需求不确定环境下的供应商选择与订购量分配问题优化模型及算法

设计一个同时考虑需求数量和需求时机不确定性的供应商柔性衡量方法,在此基础上以采购成本、运输成本、退货成本以及交付晚点率、废品率最小和总的供应商柔性最大为优化目标,建立了需求不确定环境下的供应商选择和订货量分配优化模型,该模型不仅可以确定最优供应商,同时还可以确定各供应商的订购量分配率,并基于模拟退火算法设计了启发式求解方法进行计算和分析。最后的算例计算证明上述模型和方法计算快捷,结果合理,从而能为企业的供应商选择问题提供科学的决策依据。     

考虑原材料保障的灾后应急物资动员生产问题研究

灾害发生后,若应急储备无法满足灾区的需求,应急生产将成为保障应急物资需求的重要手段.本文关注政府实施的动员政策和应急物资原材料供给变化对应急物资生产能力的影响,以最小化应急物资到达灾区的时间、生产和运输成本为目标,构建了涵盖多类供应商、多制造商以及单个灾区的灾后应急物资生产和运输多目标规划模型.采用带精英策略的非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对该模型进行求解,得到了多目标Pareto最优解集,为决策者提供了多样化的应急物资动员生产辅助决策方案.通过仿真案例分析表明,政府需要配套实施制造商和供应商动员方案,才能最大化地发挥出制造商的生产能力优势.     

A production optimization model of supply-driven chain with quality uncertainty

Supply-driven chain’s production is different from traditional demand-driven production because its supplies must guide the full production flow toward the markets and respond actively to customer demand. According to the control theory, a novel multi-variable operation model of supply-driven chain is discussed here, integrating suppliers, manufacturers, distributors and market demands. Especially the coordination problem between suppliers and manufacturers is discussed where suppliers play more important role than manufacturers. Because defect is common in real production system, the production operation of supply-driven chain with imperfect quality is described on the basis of fuzzy set to model the ambiguity of quality and to provide appropriate supply coordination mechanism. In a designed numerical example, it is apparent that both response and robustness performances of supply-driven production system on demand with imperfect quality are improved by a fuzzy proportional-integral- differential regulator. The proposed model may apply to similar productions with imperfect quality.     

面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型

为解决枢纽机场客流拥堵问题,提高机场运行效率,减少运营成本,提出了一种面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型。该模型基于非严格枢纽航线网络结构,以不同运输方式的费用和流量为约束条件,以枢纽航线网络成本最低为目标，设计了能够减少求解运算的复杂变量表示方法,以及减少陷入局部最优解概率的模拟退火粒子群优化(simulated annealing particle swarm optimization, SAPSO)算法。实验结果表明,相较于严格的枢纽航线网络,所提优化模型能够显著地缓解枢纽机场的拥堵,均衡枢纽机场间客流量,减少网络成本;同时,所提算法具有较快的收敛速度和良好的稳定性。     

无检测器交叉口交通流量预测的灰色神经网络模型

为解决一般预测方法要求原始数据量较大,而无检测器交叉口获得的交通流量数据又非常有限的矛盾,提出了一种基于灰色神经网络的无检测器交叉口交通流量预测方法。通过选择不同长度的历史数据构建不同的灰色预测模型,对于不同灰色预测模型得到的预测结果再使用神经网络进行组合,该方法综合了GM预测所需原始数据少、方法简单,而神经网络具有非线性拟合能力的特点。以107国道新市站2002年观测的交通流量作为原始数据,采用灰色神经网络进行时交通流量预测,结果表明了该方法是有效可行的。     

随机游动法在环状河网计算中的应用研究

环状河网求解不同于树状河网,在采用三级解法进行环状河网非恒定流计算时常面临求解大型矩阵的难题.针对这一问题,从水流质点游动角度出发,研究将随机游动方法应用于环状河网水位计算,实现随机游动方法与三级解法相结合.在三级解法得到节点水位方程组基础上,给出节点水位的随机显式求解新方法,然后采用追赶法完成整个河网水位流量计算.与常规三级解法相比,该方法求解原理简单,避免了大型矩阵的直接求解.将新方法建立模型运用于西江下游河网计算,结果表明,该方法较常规方法在简化运算的同时提高了计算效率,并且与常规三级解法具有同样的精度.模型计算结果也量化了各节点水位之间的相对联系情况.     

