FEM Sep 2024, Volume 11 Issue 3 内容摘要

学术科技 2024-10-18 14:26 湖北

RESEARCH ARTICLE

1. Allocating redundancy, maintenance and spare parts for minimizing system cost under decentralized repairs

基于系统生命周期成本最小化的冗余度、维护和备件管理的可靠性优化模型

摘要：

可靠性-冗余度分配、预防性维护和备件管理是确保系统可靠性和可用度的三种主要方法。现有的优化模型通常专注于系统生命周期的某一特定范围内。本文提出了一种集冗余度-维护策略-备件库存的联合决策模型，可同时优化组件冗余度、更换时间、备件库存和维修资源。在满足可靠性和可用度的指标下，最大限度地降低系统的全寿命成本，包括设计、制造和运行阶段。为此，我们根据十个性能驱动因素，推导出一个综合性系统可用度模型，作为建立全寿命的资源分配和优化的基础。同时我们采用泊松叠加更新理论来计算预防更换和失效更换所需的备件数目。通过邻域搜索及分段算法来求解这一复杂的混合整数非线性优化问题，所获得的结果进一步和遗传算法等进行比较。大量的数值实验表明，如果出现以下情况之一，组件冗余度是首选也是必要的策略: （1）可用度要求极高的系统;（2）机队规模较小;（3）系统或组件可靠性不成熟;（4）备件库存持有成本过高;（5）组件更换时间较长。本文所提的联合决策模型还表明，备件库存量与系统可用度之间不一定存在单调的函数关系。

引用：

Tongdan JIN, Shubin SI, Wenjin ZHU. Allocating redundancy, maintenance and spare parts for minimizing system cost under decentralized repairs. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 377‒395 https://doi.org/10.1007/s42524-024-0145-3

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-0145-3

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-0145-3

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2. Intelligent smelting process, management system: Efficient and intelligent management strategy by incorporating large language model

智能冶炼过程、管理系统：结合大语言模型的高效智能管理策略

摘要：

在炼钢行业，要提高生产成本效益和运营效率，就必须整合智能系统，为生产活动提供支持。因此，有效整合各种生产模块对于实现整个生产链的协同操作、降低管理成本和复杂性至关重要。本文首次提出将视觉语言模型（VLM）和大型语言模型（LLM）技术整合到钢铁制造领域，创建了一个新型炼钢过程管理系统。该系统有助于炼钢过程的数据收集、分析、可视化和智能对话。VLM 模块为板坯缺陷检测提供文本描述，而 LLM 技术则支持生产数据分析和智能问答。生产数据和对比实验证明了该系统的可行性、优越性和有效性。该系统显著降低了成本，增强了对操作的理解，标志着炼钢领域向智能化和高效管理迈出了关键一步。

引用：

Tianjie FU, Shimin LIU, Peiyu LI. Intelligent smelting process, management system: Efficient and intelligent management strategy by incorporating large language model. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 396‒412 https://doi.org/10.1007/s42524-024-4013-y

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-4013-y

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-4013-y

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3. Joint optimization of production, maintenance, and quality control considering the product quality variance of a degraded system

考虑产品质量差异的退化系统生产、维护和质量控制联合优化研究

摘要：

生产、维护与质量控制的联合优化在降低生产系统长期运营成本方面表现了显著效果。然而，现有研究大多假设在方差保持不变的条件下，劣化系统中产品质量特性均值的变化遵循特定分布。针对这一局限性，我们提出了一种基于连续排序概率得分（CRPS）的创新方法。该方法能够同时检测不合格项的均值和方差变化，且减少了对质量特性特定分布的依赖。我们的方法重点在于制定生产、维护与质量控制的最优策略，以最大化单位时间的成本效益。此外，我们还构建了随机模型来优化库存缓冲区的生产时间，从而显著降低成本。通过全面的数值实验、敏感性分析以及对比研究，我们验证了所提联合优化方法的有效性。结果显示，与其他相关方法相比，该方法在成本降低方面表现优异，进一步说明了其在制造企业降本增效中的实用价值。

引用：

Xiaolei LV, Liangxing SHI, Yingdong HE, Zhen HE, Dennis K.J. LIN. Joint optimization of production, maintenance, and quality control considering the product quality variance of a degraded system. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 413‒429 https://doi.org/10.1007/s42524-024-3103-1

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-3103-1

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-3103-1

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4. How to auction carbon emission allowances? A dynamic simulation analysis of spatiotemporal heterogeneity

