面向复杂航道的引航员与船舶集成调度优化

为提高复杂航道条件下港口的引航调度服务水平,本文研究了船舶和引航员调度的集成优化问题.本文考虑了潮汐、封航、安全距离以及单双向航道的对向避让等因素,以船舶延误成本和引航员调度成本最小化为目标,建立了整数规划模型.结合问题的特征,设计了一种两阶段变邻域搜索算法对模型进行求解.其中第一阶段讨论了引航员调度对于船舶延误的影响,求得了所有船舶和部分引航员调度方案的集合;第二阶段以传统调度规则得到的所有船舶和引航员的完整调度方案为初始解,使用变邻域搜索算法求解所有调度方案中最优的调度方案.最后,通过一系列数值试验验证了模型和算法的有效性.     

基于拉格朗日松弛的手术中心调度算法

为了有效提高手术中心的利用率,降低医院的成本,提高病人满意度,本文提出了基于拉格朗日松弛的手术中心调度算法.首先对问题域进行了描述,以最小化手术中心相关成本和最大化病人满意度为目标,建立数学规划模型.在此基础上,建立可行调度解策略,结合手术中心特有的约束条件,提出基于拉格朗日松弛的手术中心调度方法,并用分枝定界求解子问题.最后,设计不同问题规模的实验,对算法性能进行了评价和对比分析,实验表明,该算法能在可接受的计算时间内得到较好的近优解.     

大型活动的安保警力部署和调度优化研究

近些年,我国大型活动(特别是大型体育活动)数量逐渐增多,规模日益扩大,活动中潜在的风险和威胁也随之增加,由此衍生出巨大的活动安保警力需求,这与有限的警力资源之间产生的矛盾就成为亟需解决的问题.通过对大型活动安保实践的调研,构建了警力部署点的数量与风险损失的函数关系,并建立了最小化预期风险损失的静态警力部署模型,以及在风险发生后有效调度警力的动态警力调度模型,准确刻画了大型活动中的警力初始部署和变动情况.两种模型可以分别用动态规划算法和线性规划算法求解.为使模型在实践中更易推广使用,依据贪婪算法为大型活动的安保警力部署和调度设计了一套优化规则.数值实验结果表明,对于静态警力部署模型,我们给出的优化规则和通过动态规划算法得到的精确解具有良好的近似程度;而对于动态调度模型,优化规则得到的解和线性规划算法得到的精确解在99.5%的情况下完全一致.研究丰富和发展了大型活动中安保警力优化调度的相关理论,也为公安部门的安保实践和相关规则的制定提供了理论基础.     

加工时间依赖于资源消耗量的平行机调度问题

研究了一类平行机调度问题,其中假定作业加工时间是资源消耗量的线性减函数,调度的目标是在限定最大完工时间时最小化资源消耗总量. 分析了对应单机问题的最优算法和下界构造方法,进而提出了两个优化策略用于构造模拟退火算法和禁忌搜索算法.考虑了多种最大完工时间限制情形, 构造了大量随机实验数据,对算法解的精确度及计算效率进行了测试.实验表明所构造的模拟退火算法能够在合理的时间内提供高质量的满意解.     

随机服务时间下的家庭护理人员调度问题研究

研究了家庭护理中的医疗服务人员调度问题,考虑了随机的客户服务时间和最迟开始服务时间约束.建立了带补偿的随机规划模型,得到了客户期望迟到惩罚成本的近似计算表达式,并分析了期望惩罚成本的性质.根据问题的特点,基于列生成算法思想建立问题的集分割最优化主问题模型和生成新列的最短路子问题模型,并设计标签算法对子问题加以求解.将列生成算法嵌入到分枝定界过程中形成分枝定价算法得到问题整数可行解.通过数值实验,验证了所提出客户期望迟到惩罚成本近似表达式和分枝定价算法的有效性.     

海上基地攻防博弈模型及纳什均衡策略研究

针对海上保障基地安全的反潜资源调度是当前海上作战指挥的主要问题，通过分析海上利益冲突中敌我双方的攻防策略及约束条件, 建立了反潜资源调度的不完全信息零和博弈模型和对应的收益矩阵。考虑敌方为理性对手和非理性对手2种情况, 分别提出了求解小规模问题精确解的线性规划算法和求解大规模近似解的改进迭代算法, 并进一步给出了对应纳什均衡和最优反应的求解步骤, 得到了反潜资源调度博弈的混合策略。通过仿真实验验证了算法的复杂性、可行性和有效性, 并分析了混合策略的适用环境。     

基于模拟植物生长算法的车辆调度问题

基于配送企业车辆资源的限制和客户需求时间窗的要求,在考虑外包车辆和配送入员加班的情况下,对带时间窗的车辆调度问题进行扩展研究.根据客户需求的随机性特点构建以最小化车辆配送总成本为目标的机会约束规划模型,并设计求解该问题的模拟植物生长算法.结合车辆调度具体实例,将模拟植物生长算法与遗传算法进行比较,结果表明该算法不仅可以获得最优解,而且提高了求解效率,是一种有效的方法.     

