学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

多式联运供应链的协调与协同优化研究

作　者: 孙彬
导　师: 陈秋双
学　校: 南开大学
专　业: 运筹学与控制论
关键词: 多式联运多agent系统碳排放机会约束鲁棒反应式
分类号: U169
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 80次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着制造业全球化趋势的不断深化,国际集装箱多式联运已经成为国际贸易的重要桥梁,其运输服务网络的覆盖日趋全球化。在这样的背景下,多式联运更加强调物流企业之间的相互协作、以及不同运输方式之间的无缝衔接,以满足不同客户的个性化、一体化服务要求。而如何提高多式联运供应链的运营效率和服务质量不仅引起了人们的广泛关注,而且已成为物流优化领域研究的热点问题。本文旨在从多式联运全局优化、以及局部协调的角度,对上述问题展开讨论。首先在分布式决策下研究企业之间的协商机制、以及多式联运供应链的动态构建方法；然后考虑多式联运中的不确定性、及碳排放等问题,以运输速度为契合点进行扩展研究；最后以集装箱码头的泊位和岸桥为例,讨论了动态不确定环境下物流终端的作业优化对多式联运计划的可靠性以及货物按时交付率的影响。本文具体的研究工作包括如下三个方面：第一、针对多式联运中的动态性、自治性、合作性等特点,提出了一种基于多agent系统的多式联运供应链动态构建方法,旨在通过agent间的信息交互与协商,构建出满足托运人要求的运输方案。构建过程分为招投标决策和中标决策。在招投标决策中,采用重复拍卖机制,通过价格引导使承运人自主压缩运输时间,以满足托运人的时间约束,从而创建出多式联运网络。在中标决策中,通过拉格朗日启发式算法得到满足时间约束的多式联运运输方案。仿真实验表明,针对绝大部分问题实例,这种方法能够有效地求解出满足时间约束下的优化解；同时,相比固定步长下的更新机制,自主决策下的方案更新机制可以有效加快协商过程的收敛性。第二、将运输时间和中转时间的不确定性、以及碳排放等问题引入多式联运供应链的动态构建,建立了多式联运随机模型。一方面,从运输速度和燃油消耗之间的关系入手,采用基于活动的方法估算运输过程中的碳排放量；另一方面,采用机会约束来描述不确定环境下的时间窗约束满足情况,并用近似确定性等价形式代替机会约束,以提高模型的求解速度。在招投标决策中,采用基于动态中转备选集的网络变形、以及考虑期望值的节点预处理来改进上一章的动态协商机制。在中标决策中,针对模型中的机会约束,设计了一种基于变长染色体的改进遗传算法求解模型。通过仿真结果可以看出,针对大部分问题实例,本章推导出的近似确定性等价形式可以有效加快算法的求解速度。仿真实验还分析了机会约束中置信水平的灵敏度,并验证了该模型下的求解方案能够有效地降低运输过程中的碳排放量。第三、针对船舶实际到港时刻的动态不确定性,提出了一种基于鲁棒反应式策略的泊位和岸桥联合调度方法,在分布式决策下设计了多agent系统的框架模型。预调度阶段,在以计划延误时间为服务性指标的泊位分配模型中,引入缓冲时间长度作为鲁棒性指标,建立了基于冗余策略的鲁棒泊位分配模型,并采用CPLEX求解。执行阶段,采用as soon as possible的调整策略和基于合同网的协商机制,合理调配泊位和岸桥,进一步提高系统计划执行的稳定性。仿真实验表明,针对实际中的问题规模,CPLEX可以有效地求得最优解；此外,鲁棒泊位分配方案在不确定环境下的抗干扰能力明显高于传统方案,而相对于仅采用泊位实时调度策略,在执行阶段采用泊位和岸桥联合实时调度策略可以更有效地降低不确定性带来的影响,进一步提高系统执行的稳定性。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
目录  10-13
第一章绪论  13-37
  第一节研究背景及意义  13-17
    1.1.1 研究背景  13-16
    1.1.2 研究意义  16-17
  第二节国际集装箱多式联运  17-22
    1.2.1 多式联运的运作模式  17-19
    1.2.2 集装箱港口在多式联运中的作用  19-22
  第三节多式联运优化调度问题及研究现状  22-32
    1.3.1 多式联运供应链构建及协同优化问题的研究现状  23-28
