نوآوری‌های صنعتی

نوآوری‌های صنعتی

ارائه مدل ریاضی دوسطحی مبتنی بر تعادل نش-فازی در شرایط ناآگاهی برای بهینه‌سازی بهره‌وری یکپارچه در طراحی مفهومی محصولات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی صنایع، دانشکده فنی و مهندسی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران
2 استادیار گروه مهندسی صنایع، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران
چکیده
در فاز طراحی مفهومی، حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد هزینه های چرخه عمر محصول تعیین می شود، اما دانش طراح از رفتار آینده محصول ناقص و فاقد توزیع احتمال معلوم است؛ وضعیتی معرفتی که در ادبیات تصمیم گیری «ناآگاهی» نامیده و با عدم قطعیت متعارف متمایز می‌شود. طراحی مفهومی ماهیتی چند عاملی دارد و سه زیرسیستم عملکرد، دسترس‌پذیری و پشتیبانی در تعارض منافع‌اند. این پژوهش، برای پر کردن این خلأ، یک مدل بهینه‌سازی دوسطحی استاندارد پیشنهاد می‌کند: در سطح بالا (رهبر) بهره‌وری یکپارچه چرخه عمر به‌عنوان نسبت اثربخشی فنی فرآیندی به هزینه چرخه عمر بیشینه می‌شود و در سطح پایین، سه زیرسیستم یادشده در قالب بازی غیرهمکارانه با اعداد فازی بازهای نوع-۲ به تعادل نش می‌رسند. رتبه‌بندی سودهای فازی با روش مرکز ثقل بازهای و تعادل نش با الگوریتم تکرار بهترین پاسخ حل می‌شود. مدل بر مورد واقعی بزرگترین ناوگان تاکسی برقی جهان (ناوگان BYD e6 در شنژن چین) با پارامترهای مستند پیاده‌سازی شده است. اعتبارسنجی درونی با سه آزمون مکمل (انحراف نش، سازگاری حالت حدی و همگرایی چندنقطه‌ای) و دو وارسی بیرونی (لنگرانداختن پارامتری در داده‌ی تجربی مستقل و تحلیل خلاف واقع گذشته‌نگر روی طراحی واقعی) تکمیل میشود. تحلیل حساسیت هزینه نرمال شده آشکار می‌سازد که برای بهبود مقدار مورد انتظار دسترس‌پذیری، افزایش افزونگی مقرون به صرفه تر است، اما تنها کاهش ناآگاهی دمایی پهنای بازه (ریسک تصمیم) را می‌کاهد؛ از اینرو، این دو اقدام جانشین یکدیگر نیستند، بلکه دو هدف متمایز را دنبال می‌کنند. همچنین راه‌حل تعادل به توان‌های نامعلوم توابع مطلوبیت به شدت حساس است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A Bilevel Mathematical Model Based on Fuzzy Nash Equilibrium under Conditions of Ignorance for Optimizing Integrated Productivity in Conceptual Product Design

نویسندگان English

hossein aghaei ata 1
Meghdad Jahromi 2
razieh keshavarz fard 1
1 Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor of Industrial Engineering Faculty Of Engineering North Tehran Branch Islamic Azad University Tehran Iran
چکیده English

During the conceptual design phase, approximately 70 to 80 percent of a product's life-cycle costs are determined, yet the designer's knowledge of the product's future behavior is incomplete and lacks a known probability distribution—an epistemic condition termed "ignorance" in the decision-making literature, distinct from conventional uncertainty. Conceptual design is inherently multi-actor, with three subsystems—performance, availability, and support—in conflict of interest. To address this gap, this study proposes a standard bi-level optimization model: at the upper level (leader), integrated life-cycle productivity, defined as the ratio of technical-process effectiveness to life-cycle cost, is maximized; at the lower level, the three subsystems reach Nash equilibrium via a non-cooperative game with interval type-2 fuzzy numbers. Fuzzy payoffs are ranked using the interval center-of-gravity method, and Nash equilibrium is solved via the iterated best-response algorithm. The model is implemented on a real case—the world's largest electric taxi fleet (BYD e6 fleet in Shenzhen, China)—with documented parameters. Internal validation is completed through three complementary tests (Nash deviation, boundary-case consistency, and multi-start convergence) and two external checks (parametric anchoring on independent empirical data and retrospective counterfactual analysis of the actual design). Normalized cost sensitivity analysis reveals that to improve expected availability, increasing redundancy is more cost-effective; however, only reducing thermal ignorance narrows the interval width (decision risk)—thus, these two actions are not substitutes but pursue distinct objectives. Furthermore, the equilibrium solution is highly sensitive to the unknown powers of utility functions.

کلیدواژه‌ها English

Conceptual Design
Productivity
Bilevel
Fuzzy Nash Equilibrium
Interval Type-2 Fuzzy

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 20 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 01 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 18 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 20 مرداد 1405