等情境，研究了基于三角模糊数、直觉模糊数的双边匹配决策方法。为针对心理行为的模糊性这一复杂的定性与定量分析过程，以及特征量化表示及决策提供了科学手段。. 项目执行期间发表和录用期刊论文11篇（其中：SSCI或SCI检索论文7篇、EI检索论文8篇、国内高水平期刊论文4篇、CSSCI检索论文2篇、CSCD论文2篇）、专著1本，获美国发明专利1项；撰写咨询建议报告1份。依托本项目，已获得硕士学位研究生4人，其中2人获得校优秀硕士学位论文。