    1.3.2 泊位分配和岸桥调度问题的研究现状  28-32
  第四节本文研究框架与内容安排  32-37
第二章基于MAS的多式联运供应链动态构建研究  37-59
  第一节问题提出  37-39
  第二节问题描述与数学模型  39-42
    2.2.1 静态条件下多式联运路径优化问题  39-40
    2.2.2 动态条件下多式联运供应链构建问题  40-41
    2.2.3 基于MAS的多式联运协商模型  41-42
  第三节基于动态协商机制的招投标决策  42-49
    2.3.1 多式联运网络初选  43
    2.3.2 多式联运网络预处理  43-44
    2.3.3 空间兼容性判断  44-45
    2.3.4 动态方案更新机制  45-49
    2.3.5 招投标决策的求解步骤  49
  第四节基于拉格朗日启发式算法的中标决策  49-52
    2.4.1 拉格朗日松弛  50
    2.4.2 解的可行化  50-51
    2.4.3 次梯度优化  51
    2.4.4 中标决策的求解步骤  51-52
  第五节数值实验  52-57
    2.5.1 实验1：固定步长下的求解质量  54-55
    2.5.2 实验2：自主决策下的仿真结果分析  55-57
  第六节本章小结  57-59
第三章不确定环境下考虑碳排放的多式联运供应链动态构建研究  59-83
  第一节问题提出  59-61
  第二节问题描述与数学模型  61-66
    3.2.1 多式联运网络中的不确定性  61
    3.2.2 多式联运中的碳排放计量  61-62
    3.2.3 机会约束下的数学模型  62-64
    3.2.4 机会约束的近似确定性等价形式  64-66
  第三节改进招投标决策  66-68
    3.3.1 基于动态中转备选集的网络变形  66-67
    3.3.2 考虑期望值的节点预处理  67-68
    3.3.3 招投标决策的求解步骤  68
  第四节基于改进遗传算法的中标决策  68-73
    3.4.1 改进遗传算法  69-71
    3.4.2 中标决策求解步骤  71-72
    3.4.3 不满足机会约束下的协商策略  72-73
  第五节数值实验  73-81
    3.5.1 实验1：不确定环境下DEF & MCM的结果比较  74-78
    3.5.2 实验2：参数的灵敏度分析  78-81
  第六节本章小结  81-83
第四章基于鲁棒反应式策略的泊位和岸桥联合调度研究  83-111
  第一节问题提出  83-88
    4.1.1 基于鲁棒反应式策略的泊位和岸桥联合调度问题  84
    4.1.2 泊位和岸桥联合调度的MAS框架模型  84-88
  第二节鲁棒泊位分配问题  88-92
    4.2.1 问题描述  88-89
    4.2.2 基于冗余策略的离散泊位分配模型  89-91
    4.2.3 鲁棒泊位分配算法  91-92
  第三节泊位和岸桥联合实时调度问题  92-93
    4.3.1 泊位实时调度策略  92
    4.3.2 岸桥实时调度策略  92-93
  第四节基于CNP协商机制的岸桥实时调度问题  93-101
    4.4.1 问题描述  93-94
    4.4.2 数学模型  94-95
    4.4.3 招标决策  95-96
    4.4.4 投标决策  96-97
    4.4.5 中标决策  97-98
    4.4.6 岸桥实时调度实例  98-101
  第五节数值实验  101-108
    4.5.1 实验1：CPLEX的求解性能  102-103
    4.5.2 实验2：鲁棒泊位分配方案的抗干扰能力  103-106
    4.5.3 实验3：泊位和岸桥联合实时调度策略对鲁棒性的影响  106-108
  第六节本章小结  108-111
第五章总结与展望  111-115
  第一节本文研究内容总结与创新点  111-112
  第二节未来研究方向  112-115
参考文献  115-123
致谢  123-125
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果  125

多式联运供应链的协调与协同优化研究

内容摘要

全文目录

相似论文