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.     

基于两个不确定参数乘积的鲁棒设施选址模型

传统设施选址往往被看作为确定问题,但实际存在需求、成本、风险等不确定因素,这些不确定因素增加了决策的困难.本文在考虑设施选址中单一不确定因素基础上,同时考虑需求和运输成本两个独立参数的不确定性,且在模型中两者为乘积形式,引入两个budget不确定集合刻画不确定性,建立一个新颖的鲁棒设施选址模型,并将非线性问题转化为易求解的鲁棒等价模型,然后通过CPLEX和MATLAB编程求解.最后,以四川西北部的汶川等13个县市的应急物资临时供应点的选址为例,确定最优的选址分配布局.结果表明,较之运输成本的不确定性,需求的不确定性影响更显著,且需求扰动对选址总成本和选址分配方案有明显的影响.决策者可根据其风险偏好程度,选择恰当的不确定水平参数组合,以获得最优的总成本和选址分配方案.     

基于双层规划的普通克里金插值方法研究

采用双层规划描述了普通克里金法中理论变异函数模型参数求解问题.针对传统变异函数模型参数求解过程中容易受人为不确定性因素影响的问题,建立了以交叉验证统计结果最优和个体样本满足最优无偏线性估计为目标的双层规划模型,并给出了相应的求解方法.该方法根据交叉验证结果优化调整上层系统随机给定的变异函数模型参数,可以减少变异函数模型参数求解过程中人为不确定等因素的影响,从而可以获得合理的理论变异函数模型参数和较好的空间插值结果最后,以土壤pH值为例,通过与加权最小二乘法比较验证了采用该方法的有效性和合理性.     

区间非线性规划问题的确定化描述及其递阶求解

讨论以区间参数形式给出的不确定性非线性规划问题,提出了一种含有决策风险因子的新的区间参数不确定非线性规划的一般命题形式,并分别就不确定性参数出现在目标函数或约束条件中的不同情况,给出不同的表达形式.文章给出用遗传算法,采用递阶优化方式求解区间参数不确定非线性规划的具体算法.仿真结果表明该形式的可行性.     

基于情景分析的应急资源布局决策

考虑灾害发生时需求、运输代价等不确定因素,建立基于情景的应急资源布局两阶段数学规划模型,解决针对自然灾害的应急资源布局问题。将应急资源分配过程作为辅助决策阶段,解决应急设施选址和应急资源配置问题,并利用最小最大值的鲁棒优化方法进行应急资源布局决策。在求解模型时,根据灾害发生的不确定性,利用有限个情景集表示第二阶段的不确定性数据,并将模型化为与其等价的混合整数规划模型,利用情景松弛的迭代算法进行求解。数值试验结果表明基于最小最大准则的应急资源布局模型具有良好的鲁棒性,而且算法也是有效的。     

随机批量问题的两种新模型及其算法

研究随机需求下 ,单层多产品、资源能力受限的批量问题 .对资源能力确定的情形 ,给出机会约束规划模型 .对资源能力不确定的情形 ,基于执行计划的策略提出了一种随机环境下的期望值模型 .本文采用基于随机模拟的遗传算法求解上述两种模型 .通过对算例结果进行方差分析 ,研究各种模型参数和环境变量对目标费用的影响 .最后 ,对该问题的进一步研究工作进行了展望 .     

基于不确定相关机会规划的机会阵方向图综合

围绕机会阵雷达(opportunistic array radar, OAR)阵列动态机会组阵的资源管理问题,以面向多任务为应用需求背景,针对机会布置在平台3D空间多个区域内的天线单元,提出了一种基于现代数学不确定性理论中的相关机会约束规划方法用于机会阵方向图综合。该方法建立在不确定性理论和模糊数学基础上,考虑OAR大量天线单元空间位置分布的不确定性和各单元激励(开/关)状态的不确定性,用模糊随机变量来刻画不确定环境中的模糊性和随机性,在天线资源受约束的不确定条件下,建立不确定规划模型来实现方向图综合。并设计将遗传算法和模糊随机模拟算法相结合的智能混合优化算法以获得模型的最优解。最后利用仿真实例验证了不确定规划模型和所设计算法的可行性和鲁棒性。     

求解多准则决策问题指标权重的二次规划方法

在多准则决策过程中,由于信息不完全从而造成准则权重系数不能完全确定并最终导致决策困难的现象经常存在。针对此类问题,分析并形式化描述了三类准则权重约束,即基本约束关系、由经验判断给定的不完备权重约束关系、由数据包络分析方法确定的DEA有效性所隐含的权重约束关系。综合以上约束并以所有可选方案到理想解的距离平方和最小为目标建立了二次规划模型,通过转化为线性规划模型进行求解从而求得最佳权重,该权重可作为理想解法的基础。最后通过项目招标的实例验证了本方法的有效性。     

