论文总字数：34920字

摘 要

可靠性是衡量产品或系统质量的重要指标之一，可靠性建模是研究系统可靠性的基础。对于供应链中的节点而言，提高供应链整个系统的可靠性，有利于提高服务质量，降低风险成本。

本文的研究内容分为两个方面：（1）介绍六种系统可靠性建模方法的原理与步骤、优缺点以及适用范围，这六种方法分别是可靠性框图、故障树、GO法、贝叶斯网络、马尔可夫链、Petri网。（2）将系统可靠性约束条件引入经典的网络选址模型，通过不交化最小路集的方法求得系统可靠度，建立混合整数非线性规划模型，利用遗传算法求得最优方案。

关键词：可靠性建模方法 系统可靠性 网络选址模型 遗传算法

Abstract

Reliability is one of the important indexes to measure the quality of products or systems. Reliability modeling is the basis of system reliability research. For the nodes in the supply chain, improving the reliability of the whole supply chain system can improve the service quality and reduce the risk cost.

The research content of this paper is divided into two aspects: on the one hand, the principle, steps, advantages and disadvantages and application scope of six methods of system reliability modeling are introduced, which are reliability block diagram, fault tree, go method, Bayesian network, Markov chain and Petri net. On the other hand,The reliability constraints of the system are introduced into the classical network location model. The reliability of the system is obtained by the method of disjoint minimum path set. The mixed integer nonlinear programming model is established, and the optimal scheme is obtained by genetic algorithm.

Key Words：methods of reliability modeling,system reliability,network location model,genetic algorithm