碳排放配额该如何拍卖？一个面向时空异质性的动态仿真分析

摘要：

中国各省市当前面临着差异显著的碳减排需求，这使得实施省市级碳排放配额拍卖调控机制的必要性逐渐凸显。相对于免费碳排放分配机制，碳排放配额拍卖机制具有更符合 “谁污染谁付费 ”责任归属原则的优势。为了探索碳排放配额拍卖机制在各省市的最佳引入时机和政策实施强度，本研究针对宁夏、北京和浙江等省市的特征数据，结合时空异质情景分析和系统动力分析构建集成仿真模型，研究碳排放配额拍卖机制导入的碳排放交易与绿色证书交易集成市场效应。仿真分析发现：(1) 各省市碳排放配额拍卖的最佳导入时点各不相同，建议北京立即实施，宁夏和浙江随后实施；(2）实施碳排放配额拍卖机制有助于宁夏2040年碳排放量减少21.59%的同时GDP增长6.20%，显示了碳排放配额拍卖机制协调宁夏环境目标和经济目标的有效性；(3）碳排放配额总量和可再生能源配额的敏感性扰动对碳排放配额拍卖最佳策略选择有显著影响，对碳排放配额拍卖价格则影响甚微。

引用：

Xianyu YU, Luxi XU, Dequn ZHOU, Qunwei WANG, Xiuzhi SANG, Xinhuan HUANG. How to auction carbon emission allowances? A dynamic simulation analysis of spatiotemporal heterogeneity. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 430‒454 https://doi.org/10.1007/s42524-023-0295-8

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-023-0295-8

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-023-0295-8

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5. A novel framework for the carbon reduction performance of power grids: A case study of provincial power grids within the China Central Power Grid

电网碳减排绩效的新框架：中国省级电网案例研究

摘要：

电网在连接电力供应商和消费者方面发挥着至关重要的作用。电网促进了高效的电力传输和能源管理，极大地推动了上下游行业向低碳实践的转变。有效管理电力行业的碳减排对于提高碳减排效率和实现双碳目标至关重要。近期的研究侧重于碳减排工作的结果，而非管理过程。然而，如果电网在绩效管理中不仅考虑减碳结果，还考虑减碳的管理过程，则更有可能取得更好的结果。为弥补这一不足，我们提出了电网碳减排活动管理评估模型，包括基于成熟度模型的碳管理效率（CME）模块和基于熵值法的碳减排效率（CRE）模块。CME 模块提供了一个记分卡，对应于碳管理流程的详细、持续的评估模型，以计算其绩效。同时，CRE 模块将碳减排结果与政府和电网的发展方向联系起来，以便根据实际情况进行有效的调整和更新。该评估模型适用于中国省级电网。结果表明，尽管碳减排绩效有所波动，但中国各省级电网的碳减排工作仍取得了持续进展。根据协同效应模型，有证据表明电网正在稳步提高碳减排绩效，而更有组织的方法将带来更大的协同效应。该评估模型适用于电网，其框架可扩展至其他行业，为评估其碳减排工作提供理论参考。

引用：

Lei JIANG, Chen LING, Qing YANG, Pietro BARTOCCI, Shusong BA, Shuangquan LIU. A novel framework for the carbon reduction performance of power grids: A case study of provincial power grids within the China Central Power Grid. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 455‒468 https://doi.org/10.1007/s42524-024-4016-8

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-4016-8

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-4016-8

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6. The innovation and practice of shale oil development system engineering management based on dialectical relationships: A case study of Gulong shale oil in Daqing oilfield

基于辩证关系的页岩油开发系统工程管理创新与实践：大庆油田古龙页岩油案例研究

摘要：

页岩油的开发具有相当重要的战略意义，特别是对国家安全的影响。有效的管理对于实现效率和社会经济效益的最大化至关重要。在这一过程中，必须处理好四个关键关系：平衡地方因素与全球因素、协调普遍性与特殊性、融合继承性与创新性、解决主要矛盾与次要矛盾。这些关系提出了一些管理难题，必须加以克服，才能为页岩油的开采开发出一个稳健的管理模式。本文以大庆油田古龙页岩油为案例，研究这些关系的含义和具体表现。传统的管理模式往往过于强调局部因素、特殊性、创新性和次要矛盾，针对这些局限性，我们提出了 “综合辩证四域耦合管理模式”。该模式将系统工程理论融入管理策略。主要策略包括实验区建设的全球部署、系统的地质与工程整合、历史实践与创新方法相结合、阶段分析和矛盾协调。这些策略极大地推进了古龙页岩油的开发，取得了积极的现场效果。本文详述的创新管理流程为类似油藏和其他大型工程管理项目提供了宝贵的启示。

