基于非支配排序遗传算法的沥青路面大中修养护决策

为了更好地协调沥青路面大中修养护方案决策时成本、环境和性能之间相互制衡的矛盾,提出了一种基于非支配排序的遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅲ,NSGA-Ⅲ)来优化沥青路面大中修养护方案决策。针对实际公路工程项目中多重约束条件下的养护需求,建立了以碳排放量、寿命周期成本及路面使用性能为目标的多目标优化模型,采用NSGA-Ⅲ算法求解模型,有效解决各目标间的非支配关系,并得到养护方案的Pareto解集;在多属性决策中引入广义马氏距离与组合赋权方法,对Pareto解集进行排序决策,并以承德市某公路为例进行实例演示;划分3种不同的权重等级和六种权重策略,分析对不同目标赋予不同权重等级时对最优养护方案的影响。研究结果表明:NSGA-Ⅲ算法可以快速、高效地捕捉多目标解集,当对不同目标赋予相同的权重等级时,相比于只考虑单目标与双目标的养护方案,其最优解在碳排放量上分别降低24.45%、28.41%;寿命周期成本分别降低14.43%、17.95%;PCI值分别降低1.07%、3.68%。该方法相比于传统的决策方法可以更准确、更迅速地得到可持续性的养...     

一类色氨酸生物合成系统的双目标优化

针对GMA(Generalized Mass Action)型色氨酸生物合成系统的双目标优化问题,提出了一种求解方法.首先给出色氨酸生物合成系统的GMA模型,然后构建色氨酸生物合成系统的双目标优化模型.为了求解前面构建的双目标优化问题,基于NBI方法给出了求解策略.为了克服NBI方法难以得到双目标优化问题全局Pareto解的不足,应用过滤算法去除经典NBI方法产生的非全局Pareto解.该过滤算法可以得到双目标优化问题的全局Pareto解.通过MATLAB计算,结果表明本文可以获得GMA型色氨酸生物合成系统双目标优化问题的Pareto最优解以及Pareto前沿,验证了所提方法的实用性和有效性.     

一类连续生物过程的双目标优化

研究了甘油连续生物歧化过程的双目标优化.针对甘油生物歧化为1,3-丙二醇过程的还原途径酶催化非线性动力系统,首先构造了使甘油转化为1,3-丙二醇的转化率和3-羟基丙醛的浓度同时达到最优的双目标优化模型,其次利用加权和方法对其进行求解,最后获得了双目标优化问题的Pareto最优解集及Pareto最优前沿.     

政府引导下绿色逆向物流网络线性规划模型——以快递包装为例

为提高快递包装物的回收率和再利用率,快递包装行业急需构建逆向物流网络.考虑无政府引导及有政府引导下设计快递包装逆向物流网络.首先在无政府引导下,建立包含回收中心、处理中心、再制造中心、快递企业收发点的逆向物流网络,以总成本最小化为目标.然后加入政府奖励机制和物流的负外部约束引导企业布局绿色物流网络.分别构建线性规划模型,运用cplex软件求解,分情形对有关参数进行灵敏度分析.分析结果表明：政府实施物流负外部约束会显著改变设施布局,政府实施奖励机制会降低处理成本,增加回收量,而将两种情形结合实施能在降低网络成本的同时布局污染较小的设施.     

带时间窗的快递包装回收车辆路径优化研究

为解决大量快递包装给社会环境带来的一系列问题,优化快递包装及回收车辆路径,降低回收成本,提高客户满意度是快递包装回收的关键。考虑到快递包装回收的现状,提出在回收过程中设置软时间窗来反映顾客的满意度。建立了运输成本、处理成本、回收成本、时间惩罚成本等成本最小化的数学模型。采用改进的遗传算法对模型求解,提出运用2点交叉法改进交叉算子,加快种群的寻优速度,同时提出2点互异改进变异算子,增加种群的多样性,并对算法的种群规模、变异概率、运输成本等进行了灵敏度分析。运用Matlab软件对算例进行仿真,在有无时间窗条件下,验证了该设计的快递包装回收路径模型和算法的有效性。     

基于线性方法的色氨酸系统双目标优化

研究了色氨酸系统的双目标优化问题.针对一类色氨酸生物合成系统的双目标非线性优化问题,提出了一种可求其Pareto最优解的有效方法.该方法的基本思想可以描述为:首先将色氨酸生物合成系统的双目标非线性优化问题表示成幂函数形式,采用这种表示的一个好处是在对数空间下可将原双目标非线性优化问题化为双目标线性规划问题;然后基于NBI方法求解前面得到的双目标线性优化问题.通过在Matlab平台上得到的计算结果表明,本文方法可以获得色氨酸系统双目标非线性优化问题的Pareto最优解以及Pareto前沿,验证了所提方法的实用性和有效性.本文方法获得的Pareto最优解个数可由用户设定.     

