无人仓系统储位分配问题的优化模型与算法

考虑到无人仓系统补货阶段货架上只有部分空余储位的特点，研究了补货商品储位分配问题的优化模型与算法。以同一货架上存放的商品之间关联度之和最大化为目标建立了混合整数规划模型；结合贪婪算法和邻域搜索算法设计了求解模型的两阶段方法。第一阶段利用贪婪算法求初始可行解；第二阶段利用邻域搜索算法对初始可行解进行优化。利用一个具体算例验证了邻域搜索算法的优化效果，结果显示，通过邻域搜索算法对初始可行解的优化，可以使目标函数值至少提升27%。进一步利用多个小规模算例分析了两阶段算法的近似比和求解速度，验证了算法的快速有效性。本文的研究结果不仅解决了货架初始状态非空情况下的储位分配问题，同样适合解决货架初始状态为空的情况，因此更加符合实际场景，可以作为无人仓管理信息系统的核心模型和算法。     

大规模邻域搜索算法求解时变车辆调度问题

对时变网络车辆调度问题提出一种满足先入先出准则的时变处理方法,并建立相应的数学模型,提出一种基于大规模邻域搜索技术的智能优化算法进行求解,算法顶层采用动态规划算法搜索环状交换邻域以得到每辆车的最佳服务顾客集合;底层设计动态搜索算法用以安排每辆车的最佳服务路线.在此基础上提出顶层加入虚拟顾客和底层嵌入insert两类改进策略.通过实验仿真比较,验证了所提算法的有效性.     

多车场带时间窗车辆路径问题的变邻域搜索算法

多车场带时间窗车辆路径问题是车辆路径问题集合中的一个极为复杂、且仍未得到较好解决的问题。针对这一问题,建立了它的整数规划数学模型,提出了一种改进型变邻域搜索算法。该算法在初始解的构造阶段采用聚类方法完成客户的分配,运用混合算子进行局部搜索,通过后优化过程增强寻优效果,引入模拟退火模型对新解的接受进行控制。最后,在Cordeau提出的标准用例上对改进型变邻域算法进行了实验,实验结果更新了大部分目前该问题的最优解,并在算法的稳定性和求解时间上体现出一定优势。实验表明,该算法是一种求解多车场带时间窗车辆路径问题的有效方法。     

可移动货架仓储系统中商品储位分配问题研究

可移动货架仓储系统的零散存储特点给商品储位分配带来了新的挑战,使其不仅要考虑商品的关联性,还要关注商品间的数量配比关系。为此,本文研究基于可移动货架拣选模式的商品储位分配问题,考虑商品种类-数量的双重关联,构建以拣选货架移动总次数最小为目标的整数规划模型。鉴于模型的NP-hard特性,本文设计符合研究问题特点的变邻域-禁忌搜索算法,变邻域算法通过重新指定空闲子仓存放的商品间接改变商品种类的分散程度,禁忌搜索则通过改变货架中的商品种类-数量配比影响订单的拣选结果。此外,还提出使用规模缩减策略来更新储位分配方案的评价值,以进一步改进其寻优能力。最后,通过仿真算例验证模型和算法的科学性和有效性。实验结果表明,本文算法具有更强的求解能力。     

平行机作业环境下的订单分配与排序

针对一类平行机作业环境下的订单分配与排序问题,从整体的角度协同优化供应链中的订单分配、生产调度和分批运输调度。以完成所有订单的总订货提前期与生产运输总成本的加权和最小化为目标,构建了问题的数学模型。将基于向量组编码结构的禁忌搜索算法与基于动态规划方法的启发式算法相结合,设计了一种混合优化算法以求解问题。对不同策略和不同算法进行比较,数据实验结果显示了订单分配与排序策略的优越性及所提算法的有效性。     

面向第4方物流的多代理人作业整合优化算法

物流作业整合是现代物流方法中减少物流成本的主要手段.在综合考虑代理商选择和线路优化两问题的基础上,建立了基于图状结构的面向第4方物流的多代理人作业整合优化模型.为了避免将代理商选择和线路优化作为两个互相分离的子问题来处理,提出了求解它的两层邻域搜索算法.第1层采用了转移、交换和环形移动3种移动策略求解作业在代理商之间的分配,而在第2层提出了路合并、路生成替换策略,形成了适于该问题的优化算法.随机产生20例算例,将两层邻域搜索算法的计算结果与基于k-最短路的枚举算法的计算结果进行比较,说明了该算法的可行性和有效性.     