引用：

Zhengdong LEI, Tongwen JIANG, He ZHANG, Rukai ZHU, Guosheng ZHANG, Siwei MENG, Jian SU, He LIU. The innovation and practice of shale oil development system engineering management based on dialectical relationships: A case study of Gulong shale oil in Daqing oilfield. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 469‒480 https://doi.org/10.1007/s42524-024-3072-4

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-3072-4

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-3072-4

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REVIEW ARTICLE

7. Examining the nexus of blockchain technology and digital twins: Bibliometric evidence and research trends

区块链技术与数字孪生交叉研究回顾：文献计量证据与研究趋势

摘要：

区块链技术与数字孪生之间的融合正日益成为提升虚拟数字空间（如元宇宙）中信任、互操作性和数据隐私的有效策略。尽管在区块链技术与数字孪生交叉领域已有大量研究，但学术界尚未有对该领域全面综述。因此，本研究使用CiteSpace分析了相关内容和文献计量信息，对区块链技术和数字孪生交叉研究进行了系统的文献综述。该综述涵盖了976篇出版物，明确了区块链技术对数字孪生的主要影响以及技术融合挑战。关键词分析中浮现出的主题包括增强现实、智慧城市、智能制造、网络安全、生命周期管理、以太坊、智能电网、增材制造、区块链技术和数字化。基于此分析，研究提出了一个利用区块链技术优化数字孪生应用的发展框架，其中包括支持技术、主要应用、优势和功能、基础应用场景以及总体目标和原则。此外，对文献计量数据的分析结果揭示了区块链技术与数字孪生交叉研究的三个发展阶段：即技术发展、技术使用和技术部署。这些阶段刻画了研究领域的演变，并为未来关于利用区块链技术优化数字孪生的研究提供了宝贵的方向。

引用：

Xiaozhi MA, Wenbo DU, Lingyue LI, Jing LIU, Hongping YUAN. Examining the nexus of blockchain technology and digital twins: Bibliometric evidence and research trends. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 481‒500 https://doi.org/10.1007/s42524-024-0306-4

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-0306-4

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-0306-4

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RESEARCH ARTICLE

8. Project-based learning principles: Insights from the development of large infrastructure

项目式学习的原则：大型基础设施开发的启示

摘要：

近几十年来，人们对组织学习中基于项目的学习兴趣大增。本研究总结了在项目层面促进学习的原则。通过对荷兰加斯帕丹莫隧道项目和中国港珠澳大桥项目进行交叉分析，并通过焦点小组讨论进行验证，我们确定了五项关键原则：业主承诺、社会环境方法、合作愿景、价值导向和开放心态。这些原则强调了指导项目从业人员行为和思维的观念，而不是规定性的流程和常规。我们的研究加深了人们对项目参与者如何从参与独特、复杂的项目中学习并提高未来工作能力的理解。我们强调学习在项目能力发展中的关键作用，并建议将其作为未来基础设施开发项目研究的重点。

引用：

Yan LIU, Erik-Jan HOUWING, Marcel HERTOGH, Hans BAKKER. Project-based learning principles: Insights from the development of large infrastructure. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 501‒515 https://doi.org/10.1007/s42524-024-3113-z

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-3113-z

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-3113-z

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9. Roadmapping Roadmapping: Strategic planning for roadmapping systems

道路测绘：道路测绘系统的战略规划

摘要：

在创新和战略方面，路线图是一种行之有效的技术，具有支持组织应对 21 世纪人类面临的复杂变革挑战的潜力。它以系统为基础的架构和可视化的路线图形式，为复杂的社会技术系统中的交流和减少信息不对称提供了支持。本文重点介绍如何调整路线图方法，以支持组织中路线图系统的战略规划，应对实施挑战。这是路标绘制法在业务流程和系统中的新应用，展示了路标绘制法的灵活性。本文介绍了支持路线图绘制系统的工作坊模板（“R2”）和流程，通过一系列六个工业案例对其进行了开发和完善，并以增材制造领域的一个应用实例进行了说明。

引用：

Robert PHAAL, Clemens CHASKEL, Ricardo GONZALEZ Nakazawa, Jonathan ROSS. Roadmapping Roadmapping: Strategic planning for roadmapping systems. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 516‒527 https://doi.org/10.1007/s42524-024-4072-0

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-4072-0

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-4072-0

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10. Understanding the influencing factors and evolving trends of the Yellow River Water-Sediment Regulation System from a system perspective

