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基于服务质量的物流保障网络路径规划研究

作　者: 黄泽汉
导　师: 谭跃进
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 物流保障网络路径规划服务质量蚁群优化综合度量
分类号: E233
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

未来高技术战争中军用物资需求品种繁多、数量巨大、时间紧迫,为确保战争胜利,参战部队必须获得迅速及时、安全可靠、经济有效的物资保障服务,为此对物流保障系统提出了更高的服务质量要求。物流保障网络是服务于现代化战争,以基地、仓库等保障实体为依托,以各种运输保障通道为连接,以满足部队需求为目标,把各种保障资源按一定的要求和原则合理部署,在空间上成网络化布局的物流保障系统。网络路径规划技术是当前研究的热点之一,军事领域的物流保障网络路径规划技术研究更引起军内外学者的广泛注意,在现有物流保障网络设施基础上,通过对物资运输路径进行规划,对提高我军物资保障能力,确保战争胜利具有关键作用。本文在综述网络路径规划技术研究现状的基础上,重点研究了物流保障系统的定义及建模、物流保障网络及服务质量参数体系、关键网络资源调度策略、网络路径规划技术等内容,主要研究工作如下:在分析物流保障系统组成结构、基本功能及影响要素的基础上,给出了物流保障网络的建模与分析方法、网络化模型以及明确物流保障网络路径规划技术的研究范围。提出了建立物流保障网络服务质量参数体系基本原则。在研究分析计算机网络、通信网络、交通物流网络服务质量参数基础上,建立了物流保障网络层次模型,即网络拓扑层、网络传输层、网络应用层;提出了各个层次上的服务质量参数,包括任务完成率等若干新的参数,建立了物流保障网络服务质量参数体系。在分析保障物资分割运输属性的基础上,讨论了单任务网络路径规划问题。根据物资流在网络上传输时完全不可分割、基于时间可分割、基于空间可分割三种属性,考虑用户对物资保障的规模性、时效性、安全性、经济性等服务质量要求,运用运筹学、图论、计算机仿真等理论和方法,分别建立基于不同传输性质的网络路径规划模型,设计相应的算法,求解满足网络拓扑属性约束和服务质量要求的网络路径规划方案。针对多个保障任务可能同时发生的情形,研究了多任务网络路径规划问题。首先,根据不同保障任务对关键网络资源使用需求程度以及对整个保障网络系统效能的贡献度为基础,提出了一种基于综合度量的关键网络资源调度策略;其次,结合物资流在网络上的传输属性,提出了基于传输时间的独立路径问题;最后,给定任务集合,以任务完成率为优化目标,建立了多任务网络路径规划模型,利用多蚁群并行优化原理,设计了多任务网络路径规划的算法,并且针对每一个任务,搜索网络时空资源相互独立的优化路径,求解任务完成率最高的网络路径规划方案。

全文目录

摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第一章绪论  13-27
  1.1 课题研究背景及意义  13-16
  1.2 物流保障网络路径规划问题  16
  1.3 网络路径规划问题研究现状  16-22
    1.3.1 物流保障网络服务质量参数研究现状  17-19
    1.3.2 网络资源调度策略问题研究现状  19-20
    1.3.3 网络路径规划问题研究现状  20-21
    1.3.4 网络流问题研究现状  21-22
  1.4 论文主要工作和创新点  22-25
    1.4.1 主要研究任务  22-23
    1.4.2 论文的主要工作及创新点  23-25
  1.5 论文结构与安排  25-27
第二章物流保障网络及服务质量参数体系研究  27-53
  2.1 物流保障系统  27-32
    2.1.1 保障实体描述  28-29
    2.1.2 保障通道描述  29-31
    2.1.3 保障物资描述  31-32
  2.2 物流保障网络及其模型研究  32-38
    2.2.1 网络单元选取  32-33
    2.2.2 网络单元属性分析  33-34
    2.2.3 基于空间扩展的物流保障网络  34-36
    2.2.4 物流保障网络基本性质  36-38
  2.3 物流保障网络服务质量参数体系研究  38-52
    2.3.1 物流保障网络服务质量的含义  38-40
    2.3.2 建立服务质量参数体系的基本原则  40-41
    2.3.3 服务质量参数体系  41-50
    2.3.4 服务质量参数选取  50-51
    2.3.5 网络参数分类及转换  51-52
  2.4 小结  52-53
第三章单任务网络路径规划问题研究  53-94
  3.1 引言  53-59
    3.1.1 网络容量约束问题  54
    3.1.2 网络流分割性问题  54-55
    3.1.3 基本蚁群算法概述  55-59
    3.1.4 单任务网络路径规划问题的算法适用性  59
  3.2 基于网络流不可分割的路径规划问题  59-75
    3.2.1 问题描述  60
    3.2.2 网络流不可分割的路径规划数学模型  60-64
    3.2.3 网络流不可分割的路径规划算法  64-68
    3.2.4 示例分析  68-71
    3.2.5 算法比较  71-75
  3.3 基于网络流时间可分割的路径规划问题  75-84
    3.3.1 问题描述  75
    3.3.2 时延-容量转换原理  75-78
    3.3.3 网络流时间可分割的路径规划数学模型  78-79
    3.3.4 网络流时间可分割的路径规划算法  79-80
    3.3.5 示例分析  80-83
    3.3.6 算法比较  83-84
  3.4 基于网络流空间可分割的路径规划问题  84-93
    3.4.1 问题描述  84-85
    3.4.2 流量分配问题  85-86
    3.4.3 网络流空间可分割的路径规划数学模型  86-87
    3.4.4 网络流空间可分割的路径规划算法  87-89
    3.4.5 示例分析  89-92
    3.4.6 算法比较  92-93
  3.5 小结  93-94
第四章多任务网络路径规划问题研究  94-121
  4.1 引言  94-102
    4.1.1 保障任务描述  95-96
    4.1.2 网络时空资源占用问题  96-99
    4.1.3 独立路径问题  99-100
    4.1.4 任务完成率  100-102
  4.2 关键网络资源调度策略分析  102-111
    4.2.1 几种常见的网络资源调度策略  102-104
    4.2.2 基于综合度量的资源调度策略  104-111
  4.3 多任务网络路径规划模型  111-114
    4.3.1 问题描述  111-112
    4.3.2 多任务网络路径规划数学模型  112-114
  4.4 基于多蚁群并行优化的网络路径规划算法  114-116
  4.5 示例分析  116-119
    4.5.1 任务想定  116-117
    4.5.2 计算结果  117-119
    4.5.3 结果分析  119
  4.6 算法比较  119-120
  4.7 小结  120-121
第五章工程示例应用研究  121-136
  5.1 战役及战役想定  121-123
    5.1.1 战役  121
    5.1.2 战役阶段划分  121-122
    5.1.3 战役想定  122-123
  5.2 战役物流保障网络  123-127
    5.2.1 战役保障实体分布图  123-124
    5.2.2 战役物流保障网络  124-127
  5.3 战役物流保障网络服务质量参数  127
  5.4 战役物流保障网络路径规划方案  127-135
    5.4.1 单任务网络路径规划方案  128-133
    5.4.2 多任务网络路径规划方案  133-135
  5.5 小结  135-136
第六章结论与展望  136-139
  6.1 主要结论  136-137
  6.2 进一步研究工作展望  137-139
致谢  139-141
参考文献  141-150
作者在学期间取得的学习成果  150

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