分销网络优化模型及算法研究

为了优化网络结构,寻求最佳配送策略,最终找出成本最小的供应链,针对需求拖动式供应链中,多供应商、多产品、多客户分销配送网络的优化设计问题,在考虑需求分配的情况下,提出了分销配送网络的优化模型。为了求解优化模型,提出了基于混合遗传算法求解混合0-1整数规划问题的算法,它是用遗传算法搜索0-1变量的最优解,将其他算法融入遗传算法中,对非0-1变量进行求解的一种算法。最后通过两个算例进行了仿真实验,初步验证了优化模型和算法的有效性。     

顾客时间窗变化的多车场车辆调度干扰管理模型研究

为解决物流配送过程中某顾客时间窗变化而导致的物流配送难以按照原计划实现的难题,运用干扰管理方法,针对多车场带时间窗的物流配送车辆路径问题,提出包含顾客配送时间总偏离度、配送总成本、新路径方案与初始路径计划偏差量、最长行驶时间违反总量4个因素的扰动程度度量方法;以顾客时间窗变化这类干扰事件发生时的问题状态为基础,以系统整体扰动最小化为目标,建立问题的目标规划数学模型;针对这一复杂模型,提出基于特定邻域结构及其寻优概率的变邻域搜索算法;最后在标准算例上使用变邻域搜索算法与其他文献算法进行比较分析,结果表明该变邻域搜索算法对于干扰事件发生后的车辆路线重排结果在系统整体扰动程度方面明显优于其他文献的算法.     

有限缓冲区的多节点订单接受模型与算法

订单接受问题广泛存在于生产管理中,而现有多节点订单接受问题中大多不考虑缓冲区约束对订单接受的影响。针对这一问题,以缓冲区约束的多节点生产为背景,建立了订单接受模型。利用改进NEH算法、离散和声搜索算法和变邻域搜索的混合算法对模型进行求解。实验结果显示,当问题规模较小时,算法取得较好的计算效果。问题规模较大时,求解效果一般。缓冲区的大小对订单完工时间影响较小,与无限缓冲区的计算结果相似。混合算法具有较好的求解速度,能够有效求解问题模型。     

第Ⅱ类拆卸线平衡问题建模及优化

环境资源问题日益凸显、人们环保意识的增强以及经济利益的驱动,促使社会进行废旧产品回收再利用,以发展绿色经济。拆卸作为回收再利用过程中的核心环节,采用流水线的方式组织产品精细化拆卸,可实现资源最大化价值。然而,零部件作业任务在流水线上分配排序过程复杂,各工作站上的作业负荷需保持相对均衡,才能保证拆卸线高效运行。为此,本文在拆卸线工作站数量固定的情况下,以最短节拍时间和均衡任务在工作站上的分配为目标,建立第Ⅱ类拆卸线平衡问题优化模型,并提出一种并行动态邻域深度搜索算法进行求解。所提算法采用动态搜索机制实现解在各邻域结构集内的并行深度搜索;通过设置扰动阈值对解实施干扰,以加快跳出局部最优;在节拍时间调整过程中,采用基于二分法的定界策略,以实现向最优节拍时间的快速靠拢。最后,通过不同规模算例验证了模型的有效性以及算法的高效性。     

约束满足与邻域搜索结合的混合算法及应用

总结约束满足求解技术和邻域搜索算法,分析约束满足与邻域搜索单一算法的优劣,以及两者结合的优势,提出约束满足与邻域搜索相结合的混合算法的一般框架,并以Job Shop,调度优化问题为例对该算法框架进行实例说明.     