基于延迟理论的Supply Hub出库调度模型

考虑了配送准时性和配送成本之间的悖反关系,将延迟理论引入配送调度,研究了订单随机到达、准时配送的supply hub的出库调度问题.考虑订单到达时间的随机性对配送准时性的影响,设计了一个带延迟因子的滚动调度模型,建立了supply hub准时制配送的出库调度多目标规划模型.根据模型的特点,设计了求解模型的克隆免疫算法.最后,结合数值实验,对延迟调度模型和实际使用的调度模型进行了对比分析.研究结果表明,带延迟因子的调度模型相比常规调度策略.能明显降低随机性订单的配送成本.     

多时间窗车辆调度问题的建模与求解

传统的单时间窗车辆调度问题模型无法描述用户空闲时间分段可选的情况,为此需要建立多时间窗车辆调度问题模型.对多时间窗车辆调度问题进行研究,建立了问题的数学模型,并基于模拟退火算法设计了一种两阶段启发式算法进行求解.该算法首先利用扫描算法求得初始解,然后利用模拟退火算法对初始解进行改进.实验结果表明该算法可以有效地求解多时间窗车辆调度问题.     

柔性资源约束下的项目调度问题双目标优化

资源短缺通常为项目延期的重要原因之一,项目管理者往往会考虑增大资源可用量来缩短项目工期,但增加资源量会导致项目成本的上升,因此,需要进行项目工期和成本的权衡.考虑资源可用量可变,用区间变量来表示,以项目工期和成本为优化目标,建立资源可用量可变约束下的多模式项目调度问题的双目标优化模型;提出一种基于非支配排序遗传算法的双目标混合遗传算法来获取问题的帕累托最优解,在算法中设计资源可用量上界的预处理方法和可行解的成本改进过程:求解示例和随机生成的算例集,分析算法的收敛性和解的多样性,验证模型与算法的有效性.最后,开展建筑项目应用研究,通过对求解结果的分析,说明求解帕累托解集的必要性,为项目管理者确定项目调度方案提供决策依据.     

多车型电动汽车车辆路径问题的分支定价算法研究

随着环境意识的日益提升和电动汽车的逐渐普及,考虑到物流企业中不同类型的电动汽车的电池最大容量、电池充电率、电量单位消耗率、最大载重量、固定成本和可变成本不同,本文研究含时间窗的多车型电动汽车车辆路径问题,建立了一个混合整数规划模型,并利用分支定价算法求其最优解.为了加快算法的求解速度,本文提出生成下界值的方法以对车辆类型进行预处理操作,并制定了生成整数解上界的策略以压缩解空间.然后,通过用多组算例验证了模型和算法结果的准确性,同时也证明了本文提出的加速过程能有效地提高算法的求解速率.最后,通过不同规模的算例分析了车辆可变成本的变化对结果的影响.     

多级汽车装配车间的集成排产优化模型

为了研究多级汽车装配车间的多目标集成排产优化问题,详细讨论了涂装车间的颜色批量约束以及总装车间的空间间隔约束,证明了空间间隔约束是能力约束的充分条件,在此基础上分别给出了无辅助工人和有辅助工人参与情况下的空间间隔约束不等式。以同时优化涂装车间调整费用和总装车间辅助工人费用为目标,建立了一类整数规划数学模型。采用模型非线性约束线性化的方法并结合运用优化软件对模型进行求解。最后通过仿真实例,验证了该方法的可行性和有效性.     

以正好满足产品需求为约束条件的车间最优生产计划

研究以正好满足产品需求为约束条件的预选性自动化车间（FAW)伯最优生产计划问题，首先根据实际需要建立车间生产计划的含需求约束的非线性规划模型，然后为求解方便通过引进约束将其转化成线性规划模型，由于这种模型对于一般车间来讲其规模已经很大，很难在微机上用单纯形法在可接受的时间内获得其最优解，为此，提出分别用卡马卡算法和基于卡马卡算法的关联预测法来求解车间最优生产计划问题，并编制了相应软件，最后，通过算例研究，比较了卡马卡算法，基于卡马卡算法的关联预测法和Ｍatlab中的线性规划法，结果表明所提方法非常适合将ＥＲＰ／ＭＲＰＩＩ下达给ＦＡＷ的中期计划最优分解成由ＦＡＷ中各ＦＭＳ执行的短期计划。     

