基于收益-风险双目标规划的随机能力扩张模型

能力扩张问题是指在不同计划期,根据不断增长的市场需求,调整生产能力,使产能与需求合适匹配以寻求企业盈利的最佳表现.能力扩张涉及长期的产能投资,是生产领域的战略决策问题.当面对不确定需求时,这一决策任务变得十分复杂,需要从回报与风险两个角度评估能力扩张方案的性能.本文基于Scenario树描述多阶段的随机需求,从而建立随机环境下能力扩张问题的Scenario决策模型.其中考虑两个决策目标:最大化利润和最小化期望下方风险,因而形成了一个双目标规划问题.为求解该问题,基于二进制粒子群优化技术,提出了双目标优化的粒子群算法.算例表明该算法可以得到近似Pareto前沿,且能揭示利润与风险的同向变化关系.     

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.     

基于混合遗传算法的FMS优化配置及其工艺路线规划

针对基于CQN模型的FMS优化配置问题提出了一种混合遗传算法,充分利用CQN模型中生产量函数和成本函数的单调性,设计了最大产量-成本梯度算子来引导新一代种群从不可行域进入可行域.同时,在求解相应的工艺路线规划问题的遗传算法中引入了具有启发式规则的余量随机分配算子,可以将超过约束条件的余量随机分配到个体中去,并通过按照一定规则的调整而保证所有个体的可行性.这样,一方面实现了利用遗传算法求解FMS配置的约束优化问题,另一方面加强了遗传算法的局部搜索能力.算例证明该算法的求解质量好于目前该领域常用的隐枚举算法.     

基于种族优生的进化规划用于混合非线性整数规划

混合非线性整数规划是在许多工程应用中经常遇到的重要问题。本文提出一种基于种族优生的进化规划算法用于求解混合非线性整数规划。一方面，该算法基于多种群并且每一代都选择各种群的最优秀个体作为下一代的种群祖先。另一方面，该算法的进化步长、种群规模和处理约束条件时所取的参数在进化过程中是动态变化的。实验表明该方法求解混合非线性整数规划问题的仿真结果优于现有的研究成果(GA，ES，SA)。     

求解双层CARP优化问题的知识型遗传算法

双层CARP优化问题首先考虑物流系统的宏观配置问题,然后考虑相关服务的完成问题. 提出了一种求解双层CARP优化问题的知识型遗传算法：采用两种扩展启发式方法来辅助生成初始种群;基于算子绩效知识为每次选择、交叉和变异操作选择合适的操作算子;基于弧段顺序知识为每次交叉和变异操作选择合适的断点位置;采用局部替换程序不断向当前种群中注入新个体. 实验结果表明,知识型遗传算法在优化性能方面优于其他几种方法.     

约束规划求解集装箱装卸系统集成调度问题

集装箱码头装卸系统中的岸桥、集卡和场桥的集成调度问题本质上是有阻塞、准备时间可分离并且依赖操作顺序的三阶段混合流水车间调度问题,现有文献多采用启发式算法求解该问题.本文先建立了一个紧凑的混合整数规划模型,然后从约束规划的角度建模求解该问题,提出了一个约束规划模型,以区间变量作为决策变量,并采用"扩展操作任务"的概念来定义区间决策变量以提升求解效率.为了展示约束规划的建模灵活性,还扩展了模型以考虑机器效率不同的因素.数值实验显示约束规划模型能够在很短的时间内对大规模算例求出高质量的解.     

带分段仓储能力决策的动态批量优化问题研究

本文考虑一个单一产品仓储能力决策和库存决策的动态批量集成优化问题.在这个模型中,长度为T个周期的计划期被划分成连续的若干段,每段初需制定该段的仓储能力决策,同一段中各期的期末库存水平均受限于该段仓储能力.假设每段仓储能力费用为仓储能力的非减函数,各期的产品订货费用为固定费用,库存保管费用是一个期末库存量的线性函数.利用分解技术和几何技术,本文开发一个计算复杂度为O(T~3)的动态规划算法.计算测试显示,该算法与求解混合整数规划(MIP)的商业软件相比,在计算时间上具有明显的优势.     

考虑BOM的FMS生产线能力规划问题

针对印刷装配板(Printed Wiring Board, PWB)的制造过程,建立了一个基于多种需求状态的多计划期多种产品类的能力规划模型.该模型考虑了机器的柔性、产品类的BOM(Bill of Materials)约束(物料需求约束)以及进行生产能力调整的风险.考虑该模型是一个大规模的混和整数规划问题,无法用一般的数学软件直接进行求解,提出了一种求解近似最优解的方法,首先应用启发式算法减少装配线能力调整决策变量的搜索空间,然后应用遗传算法进行搜索.最后通过实例分析验证了该方法的可行性及其在管理学上的意义.     