基于系统最优的城市公交专用道网络设计模型及算法

设置公交专用道是实现"公交优先"的重要手段,然而,专用道设置将改变不同交通方式的道路通行能力,进而影响交通网络的整体性能。本文试图提出一种基于系统最优思想的公交专用道网络设计方法,既保证出行者的利益,又能满足交通系统总费用最优的目标。首先,本文分析了公交专用道设置对公交车辆和社会车辆这两种交通方式道路通行能力的影响,基于经典的BPR函数,构造了考虑专用道设置的不同方式的路段阻抗函数。其次,分析了出行者在多方式交通网络中的模式选择和路径选择问题,采用用户平衡理论分析了城市多方式交通平衡配流问题,给出了相应的变分不等式模型。更进一步,采用双层规划方法构造了基于系统最优的城市公交专用道网络设计模型,该模型以交通网络总费用最小为优化目标,并考虑了不同交通方式的平衡流量约束,采用分支定界算法对该双层规划模型进行求解。最后,通过一个简单算例对模型及算法的可行性和有效性进行了分析和验证。     

基于3D打印技术的备件生产与运输协同调度问题研究

基于3D打印的智能制造技术已经成为推动备件供应链转型升级的重要手段。在此背景下，本文研究“随时需要随时生产+即时配送”新型模式下的计划性维修备件的供应链协同问题。生产与运输协同调度问题在制造业领域普遍存在，属于NP-Hard问题。本文研究带时间窗的生产与运输协同调度问题，建立混合整数规划模型，根据Dantzig-Wolfe分解原理分别建立主问题和子问题数学优化模型，并采用改进的分支定价算法进行求解。在求解过程中，首先，构造可行解，基于可行路径调用CPLEX优化软件对主问题求解；其次，针对子问题的求解，根据研究问题的属性设计占优原则和加速策略，并对求得的非整数解进行分支；最后，通过对多组规模算例进行测试，数值实验结果表明：1)验证了所建立模型和改进算法的有效性；2)通过求解时间对比可知所使用加速策略能够将算法效率提高10倍左右；3)通过将生产和运输协同决策与实际运作中的分阶段决策结果对比，本文设计的方案可以将目标函数值平均优化50.33%。本研究不仅能够有效解决新型备件生产模式下的生产与运输协同调度问题，而且可以为企业实际运营决策提供科学依据，实现降本增效的目标。     

作业车间的模糊动态调度问题研究

本文针对作业车间的模糊动态调度问题,给出了该问题的生产系统描述、建模,给出了基于工件到达时间三角模糊数的计算确定重调度时段划分点的模糊动态调度策略,通过一种基于时间分解的策略将作业车间的模糊动态调度问题转化为一系列不一定被完全执行的静态模糊子调度问题求解。针对模型的求解给出了改进的G&T算法,将改进的基于关键路径的邻域交换技术引入遗传算法变异算子的设计,改善了算法解的局部寻优能力。仿真实验结果表明,本文给出的作业车间模糊动态调度模型是正确的,提出的算法有效,且动态调度策略具有鲁棒性。     

考虑交货因素的热轧无缝钢管订单排程模型与算法

无缝钢管的市场需求具有多品种、小批量的特点，为了在满足客户需求的同时保证高效连续化生产，文章在满足生产工艺特征的基础上将配送地址和交货期等合同因素引入热轧无缝钢管订单排程问题中，建立了以适期交货、订单集中生产配送和最小化机器设备调整为优化目标的订单排程优化模型，并设计了两阶段求解算法：首先，以订单交货期与配送地址差异最小为目标，基于凝聚策略设计了订单聚类算法，将具有相同工艺约束、相似合同要求的订单进行聚类，并形成初始轧制计划；然后，以设备调整和提前/拖期最小为目标，设计混合变邻域搜索算法，对初始轧制批次进行排程优化。基于实际订单数据的实验结果表明，模型和算法对问题的描述和求解是可行有效的。     