Model and algorithm of flow interception problem with multi-type of flows

To study simultaneous location of different kinds of facilities, a new model of flow interception problem with multi-type of flows is proposed, with the consideration of multi-purpose flows and the influence of facilities on each other. To be more practical, the objective is to maximize the benefits from flow-by customers instead of maximizing flows in the past. Since this problem is NP-hard and there is no optimal solution for large network, greedy and improved greedy heuristic algorithms are proposed. A computational example is presented to show that the optimal location decisions are proved to be strongly dependent on the influence coefficients and average profits by one customer and different types of facilities are almost co-located. Finally the results of sensitivity analysis are reported.     

带有空间公平性约束的换乘停车场布局双目标规划模型

为规划城市交通网络中换乘停车场的布局,建立了带有空间公平性约束的双目标规划模型,目标分别为换乘停车场的客流量最大和建立换乘停车场的成本最少. 提出了单位成本客流量的概念,将原问题转化为含参数的单目标问题求解,分析了模型解的性质,并给出了单位成本客流量在参数 的不同区间上的函数增减性以及上下界. 模型应用在Anaheim市的交通路网中. 该研究为换乘停车场 的投资方从成本-收益角度评价建设方案提供决策支持,对城市交通部门进行换乘停车场的布局规划 具有理论指导意义.     

资源约束下绿色铝供应链网络设计多目标优化

本研究针对铝供应链中日益凸显的碳排放问题和水资源消耗问题,建立了一套决策模型框架,该框架由生命周期分析、绿色供应链网络优化模型和基于epsilon约束方法的多目标优化模型组成,同时考虑煤电、生物质发电、光伏+储能的组合等多种电力供应方式选择以及碳市场不确定性的影响,对铝供应链在多种资源约束下的多目标优化问题进行了深入分析.模型计算结果表明:经济成本和水资源消耗是一对彼此矛盾的目标;决策偏好以及碳市场不确定性会影响供应商的选择;资源约束更加严格的情况下倾向于选择低碳技术,同时产生减少水资源消耗的协同效应.高碳价下所有的帕累托解都不会选择煤电,而更多地倾向于选择光伏加储能的电力供应模式.案例研究证明了该模型在资源产业链多目标决策方面的有效性.本文提出的模型方法为环境资源约束下的资源型制造业决策提供了理论支持.     

紧急疏散网络防堵塞改造研究

紧急疏散网络中由于流动单元流动方向的不受控制,网络易发生堵塞,此时的饱和流值达不到理论最大流值.如何改善紧急疏散网络中的堵塞现象,以尽可能少的费用来改造流通网络,关键是尽可能地使网络中的各点容差不小于零,以消除或减少网络的结构堵塞点.基于此提出了网络中边容量有上限的防堵塞的最小费用改造模型;并在此模型基础上讨论了改造费用取值不同时的应用.举例分析表明,该模型可有效地解决紧急疏散网络中的堵塞现象.     

城市路网系统大气污染物排放量计算方法

为解决城市复杂路网系统特定时期各路段机动车大气污染物排放量的精确计算问题,提出一种新的机动车污染物排放量计算方法.首先构建路网拓扑模型;其次利用复杂管网液体流动模拟路网机动车流动行为,根据流动规律构建机动车流计算模型,并给出其求解算法-邻域自适应差分进化(NADE,neighborhood adaptive differential evolution)算法;然后结合排放因子计算机动车污染物排放量,并揭示其排放特征;最后以大西安主城区路网为例对该方法进行实例验证.结果表明:该方法计算结果贴近各路段污染物实际排放情况,通用性强,适用于复杂路网机动车流量和污染物排放量的动态测算.     

以特征函数为传递参数的CF-GERT及其矩阵法求解

本文构建了以特征函数和传递概率为传递函数的CF-GERT(characteristic function based GERT)模型,利用特征函数的性质,证明了CF-GERT网络串联结构、并联结构、自环结构的传递关系与信号流图等价传递参数计算完全相同,故可借鉴信号流图理论求解CF-GERT模型.考虑以梅森公式为基础的经典GERT解析算法需要分析复杂的网络拓扑结构,提出了CF-GERT网络的矩阵式表征方法,进而设计了CF-GERT的矩阵式求解算法,推导了期望、方差、等价特征函数的计算公式.若等价特征函数绝对可积,则利用傅里叶逆变换推导概率密度函数;否则,运用Fang等提出的COS方法推导.最后用两个案例说明了所提方法的有效性.     

