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平衡配装优化问题的研究及其应用

作　者: 顾雷
导　师: 席裕庚
学　校: 上海交通大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 平衡配装优化问题 多目标优化 算法设计 实际应用
分类号: O224
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


配装是现代物流中的主要环节之一。合理的配装可以帮助节省大量的物流成本,提高企业的竞争能力。然而到目前为止,国内大部分运送中心在实际操作中仍然凭借经验配装货物,这样原始的配装往往不能够更好的利用运输工具的运能运力,增加了运输成本。另一方面,随着运输工具载重能力的提高,为了确保运输安全,平衡装载的重要性日益增加,即运输工具上货物的总重心的位置应位于规定的范围内。本文在这样的背景下,重点研究了平衡配装优化问题。首先,本文对平衡配装优化问题进行了描述与定义。基于平衡配装优化问题目标函数的不同组成部分的特点,设计了一种双层算法,其每一层都是由现代优化方法和快速算法相结合的混合算法。将不同的现代优化方法应用于其中,可以得到不同组合的双层算法。其次,由于平衡配装优化问题目标函数的不同组成部分之间互相冲突,将其转化为多目标问题。在传统多目标遗传邻域搜索算法的基础上,提出了一种并行多目标遗传邻域搜索算法。该算法较好地解决了多目标平衡配装优化问题。最后,针对宝钢所面临的钢卷配装问题进行了详细的描述与分析。宝钢制定了不少特殊的装载规则,在加强运输安全保障的同时,也降低了问题的难度。因此针对这个特殊问题,本文设计了一种基于随机选择、遍历和启发式方法的专用算法,并将上文提出的遗传-模拟退火双层算法和该专用算法在解决面对不同问题时的结果进行了比较。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 引言  9-10
  1.2 配装优化问题简介  10-12
    1.2.1 配装优化问题的构成要素  10-11
    1.2.2 配装优化问题分类  11-12
  1.3 配装优化问题的研究现状  12-13
  1.4 本文结构安排  13-15
第二章 平衡配装优化问题及其算法研究  15-34
  2.1 引言  15
  2.2 平衡配装优化问题  15-19
    2.2.1 平衡配装优化问题的产生背景  15
    2.2.2 平衡配装优化问题的定义  15-16
    2.2.3 平衡配装优化问题的数学描述  16-19
  2.3 双层优化算法  19-30
    2.3.1 算法结构  20-21
    2.3.2 外层优化算法  21-22
    2.3.3 内层优化算法  22-27
    2.3.4 遗传算法  27-28
    2.3.5 蚁群算法  28-29
    2.3.6 模拟退火算法  29-30
  2.4 仿真结果  30-32
  2.5 平衡配装优化问题的扩展  32-33
  2.6 本章小结  33-34
第三章 多目标平衡配装优化问题的算法设计  34-51
  3.1 引言  34-35
  3.2 多目标平衡配装优化问题  35
  3.3 Pareto 解与 Pareto 边界的相关知识  35-41
    3.3.1 Pareto 解的定义与分类  35-37
    3.3.2 Pareto 解的获得  37-39
    3.3.3 加权法求解多目标调度问题的缺点  39-40
    3.3.4 Pareto 边界及其示例  40-41
  3.4 多目标遗传邻域搜索算法  41-43
  3.5 并行多目标遗传邻域搜索算法  43-48
    3.5.1 划分进化方向  43-47
    3.5.2 种群交流  47
    3.5.3 终止条件  47-48
    3.5.4 算法流程  48
  3.6 仿真结果  48-50
  3.7 本章小结  50-51
第四章 宝钢钢卷平衡配装问题及其算法研究  51-66
  4.1 引言  51
  4.2 宝钢钢卷平衡配装问题的描述及分析  51-55
    4.2.1 钢卷装车的基本信息  51-52
    4.2.2 宝钢的钢卷装载规范  52-54
    4.2.3 对宝钢钢卷平衡配装问题的分析  54-55
  4.3 专用算法  55-64
    4.3.1 算法结构  55-58
    4.3.2 准备工作  58-59
    4.3.3 装车算法  59-60
    4.3.4 平衡算法  60-61
    4.3.5 定位算法  61-64
  4.4 专用算法与遗传-模拟退火双层算法的应用比较  64-65
  4.5 本章小结  65-66
第五章 总结与展望  66-68
  5.1 本文研究的主要内容和贡献  66-67
  5.2 今后的研究方向  67-68
参考文献  68-71
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  71-72
致谢  72-73
上海交通大学学位论文答辩决议书  73-75

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中图分类: > 数理科学和化学 > 数学 > 运筹学 > 最优化的数学理论
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