目录

第1章 绪论 - 1 -

1.1研究背景 - 1 -

1.2研究目的和意义 - 1 -

1.3国内外研究现状分析 - 2 -

1.3.1国外研究现状 - 2 -

1.3.2国内研究现状 - 3 -

1.4技术路线和研究方法 - 5 -

1.4.1技术路线 - 5 -

1.4.2研究方法 - 6 -

第2章 系统可靠性理论基础 - 7 -

2.1系统工程理论基本内容 - 7 -

2.1.1系统定义 - 7 -

2.1.2物流系统定义 - 7 -

2.1.3系统工程 - 7 -

2.2可靠性理论基本内容 - 7 -

2.2.1可靠性定义 - 7 -

2.2.2物流系统可靠性定义 - 8 -

2.2.3可靠度 - 8 -

2.2.4失效率 - 8 -

2.2.5平均寿命 - 9 -

2.2.6可用度和失效度 - 9 -

第3章 系统可靠性建模的基本方法 - 10 -

3.1可靠性框图法 - 10 -

3.1.1原理与步骤 - 10 -

3.1.2.1串联系统可靠性模型 - 10 -

3.1.2.2并联系统可靠性模型 - 11 -

3.1.2.3并联系统可靠性模型 - 12 -

3.1.2.4并联系统可靠性模型 - 12 -

3.2 故障树分析法 - 12 -

3.2.1原理与步骤 - 13 -

3.2.2基本概念 - 13 -

3.2.3定性分析 - 14 -

3.2.4定量分析 - 15 -

3.2.5适用范围 - 15 -

3.3 GO法 - 15 -

3.3.1原理与步骤 - 15 -

3.3.2基本概念 - 16 -

3.3.3适用范围 - 17 -

3.4 贝叶斯网络 - 17 -

3.4.1原理与步骤 - 17 -

3.4.2联合概率公式 - 18 -

3.4.3适用范围 - 18 -

3.5马尔可夫状态空间法 - 19 -

3.5.1原理 - 19 -

3.5.2平稳概率求解公式 - 19 -

3.5.3适用范围 - 19 -

3.6Petri网 - 20 -

3.6.1原理 - 20 -

3.6.2扩展类型 - 20 -

3.6.3适用范围 - 21 -

第4章 带有可靠性约束的供应链网络规划模型 - 22 -

4.1模型建立 - 22 -

4.1.1网络结构 - 22 -

4.1.2假设前提 - 22 -

4.1.3参数说明 - 22 -

4.1.4目标函数 - 23 -

4.1.5约束条件 - 23 -

4.2已知数据 - 24 -

4.3模型求解 - 26 -

4.3.1网络可靠度的求解 - 26 -

4.3.2遗传算法求解 - 28 -

4.4结果分析 - 29 -

4.5经济性分析 - 30 -

第5章 结论与展望 - 32 -

5.1结论 - 32 -

5.2展望 - 32 -

致谢 - 33 -

参考文献 - 34 -

附录A - 37 -

第1章 绪论

1.1研究背景

科学技术的发展导致市场竞争愈加激烈，企业为了生存不得不提高竞争力，必须在正确的时间把正确数量的物品交给顾客，所以物流在企业中地位越来越高。为满足顾客集成化、多样化、准时制的要求，同时考虑到企业的运营成本，物流系统结构也相应地变得复杂，所以为了达到降低成本、提高效率、方便管理的目标，物流企业不得不致力于提高系统的可靠性^[1]。

另外，全球化采购、JIT和敏捷制造等管理理念的兴起使得物流系统的效率得以提高，但是物流系统抗干扰的能力减弱^[2]。设想供应链的任一节点不可靠，异常事件发生的概率增大，不仅仅影响该节点，还会让系统的其他节点受到影响，进而影响整个供应链网络，严重妨碍系统的运作，造成系统瘫痪，提高成本，降低服务水平,所以企业需要提高物流系统可靠性，保持系统稳定性。

1.2研究目的和意义

随着3PL和4PL的迅速发展，物流系统中不确定因素增加，约束条件越来越多。例如，对于企业而言，成本是不可忽视的考虑因素，一昧追求高可靠性会产生巨额成本负担，所以企业要针对具体情况采用不同的物流系统可靠性建模方法，建立可靠性分析模型，并且不断优化求解方法，从而找到成本与可靠性结合发挥效果最优的平衡点。

物流系统可靠性研究既要受系统本身限制，又受外界因素如生产环境、管理水平等限制，需要将系统工程理论和供应链管理两门学科相结合。现有的可靠性研究分为事前（可靠性分配和预计）、事中（可靠性分析）、事后（可靠性评估）三个主要环节，而可靠性建模贯穿始终，是整个过程的基础，所以本文介绍了可靠性建模方法。同时针对某个网络选址案例，考虑到可靠性的影响，建立以可靠度为约束以最小总成本为目标的数学模型，并利用启发式算法结合计算机软件求解。

物流系统可靠性优化研究具有二重性。从安全角度出发，企业能够提高子系统设施设备的性能，降低事故发生率，保障工作人员的生命健康；从经济角度出发，根据“冰山理论”得知物流成本计算复杂且耗费巨大，企业通过提高系统的可靠性能够在不降低服务水平，保证效率的前提下，识别出系统薄弱环节并对症下药，从而节约运营空间，降低运营成本，维护企业形象。总而言之，研究物流系统可靠性既有理论意义，又有实际意义：

1. 通过物流系统可靠性研究识别系统薄弱环节，并提出应对策略，丰富了物流管理的方法；
2. 通过物流系统可靠性研究减少运输事故的发生概率，提高配送效率和安全性；
3. 通过物流系统可靠性研究帮助企业选取合适的装卸搬运设备，采用合适的包装手段；

第四，通过物流系统可靠性研究帮助企业在特定可靠度下降低仓库运营成本^[3[4]-5]。

1.3国内外研究现状分析

1.3.1国外研究现状

20世纪40年代，美国对电子设备失效的概率进行研究，就此打开可靠性研究的大门。随后，为了提高军事力量，美国将可靠性研究广泛应用于军需用品，不断发展和完善可靠性相关标准。如今，可靠性研究被广泛应用于各种领域的系统分析，如：太空、航天、航海、物流等。随着物流的重要性提高，不同学者从不同角度进行了一系列物流系统可靠性研究。例如：

Thomas^[6],将供应链可靠性定义为完成将需要的物资提供到关键的转运节点处的任务的可能性，并且基于可靠性干扰理论，提出了一种量化应急物流系统的方法。

请支付后下载全文，论文总字数：34920字