动态公交网络设计的双层规划模型及算法研究

根据城市公交网络的具体特点,对公交网络进行了系统的描述,同时从公交管理部门和公交出行者两方面进行系统的考虑,提出了一个双层规划模型来描述动态公交网络设计的问题.在双层规划模型中,上层模型为一个基于时刻表的公交网络设计模型,下层模型是一个动态公交网络用户最优配流模型.针对所提出的模型,设计了基于混沌优化方法的求解算法,并给出了一个简单的数值实验来说明所给模型和求解算法的有效性.     

A model and an analytical method for conveyor systems in distribution centers

The design and operation of high volume conveyor systems in distribution centers are important due to its high cost, large footprint and critical role in the system. However, there is no analytical model available. In this paper, we study the characteristics of the conveyor sortation system, develop a generic model of a complex conveyor network. We then use the Delay and Stock abstraction to develop an approximate analytical method using sample path analysis and dynamic network flow model. The decision variables include length of accumulation segments and the speeds of conveyor components aforementioned decision variables. This analytical solution provides faster analysis, insights and useful subgradient with respect to the decision variables.     

基于时延Petri网与BSO的铝挤压线排产调度优化

针对工业生产中铝挤压生产线存在的工序繁杂、排产量大等导致的生产工期较长、效率低等问题,建立了铝挤压生产线的时延Petri网(timed Petri net,TdPN)模型并进行合理性分析;将头脑风暴优化算法(brain storm optimization,BSO)引入TdPN模型,提出了基于变迁序列个体编码解码方式的铝挤压排产调度问题优化调度算法。算法中采用模拟退火局部搜索机制改善BSO算法在后期的寻优性能,实现最小化批次完工时间的排产调度目标;仿真结果表明该方法能够缩短生产线排产工期提高生产效率,为工业生产排产调度问题提供了新的解决方法。     

船舶航向的神经网络并行鲁棒模型参考控制

针对大型船舶的航向控制特性,提出一种神经网络并行自学习鲁棒模型参考控制方法。这种复合控制结构利用神经网络的学习能力和非线性映射能力,解决传统自适应控制中模型的在线辨识和控制器的在线设计问题,以达到对不确定非线性船舶的高精度输出跟踪控制;通过引入运行监控器,克服神经网络控制方法实时性差的问题;利用一个鲁棒反馈控制器,来保证神经网络模型学习初期闭环系统的稳定性。仿真结果表明这一方法对设定航向具有精确的跟踪控制效果。     

改进粒子群算法优化 BP 神经网络的短时交通流预测

为提高 BP 神经网络预测模型的预测准确性, 提出了一种基于改进粒子群算法优化 BP 神经网络的预测方法. 引入自适应变异算子对陷入局部最优的粒子进行变异, 改进了粒子群算法的寻优性能, 利用改进粒子群算法优化 BP 神经网络的权值和阈值, 然后训练 BP 神经网络预测模型求得最优解. 将该预测方法应用到实测交通流的时间序列进行有效性验证, 结果表明了该方法对短时交通流具有更好的非线性拟合能力和更高的预测准确性.     

利用IC 卡数据估计公交OD 矩阵的模型及算法

利用公交IC卡数据建立了估计公交系统OD矩阵的双层数学规划模型,上层问题为广义最小二乘模型,下层问题为以变分不等式表示的基于超路径的公交网络均衡配流模型.采用启发式算法求解该双层数学规划模型,由于非对称性,运用了自适应的投影方法来求解下层的变分不等式问题,算例表明了模型的可行性和算法的有效性.     

基于天然气管网的可压缩流模型与应用

基于天然气管道网络的实际数据，通过改进的最小费用流规划模型，提出并构建了一种“以销定产”的天然气管网优化输送模型，并计算得出优化输送方案。研究过程发现，“近似模拟”和“类比优化”是一般常用的两类可压缩流优化方法，计算结果表明了应用规划模型解决可压缩流问题的有效性，同时也有别于一般常用方法。     

考虑模糊不确定的地铁货运系统成网布局规划

为解决不确定条件下依托地铁开展城市地下物流的网络设计与优化问题,提出双层地铁-货运系统(metro-based underground logistics system,M-ULS)设施构成,建立地下货运环境效益期望下的M-ULS网络流量配置模型,以综合成本和系统利用率为目标,构建M-ULS网络选址-分配-路径模糊随机规划模型并提出其线性精确化方法,设计离散二进制混沌遗传粒子群算法和精确算法进行组合寻优。结果表明：与确定性情景相比,模糊随机情景下的M-ULS最佳布局方案更加保守,地下物流的环境外部效益可以抵消10%~12%的网络建设运营成本。