考虑下游ICU病床容量约束的鲁棒手术计划调度

手术计划调度是医疗资源配置的重要组成部分,也是复杂的组合优化问题.由于在手术计划调度过程中,存在手术时间、术后重症监护病房(intensive care unit,ICU)内住院时间、急诊病人的到达、病人取消等不确定因素.本文考虑手术后下游的ICU中病床资源的容量约束,基于不确定的手术时间和术后ICU住院时间,借助ellipsoid和box不确定集合刻画不确定性,提出一个手术计划调度两阶段鲁棒优化模型,得出易求解的鲁棒等价问题,并提出列生成启发式算法.算例结果表明,较之住院时间的不确定性,手术时间的不确定性对总成本和手术块的加班时间影响显著,而住院时间的不确定性对ICU内短缺病床数量有显著影响.管理者可选择恰当的手术时间和住院时间的不确定水平参数组合(Ω,Γ),综合权衡手术块的加班时间和ICU内病床的短缺数量,尽可能地最大化手术室、ICU病床资源的利用率.     

层次分析的区间估计

提出了利用数学规划和约束锥的方法 ,对层次分析法权重向量进行区间估计的理论和模型 .该模型把决策者的偏好信息视为一种约束 ,而非传统模型中的确定权重向量 .这个模型能更好地反映出决策者的偏好和决策过程中的不确定性 ,具有较好的鲁棒性 .算例结果表明 ,该模型是主观决策问题的有效的分析方法 .     

复杂物流网络区间规划模型及算法

分析复杂物流网络结构特征,考虑物流网络规划设计的不确定性影响,运用区间规划理念,以区间数度量不确定性变量,构建多商品、多层次、多节点的复杂物流网络设计模型。定义风险系数与最大决策偏差,给出适合物流网络不确定性变量的区间运算准则,实现模型的确定性转化。在两层递阶优化求解策略下,结合区间运算与遗传算法,设计了区间分层优化遗传算法的求解模式。算例测试表明该方法具有较强的实用性,可以作为物流网络规划的决策参考方法。     

Fuzzy-based network bandwidth design under demand uncertainty

<正> In communication networks (CNs),the uncertainty is caused by the dynamic nature of thetraffic demands.Therefore there is a need to incorporate the uncertainty into the network bandwidthcapacity design.For this purpose,this paper developed a fuzzy methodology for network bandwidthdesign under demand uncertainty.This methodology is usually used for offline traffic engineeringoptimization,which takes a centralized view of bandwidth design,resource utilization,and performanceevaluation.In this proposed methodology,uncertain traffic demands are first handled into a fuzzynumber via a fuzzification method.Then a fuzzy optimization model for the network bandwidthallocation problem is formulated with the consideration of the trade-off between resource utilizationand network performance.Accordingly,the optimal network bandwidth capacity can be obtained bymaximizing network revenue in CNs.Finally,an illustrative numerical example is presented for thepurpose of verification.     

不确定与损毁情景下可靠性设施选址鲁棒优化模型与算法研究

设施选址是长期战略性决策问题,选址决策面临各种不确定因素,设计一个可靠的选址网络具有重要的战略意义.本文同时考虑需求的不确定性及设施可能损毁的情景,扩展无容量限制的固定费用可靠性选址模型,建立不确定与损毁情景下服务能力有限的可靠性设施选址鲁棒优化模型.基于Bertsimas和Sim鲁棒优化方法提出一个新的混合整数规划模型,通过引入辅助变量和对偶变换实现非线性鲁棒优化模型转化为鲁棒对应模型,提出蝙蝠算法(BA)对模型予以求解,并通过算例仿真验证模型和算法的可行性,为设施选址决策提供模型和方法设计.     

Resource Planning and Allocation Problem Under Uncertain Environment

This paper generalizes the classic resource allocation problem to the resource planning and allocation problem, in which the resource itself is a decision variable and the cost of each activity is uncertain when the resource is determined. The authors formulate this problem as a two-stage stochastic programming. The authors first propose an efficient algorithm for the case with finite states.Then, a sudgradient method is proposed for the general case and it is shown that the simple algorithm for the unique state case can be used to compute the subgradient of the objective function. Numerical experiments are conducted to show the effectiveness of the model.     