分时电价下关注能耗成本的生产问题建模及算法

随着环境保护及能源危机问题的日益突出,如何均衡用电负荷、适应能源供给侧结构特点,从而减小企业运营成本以提高自身盈利能力,已经成为能源敏感型企业在当前时代亟待解决的实际问题。本文以单机生产系统为研究对象,建立了分时电价模式下能耗成本最小化问题的连续时间混合整数规划模型。首先,针对工件顺序固定时的子问题,考虑到非线性因素的影响,证明了最优缓冲时间长度与电价调整时刻的一致性关系,据此设计了分枝定界算法中的分枝规则,并通过开发快速的低界求解方法及有效的剪枝策略,保证了算法可在短时间内求得精确解。继而,通过随机排序、ERD排序、邻域搜索排序、遗传算法排序等不同方法的比较,分析了工件顺序对问题最终总成本的影响程度。同时,在不同参数组合的数据实验中,将本方案与传统生产调度方案进行对比,表明了本文模型在节约能耗成本方面的巨大优势。最后,本文所设计算法解决了周期差异引起的非线性的难题,可以此为子模块求解更加复杂的扩展问题,比如考虑可再生能源生产周期的企业内多种能源实时分配问题。     

基于半定规划松弛的高阶投资组合优化研究

以最小化峰度为例研究了具有高阶目标函数的投资组合优化问题.针对目标函数的高阶性与非凸性所带来的投资组合优化模型求解困难,根据Lasserre和Waki的研究成果,提出高阶投资组合优化模型的半定规划松弛算法;并从理论上推导得到最小化峰度的投资组合优化模型的有效前沿.最后通过实证分析,验证了理论推导得到的有效前沿,进而说明了半定规划松弛算法求解高阶投资组合优化问题的有效性.     

基于需求预测的两级动态配送路径优化研究

针对传统响应式配送难以应对海量动态客户需求的困境,在此提出基于需求预测的两级动态配送路径优化方法。利用历史数据从需求预测、需求聚类和需求配额三个维度,处理电商物流配送过程中的动态需求;建立基于需求预测的单阶段和多阶段两级车辆配送路径优化模型,并针对问题特性利用分支定界算法与CW-禁忌搜索算法生成两个阶段的最优配送路径。最后结合实验案例对模型与算法的有效性进行验证,试验结果表明本文设计方法具有较好的动态场景适应度和客户响应能力。     

带模糊工作时间窗的多配送中心同时集散货物车辆路径问题

在线资源的特性使得配送车辆采用分时租赁的模式为客户进行服务,配送车辆路径问题呈现多模糊时间窗特性。本文构建了带有模糊工作时间窗的多配送中心同时集散货物车辆路径模型,以最小化配送成本、车辆使用数,最大化服务质量为优化目标。根据客户期望时间窗、硬时间窗、软时间窗,改进了线性梯形隶属度函数表示客户模糊满意度。模型的求解采用自适应大规模邻域搜索算法,通过引入多种群搜索机制和非支配排序操作,加快算法收敛速度、增强算法全局寻优能力。最后,通过算例求解验证模型和改进算法的有效性和优越性。     

求解非线性二层规划问题的模拟植物生长算法

本文以植物向光性生长理论为启发式准则,提出了一种求解非线性二层规划问题的智能优化算法。在该算法中,将二层规划上层解空间和下层反应集分别作为植物的两个生长环境,建立以生长规则为基础的植物系统演绎方式和以植物向光性理论为基础的概率生长模型,两者结合所形成的优化模式,实现了模拟植物从初始状态到完整形式的终态(没有新的树枝生长),从而得到二层规划问题的解。该方法具有搜索精度较高,求解稳定性较强的特点,通过与国外学者在非线性二层规划实际测试问题的最优值进行精度比较,表明模拟植物生长算法是有效可行的。