不完全维修下的单部件系统视情维修及更换策略

实际装备维修工程中,系统并不总能够通过维修恢复如新,并且修后工作时间和维修时间会随着系统年龄增加而分别呈现缩短和延长趋势。针对这个问题,利用连续时间马尔科夫链理论建立单部件系统在不完全维修条件下的视情维修及更换策略模型。根据马氏过程平稳状态下统计平衡原理得到状态概率方程组,并给出相应的递归求解算法。分别以系统稳态可用度最大、长期运行费用率最低以及规定可用度约束下平均故障前时间最长为目标,确定系统最优检测频率、视情维修阈值和更换策略。最后通过算例说明系统在最优维修及更换策略下达到的性能指标与系统劣化属性和维修能力水平的关系,验证了该模型的可行性。     

Evolutionary Programming for IP/MIP Problems with Linear Constraints

1. INTSODUCTIONThe common illteger programming (lP) is a mathematical model which is designed to find aset of non-negative variables to medmize (or minimize) a nonlinear objective function whilesatisfying a set of constraints under integer restrictions of variables. An lP model with somevariables reqllired to be real is a mixed integer programming (MIP).The history of solving lP/MIP problems is not very old. According to reference [1], ageneral method for solvillg such problems may not…     

井下机车运输调度的资源分配模型及无死锁优化调度

对井下机车运输系统进行无死锁调度和性能优化, 首先, 建立三种不同调度策略下的资源分配Petri网模型, 设计对应调度策略下无死锁标识的最大边界设置算法, 证明了调度策略在最大标识边界设置下的无死锁性. 然后, 以最小化时耗和能耗为优化目标, 利用遗传算法, 采用变迁标号的自然编码方式, 通过检查变迁的引发条件检测染色体的可行性, 修复不可行的染色体使其对应的调度满足资源约束, 从而保证了算法所利用的所有染色体均可对应系统的可行调度, 最后进行实例仿真. 设计的无死锁调度的最大标识边界设置算法和遗传算法为井下机车的运输调度提供了可靠的理论基础.     

基于拉格朗日松弛的预约调度模型与算法

针对带有爽约的预约调度问题,在假定未爽约病人都在相应预约段的起始点准时到达的情况下,构建了一个以预约人数为优化变量的整数规划模型.目标函数包括服务病人收益、病人等待费用及系统超时费用.通过松弛各时间段剩余人数概率的关联约束,提出了基于拉格朗日松弛的求解算法,其松弛问题通过动态规划求解,对偶问题通过经典的次梯度法求解.数值实验表明,针对小规模的预约段数,该算法都能找到最优解;当预约段数较大时,算法找到的最好解整体上优于文献中已有的算法,从而验证了算法的有效性.     

考虑车辆限载的危险品运输车辆调度模型

针对危险品车辆在线路间调拨问题,综合考虑了车辆调度成本、车辆限载等,构建了以利润最大化和途径人口密集区的风险成本最小化为目标的混合整数规划模型,对运价(运量)、运力配置进行综合决策.借鉴分层求解方法,首先,不计广义车辆调拨成本,假定调拨运力无时间约束,分析了使目标函数取最大值的运力;然后,设计了搜索机制进行时间约束可行性检验,证明了满足时间约束的运力取值范围;最后,基于不计广义车辆调拨成本最优运力配置,修正搜索机制计算最小广义车辆调拨成本,并通过数值分析验证了算法的有效性,与不允许车辆调拨相比,车辆调拨降低了运价,增加了运输需求.     

B2C电子商务中多商品配送中心优化设计的模糊规划模型

针对经营多类商品的B2C电子商务企业顾客需求总量小，品种多，位置分散等特点，提出用分级聚类法将顾客进行分类，并模糊估计每类顾客单位重量商品配送运输费用，建立了B2C电子商务中多商品配送中心优化设计的模糊规划模型。模型考虑了配送中心建设投资和流通加工的规模经济效应，因而目标函数中具有非线性项，难以用常规的方法求解。为此，首先将模型进行清晰化转换，然后设计了嵌入单纯形法的遗传算法对之进行求解。仿真实例表明了模型和算法的有效性和可行性。     

采用优先权解码的多阶段供应链网络设计方法

建立基于物流成本最小的多级供应链网络模型。该模型综合考虑了运输成本,设施的建设开办成本以及生产装配成本,本质上属于混合整数非线性规划模型。由于非线性约束及供应链网络庞大的变量和约束条件,常规的分支定界法难以精确求解。为此,本文设计了基于优先权编码的遗传算法进行求解,并将求解结果与Lingo软件的算法结果进行比较,算例结果显示了这种算法的有效性。