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基于鲁棒优化的集装箱海运网络模型研究

作　者: 程书恒
导　师: 郭子坚
学　校: 大连理工大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 鲁棒优化鲁棒性枢纽港 MMAS算法集装箱海运网络
分类号: U695.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

集装箱枢纽辐射式海运网络的优势在于能够降低单箱运输成本,产生巨大规模经济效益,这种网络构型客观上决定集装箱船舶大型化,集装箱港口深水化、现代化的发展。为了追求最大的经济效益,实现集装箱运输总成本最小的目的,合理选择枢纽港口、优化集装箱运输路径、构建稳定的集装箱海运网络就成为班轮公司长期战略决策问题。尤其是受世界金融危机的影响,世界贸易出现萎缩,航运业首当其冲地受到强烈冲击,大量空箱囤积码头,集装箱运力部分闲置,班轮公司面临艰巨考验。因此,科学合理地构建集装箱海运网络,最大程度地降低风险是当前十分紧迫的问题。集装箱海运网络优化问题是复杂的NP-C问题,以往的研究大多是在确定性的基础上进行的。然而,集装箱运输市场总是受各种不确定性因素的影响,如需求和成本的不确定性、世界政治经济和贸易环境的变化、自然灾害、新港口的建设等等,这些因素往往会给班轮公司组织生产带来重大的影响。为了降低这些不确定性因素所带来的风险,就要用合理的优化方法进行集装箱海运网络的构建,增加系统的鲁棒性。鲁棒优化作为研究不确定优化问题的一种新方法,近年来广泛应用于生产调度、物流规划、智能交通系统等问题的研究,受到国内外学者的青睐。利用鲁棒优化方法进行集装箱海运网络的研究,是本论文的一个尝试。本文在总结鲁棒优化方法最新研究进展的基础上,从运输成本规模经济和范围经济的层面上分析枢纽辐射式海运网络形成的经济机理。针对不确定情形下枢纽港选择,以集装箱运输总成本最小为目标,建立海运网络的相对鲁棒优化模型。最后通过选取三大国际集装箱干线上十五个外贸出口型港口构成集装箱海运网络,应用改进的MMAS算法进行求解,得到航线、船舶服务频率和船型配置以及枢纽港鲁棒解集合;同时对集装箱海运网络的鲁棒性进行了分析。本论文结论显示,鲁棒优化方法在集装箱海运网络优化问题上能得到很好的应用,优化出的鲁棒解具有较好的鲁棒性,能为班轮公司合理选择枢纽港,进一步布置集装箱运输航线及船型配置提供参考依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 研究背景及现实意义  9-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
  1.3 论文主要内容及结构  14-16
2 鲁棒优化原理  16-28
  2.1 鲁棒优化方法概述  16-23
    2.1.1 鲁棒优化的原理  16-17
    2.1.2 鲁棒优化的适用范围及模型建立  17-19
    2.1.3 鲁棒优化理论的发展  19-21
    2.1.4 鲁棒优化存在的问题  21-23
  2.2 鲁棒优化模型  23-26
  2.3 本章小结  26-28
3 集装箱海运网络研究及经济机理  28-42
  3.1 运输网络基本概念  28-33
    3.1.1 运输网络基本概念  28-30
    3.1.2 枢纽辐射式海运网络及其分类  30-33
  3.2 枢纽辐射式海运网络的经济机理  33-37
    3.2.1 运输网络的经济特性  33-34
    3.2.2 枢纽辐射式海运网络的经济性  34-37
  3.3 集装箱运输的规模经济效应  37-41
  3.4 本章小结  41-42
4 枢纽辐射式海运网络的鲁棒优化模型  42-57
  4.1 枢纽辐射式海运网络的鲁棒优化模型设计  42-47
    4.1.1 集装箱海运网络运输成本  42-45
    4.1.2 海运网络运输目标函数  45-47
  4.2 集装箱海运网络数学模型的MMAS算法求解  47-53
    4.2.1 MMAS算法优化流程  47-50
    4.2.2 鲁棒解的求解步骤  50-53
  4.3 集装箱海运网络鲁棒性分析  53-56
    4.3.1 集装箱海运网络的相关统计参数  53-55
    4.3.2 集装箱海运网络的鲁棒性  55-56
  4.4 本章小结  56-57
5 鲁棒优化模型算例研究  57-70
  5.1 集装箱海运网络的确定及数据预测  57-60
    5.1.1 集装箱海运网络规模的确定  57
    5.1.2 集装箱吞吐量预测  57-60
  5.2 集装箱海运网络优化计算  60-69
    5.2.1 无枢纽港数限制的集装箱海运网络优化  60-62
    5.2.2 有枢纽港数限制的集装箱海运网络优化  62-66
    5.2.3 海运网络鲁棒性分析  66-69
  5.3 本章小结  69-70
结论  70-72
参考文献  72-75
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  75-76
致谢  76-77

基于鲁棒优化的集装箱海运网络模型研究

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