基于线性标量化方法的多目标优化牛顿算法

【目的】为了研究更高效地求解多目标优化问题，得到更有效的Pareto前沿面。【方法】通过对目标函数的二次近似及近似形式的线性加权标量化构造了新的搜索方向，提出了一类新的牛顿算法。进一步考虑了Pareto面的均匀性的优化，利用个体聚集密度来衡量Pareto面的均匀程度，从而在上述新的牛顿算法基础上提出了改善Pareto面均匀程度的算法步骤。【结果】在目标函数二阶连续可导且局部强凸的假设条件下证明了新的牛顿算法可以超线性收敛到Pareto弱有效解；在目标函数具有二阶连续偏导数且Lipschitz连续条件下证明了该算法可以局部二次收敛到Pareto弱有效解。【结论】基于线性标量化方法的多目标优化牛顿算法在迭代次数以及Pareto前沿面均匀性具有一定优越性。     

双目标旅行商问题及其蚂蚁算法实验研究

对双目标旅行商问题设计了基于Pareto概念的多目标蚂蚁算法.借助于算法的全局搜索能力,在整个解空间内快速搜索多目标组合的Pareto有效解,并利用多目标蚂蚁算法维持解集多样性的特点,使搜索到的Pareto解在前沿均匀分布.经大量算例求解验证了其有效性,该算法具有较好的通用性.     

模糊需求环境下考虑碳成本的多式联运路径优化

不同于只考虑需求确定的情形,通过引入三角模糊数解决需求模糊情形下多式联运路径选择问题.并将碳成本纳入考虑范围,建立了基于综合成本、时间和碳排放量的多目标优化模型.在此基础上,利用逐步法求解该模型.结合实例验证,该模型可以平衡成本和碳排放量之间的关系,达到控制碳排放量的效果.     

基于路径交通拥堵指数的危险废物回收模型研究

针对交通拥堵对危险废物运输中的成本和风险的影响,引入路径交通拥堵指数,建立了时变道路系统中基于交通拥堵指数的危险废物回收双目标优化模型,并对传统蚁群算法中启发式因子计算公式进行了改进,提出了改进的蚁群算法对模型求解,最后以某环保公司危险废物回收问题为背景进行了案例分析。结果表明,不同出发时间和车辆使用模式对帕累托最优解有显著影响,最短路径不一定是耗能最少的行车路线。本文提出的模型和算法可为决策者制定调度方案提供参考。     

系统视角下快递绿色包装研究

为研究目前快递绿色包装过程中存在的问题,并提出针对性的解决对策,系统运用材料学、包装设计学、心理学、经济学、运筹学和工效学等知识,从涵盖快递包裹产生、包装、运输和回收的全流程进行分析,为快递绿色包装提供系统的解决方案。快递包装现阶段虽然存在诸多问题,只要各参与方在各个环节共同努力,共同应对快递绿色包装中的问题,实现快递包裹的循环利用,降低企业成本和减轻环境污染。     

基于数据包络分析法的快递废弃包装循环再利用效率评估

传统评估方法无法有效排除人为因素的影响,得到的评估结果主观性强,或者需要很多训练数据,很可能导致评估结果不稳健。为此,提出一种新的基于数据包络分析法的快递废弃包装循环再利用效率评估方法。通过数据包络分析法把快递废弃包装循环再利用方案看作实体单元,在某种状态下,投入一定的生产要素,同时产出一定的产品。可将所有快递废弃包装循环再利用方案看作决策单元DMU,将经济性、技术性与配置性能为DMU输出指标,将快递包装日生产量、快递废弃包装再加工费用、人工成本、车辆投入成本作为DMU输入指标。在物元研究时引入模糊数学,采用模糊物元分析法进行输出指标评价。将C2R模型作为数据包络分析法采用的模型,令快递废弃包装循环再利用效率取最大值,对数据包络分析法研究的快递废弃包装循环再利用效率进行判断。实验结果表明,所提方法评估结果准确且稳健,验证了所提方法的可靠性。     

回收连锁店选址问题及蘑菇繁殖算法求解

针对日益增长的多样化回收服务需求，解决了多服务方式、多规模的回收连锁店选址优化问题。构建了建设与服务成本最小化和客户满意度最大化的回收连锁店双目标选址模型，并针对模型的具体特征，将交叉与变异算子和精英保留策略等与基本蘑菇繁殖算法相结合，设计了改进的蘑菇繁殖算法对模型求解。通过对某电子产品回收连锁店的选址优化实例，确定其服务方式和选址的数量、位置及规模。验证了模型的有效性和算法的可行性。同时，不同的服务方式及规模选择，对回收连锁店的选址有显著影响，企业相关决策者可通过合理提供不同服务来提升利润。     