考虑多因素扰动的项目关键链缓冲区间设置及控制模型

项目规划及执行过程中极易出现不确定性,故需对项目关键链缓冲区间进行动态调整以适应项目任务关系变化.针对项目计划关键链缓冲区间设置及调整控制问题,本文提出了一种考虑多因素扰动的缓冲设置及调整控制联动模型.项目初始缓冲设置充分考虑项目工序安全工期、网络复杂程度及资源紧张程度等因素影响,项目执行过程中将缓冲/资源绩效指数与Bayes估计相结合,通过对Weibull分布参数估计实现缓冲信息的递阶转换,提升对缓冲使用的控制能力,最后通过实例验证所提方法与控制模型的有效性.     

针对无人潜航器的反潜策略研究

近年来无人潜航器对国家海洋国土安全带来的威胁逐渐增大, 其低噪声特性和隐蔽入侵方式也给反潜行动带来极大困难。为此，提出了一种两阶段规划算法, 用以学习优化反潜策略, 在部署阶段, 建立了基于不确定性马尔可夫决策过程的反潜资源分配模型, 并设计了鲁棒性部署策略强化学习算法, 用以求解不确定条件下分配模型的纳什均衡解。在搜索阶段, 建立了基于部分可观察马尔可夫决策过程的搜潜模型, 并设计了基于多智能体强化学习的搜潜策略学习算法。最后，通过仿真实验验证了本算法与比对算法相比具有更高的性能。     

不确定挠曲变形干扰下基于多模型滤波的传递对准方法

挠曲变形是影响传递对准精度的重要因素之一,在对准过程中载体的机动会引起挠曲变形模型较大的参数误差和系统模型噪声统计特性的不确定性,现有基于单一模型的滤波方法在解决这类问题时存在局限性。针对以上问题,提出了一种基于不确定挠曲变形参数变化模型集的多模型滤波对准方案,以“速度+姿态”的匹配模式为例进行仿真分析。结果表明,所提出的对准方法同基于单一模型的对准方法相比提高了对准精度和算法的环境适应性,是解决存在不确定挠曲变形干扰下的传递对准问题的一种有效方法。     

Distributed Algorithm for Robust Resource Allocation with Polyhedral Uncertain Allocation Parameters

This paper studies a distributed robust resource allocation problem with nonsmooth objective functions under polyhedral uncertain allocation parameters. In the considered distributed robust resource allocation problem, the (nonsmooth) objective function is a sum of local convex objective functions assigned to agents in a multi-agent network. Each agent has a private feasible set and decides a local variable, and all the local variables are coupled with a global affine inequality constraint, which is subject to polyhedral uncertain parameters. With the duality theory of convex optimization, the authors derive a robust counterpart of the robust resource allocation problem. Based on the robust counterpart, the authors propose a novel distributed continuous-time algorithm, in which each agent only knows its local objective function, local uncertainty parameter, local constraint set, and its neighbors’ information. Using the stability theory of differential inclusions, the authors show that the algorithm is able to find the optimal solution under some mild conditions. Finally, the authors give an example to illustrate the efficacy of the proposed algorithm.     

随机需求与随机生产环境下的综合能力规划研究

为研究随机因素对一般制造企业能力扩张决策的影响,考虑市场需求的随机性和生产作业消耗的随机性,基于能力规划模型的一般形式构建了随机市场需求和随机生产环境下的能力规划模型.通过机会约束规划方法,找到了随机生产能力约束的确定性等价类,同时,使用随机线性约束的二阶段求解方法,建立了随机需求约束的确定性等价模型,以随机环境下期望成本最小为决策目标,得到了随机能力规划问题的确定性等价形式.建立了使用遗传算法搜索能力调整变量,而使用原始-对偶方法求解产品组合决策二次约束规划的算法结构.通过算例证明了模型和算法的有效性.     

基于乐观值和悲观值的不确定机会约束规划模型及应用

为了克服随机规划、模糊规划以及不确定规划期望值模型在实际应用中的局限性,基于乐观值和悲观值,提出了新的不确定机会约束规划模型。首先,根据目标函数的分类,分别定义了收益函数和成本函数的乐观值与悲观值,并在此基础上建立了不确定机会约束规划Maximax、Maximin、Minimin和Minimax模型;其次,给出了不确定机会约束规划模型的等价转化方法,将无法直接求解的不确定模型转化为可直接求解的等价确定模型,并分析了乐观值和悲观值随信度水平变化的规律;最后,以西安市某快递营业网点出行时间计划问题为例,对本文提出的模型、方法以及信度水平的影响进行了分析,指出信度水平实际上反映了决策者的风险偏好程度,实例结果表明本文提出的模型及方法具有可行性、有效性和实用性。