从系统角度了解黄河水沙调节系统的影响因素和演变趋势

摘要：

了解水沙调节系统（WSRS）的影响因素和演变趋势对于黄河的保护和管理至关重要。以往关于水沙调节系统的研究关注点有限，没有全面涉及流域的完整工程控制系统。本研究从整体角度出发，将黄河泥沙治理视为一个动态的、不断发展的复杂系统。它将系统科学、信息论和耗散结构的概念与泥沙工程控制的实际工作相结合。本研究的主要结论如下：1990 年至 2019 年，黄河泥沙调节指数（YSRI）平均为 55.99，1990 年最低为 50.26，2019 年最高为 61.48；结果表明，黄河泥沙调节系统活性降低，但又有所波动，逐渐接近耗散结构的临界阈值。

引用：

Zhiwei CAO, Yuansheng ZHANG, Huanfa CHEN, Chaoqun LI, Yuan LUO. Understanding the influencing factors and evolving trends of the Yellow River Water-Sediment Regulation System from a system perspective. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 528‒541 https://doi.org/10.1007/s42524-024-0304-6

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-0304-6

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-0304-6

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REVIEW ARTICLE

11. Importance measure-based maintenance strategy optimization: Fundamentals, applications and future directions in AI and IoT

基于重要度量的维护策略优化：人工智能和物联网的基础、应用和未来方向

摘要：

与可靠性相关的文献中提出了许多维护策略。本文的重点是利用可靠性重要性度量来优化维护策略。我们分析了基于重要性度量的维护策略，并确定了缺乏充分研究的领域。本文在优化维护策略的背景下，介绍了先进重要性度量的原理和公式。此外，论文还根据重要性度量对维护策略优化方法进行了分类，并概述了这些度量在各种维护策略中的作用。最后，它还讨论了基于重要性度量的维护策略优化在未来技术中可能遇到的挑战。

引用：

Hongyan DUI, Xinmin WU, Shaomin WU, Min XIE. Importance measure-based maintenance strategy optimization: Fundamentals, applications and future directions in AI and IoT. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 542‒567 https://doi.org/10.1007/s42524-024-4003-0

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-4003-0

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-4003-0

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COMMENTS

12. Multi-state system reliability: An emerging paradigm for sophisticated engineered systems

多状态系统可靠性：复杂工程系统的新兴范例

图形摘要：

引用：

Yu LIU, Tangfan XIAHOU, Qin ZHANG, Liudong XING, Hong-Zhong HUANG. Multi-state system reliability: An emerging paradigm for sophisticated engineered systems. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 568‒575 https://doi.org/10.1007/s42524-024-0140-8

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-0140-8

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-0140-8

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13. Medium- and long-term sustainable supply approaches and strategies for essential and typical strategic resources in China

中国基本和典型战略资源的中长期可持续供应方法和战略

摘要：

本文针对国内需求和全球供应的不确定性，探讨了中国重要战略资源的可持续供应战略。在全球资源竞争激烈和国内需求巨大的背景下，中国作为主要消费国和全球供应国的重要角色在全球供应链的动态中举足轻重。本研究强调了中国基本资源对进口的依赖性，以及为加强国家安全和促进环境可持续发展而对弹性供应链的迫切需要。通过参考国际经验并结合中国的具体国情，本研究提出了一些战略举措，包括更新战略资源目录、对关键矿产实行出口管制、促进资源保护以及加强全球合作。这些战略旨在减少对外依赖，支持全球资源的可持续发展。所提出的框架有助于政策制定者确保长期资源安全，并在复杂的全球环境中更有效地管理资源。

引用：

Ting YAO, Zhen-Ying LI, Yue-Jun ZHANG. Medium- and long-term sustainable supply approaches and strategies for essential and typical strategic resources in China. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 576‒583 https://doi.org/10.1007/s42524-024-4048-0

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-4048-0

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-4048-0

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SUPER ENGINEERING

14. Construction management and technical innovation of the Beijing–Shanghai High Speed Railway

京沪高速铁路的施工管理和技术创新

图形摘要：

引用：

Chunfang LU. Construction management and technical innovation of the Beijing–Shanghai High Speed Railway. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(3): 584‒587 https://doi.org/10.1007/s42524-024-0309-1

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-0309-1

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-0309-1

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排版：赵晨旭

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Frontiers of Engineering Management

《工程管理前沿（英文）》

Huiwen DONG (董惠文）

Jin XU (徐瑨)

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Huijing HUANG（黄慧靖）
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