基于NSGA-Ⅱ的老旧小区改造方案优选

老旧小区改造是改善民生的重要举措。“怎么改”是改造过程中利益相关者关注的重点问题之一。在确定改造内容之后,由于各改造内容的工艺、功能、材料、品牌等不同,改造方案选择基数大,不同改造方案对应的改造工期、成本、质量等评价目标也各不相同,科学优选改造方案是实现预期改造目标的重要工作。以改造方案的工期、成本、质量为目标,建立多目标优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法进行求解,得到较好的Pareto前沿,为决策者选择老旧小区改造方案提供依据。结果表明：该方法进行方案优选能够提高方案寻优效率,所得方案更具说服力、科学性。     

基于路径灵活性的两阶段开放式低碳选址—路径问题

为缓解城市交通拥堵日益严重与物流配送量逐年上升的矛盾,利用城市配送客户多、范围广、路径可替代性强的特点,基于传统两阶段开放式选址-路径问题(2E-OLRP)模型,在总成本中考虑燃油消耗和CO_2排放,在路线规划中考虑路径选择的灵活性,提出一种基于路径灵活性的两阶段开放式低碳选址-路径问题模型(2E-OLCLRP-WF),并利用CPLEX进行求解。在相同案例情形下,利用Dijkstra算法和CPLEX求解考虑燃油消耗和CO_2排放成本的2E-OLRP模型(即2E-OLCLRP模型),并将两种模型的结果进行对比分析。结果表明:与2E-OLCLRP模型相比,2E-OLCLRP-WF模型能节约总成本0.20%,其中,节约运输成本5.86%,减少CO_2排放5.98%。因此,为节约总成本并减少CO_2排放,物流企业在城市网络配送中应适当考虑路径灵活性。以上研究结果可为城市物流配送规划决策提供参考。     

考虑碳排放的农产品多级冷链物流网络均衡模型研究

构建由农业合作社、批发商以及零售商构成的三级农产品冷链物流网络,分别研究不考虑碳排放、考虑碳排放两种情形下农产品物流网络系统的均衡问题.并在考虑碳排放的情形下,对零售商订货次数、碳排放成本进行参数分析.研究表明:考虑碳排放后,系统销售给外部需求市场的农产品数量上升,价格也上升,从而系统整体利润也明显增长;当零售商增加订货批次时,应该设法增加对外部需求市场产品交易量而非提高产品价格来维持系统整体利润,而若碳排放成本增加,则应该提高产品价格.     

资源循环助推碳中和的路径

 再生资源的循环利用是实现可持续发展和碳中和目标的强大支撑。为了定量评估再生资源循环利用的碳减排潜力，基于物质流分析和生命周期评价方法，核算了大宗物质资源，主要包括水泥、沙子、碎石、砖块、石灰、玻璃、橡胶、木材、塑料、沥青、钢铁、铝和铜等的循环利用潜力，特别对“高耗能、高排放、高产量”的钢铁和水泥行业的碳减排路径和碳中和潜力进行了梳理和分析。测算结果表明，大宗物质资源的需求量将在2022—2025年达峰后持续减少，2030年后物质资源报废量将逐年增加，并于2060年达到约54.6亿t/a，建筑垃圾的比例高达90%且集中在东南沿海省份； 2019—2060年，大宗物质资源需求量的减少导致了碳排放的持续降低，若协同资源高效循环策略，2060年碳排放量将下降至4.3亿t/a，比2018年排放水平低77%。其中，废金属尤其是废钢铁的循环利用碳减排潜力最大，若在2060年将废钢铁的循环利用率提高至90%以上，碳减排量将达到4.4亿t/a，比2018年碳排放量降低90%。相比之下，水泥由于回收处理技术和产品回收价值的限制，仅能通过提高资源使用效率和延长产品使用寿命等策略达到碳减排效果。最后，阐述了“十四五”时期作为推动再生资源循环利用的关键期和窗口期需要部署的资源循环政策、模式和技术等，为助力碳中和目标的实现提供重要支撑。     

可循环快递箱逆向物流网络选址规划

如今,部分电商企业为了减少大量快递包装带来的污染浪费问题,相继推出了可循环利用的快递箱。但是,循环箱虽然环保,逆向物流过程却十分复杂,不仅回收成本高且回收率低。为了解决这些问题,文中提出企业自营物流回收模式,自营物流企业通过建立回收点和再制造中心,对循环箱进行回收、处理、再利用的逆向物流过程。以回收网络总成本最低为目标函数,建立混合整数规划模型,并采用cplex软件求解算例。结果表明,在备选回收点中选择2、3、5号点,再制造中心选择3、5号点达到逆向物流网络成本最低,证明该模型适用于拥有自营物流的企业解决快递箱逆向物流过程的选址规划问题。