废弃物收运网络周期性选址-路径问题多目标优化模型及算法

废弃物处理设施是典型的"Semi-desirable"设施, 其选址相关的决策需要考虑成本、负效应等多个相互冲突的目标. 废弃物中转站的选址和路径优化是一类周期性选址-路径问题(PLRP), 目前缺乏对这类问题的多目标优化的研究. 以多目标城市废弃物收运网络周期性选址-路径问题为研究对象, 提出基于扩散距离的负效应测度方法; 建立考虑负效应和成本的双目标混合整数规划模型; 设计DRECWA-LS算法, 结合启发式优化策略, 求解收运计划对应的周期性选址-路径问题, 并采用扩展邻域搜索策略的多目标进化算法实现对可行收运计划的深度搜索, 同步求解收运计划、中转站选址-分配及车辆路径三个问题. 算例结果显示: 算法能成功求解较大规模问题, 具有较高的求解质量和运算效率.     

随机能力规划的Scenario模型及其决策风险分析

为研究随机环境下的生产能力扩张问题,采用Scenario方法,建立了市场需求量和产品价格为随机变量的多计划期能力规划决策模型.其中考虑了两种情况：一是能力投资方案不随市场需求的随机实现而变化的预报型模型,二是投资方案可以跟踪市场需求随机实现的适应型模型. 算例研究比较了这两种模型的决策效果.进一步,使用下方风险分析,探讨了随机能力扩张的投资决策风险,建立了考虑期望收益风险的预报型能力规划决策模型.该模型在随机规划中加入了一个期望下方风险约束,以反映决策者的风险偏好,基于算例讨论了考虑风险和不考虑风险时的决策差异.     

Collaborative supply chain planning under dynamic lot sizing costs with capacity decision

Studies show that supply chain cooperation improves supply chain performance. However, it remains a challenge to develop and implement the realistic supply chain cooperation scheme. We investigate a two-echelon supply chain planning problem with capacity acquisition decision under asymmetric cost and demand information. A simple negotiation-based coordination mechanism is developed to synchronize production/order strategies of a supplier and a buyer. The coordination scheme shows how the supplier and the buyer modify their production and order policy in order to find a joint economic lot sizing plan, which saves the overall supply chain cost. The allocation of the cooperation benefit is determined by negotiation. Due to the complexity of the multiple periods, multiple level supply chain lot sizing with capacity decision, a heuristic algorithm is developed to find coordination solutions. Finally, the results of the numerical study indicate the performance of supply chain coordination scheme.     

最优信号控制条件下城市交通离散网络设计问题的备用能力模型

将备用能力的概念与城市交通离散网络设计问题结合在一起,一方面通过对路口的信号进行最佳设置使交通网络可以容纳最大的交通需求量;另一方面,通过在交通网络中添加新的路段来提高整个交通网络的通行能力.给出了最优信号控制条件下城市交通离散网络设计问题备用能力的优化模型及其启发式求解算法.最后,通过一个简单的算例,说明该算法是可行并且有效的.     

关键基础设施防护主从对策模型及其求解算法

针对基础服务设施系统的优化防护策略制定问题，将系统抽象成由服务设施、 需求点及连接弧构成的一般性网络. 应用对策论中的主从对策理论思想，描述系统防护计划制定者与攻击者在决策时相互制约的关系，并考虑设施容量限制这一现实因素对问题的影响，提出带容限的“防护-中断-再分配”三层主从对策模型. 通过设计“大需求量优先-就近服务”的启发式分配策略化简模型，使其转换为双层混合整数线性规划，进而采用一种二叉树搜索算法对模型进行求解. 实验表明，该启发式策略在绝大多数情况下均能以很小误差逼近最优分配. 由模型给出的优化防护策略可大幅减低系统遭受破坏后的运行成本，当防护资源投入达一定量时，能有效避免系统陷入非正常运行状态. 通过对模型及模型解的分析，可有助于真实大型复杂基础设施服务系统关键部位的识别及防护策略制定.     

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.     

随机活动工期下基于总不确定成本的项目前摄性调度与反应性调度集成优化

从成本经济角度研究活动工期随机中断下前摄性调度与反应性调度在应对不确定因素干扰中的集成优化问题,目标是最小化项目计划与实施过程的总成本.构建以总成本最优为目标的前摄性与反应性调度集成优化模型;针对模型特征设计混合变邻域随机禁忌搜索启发式算法,并在ProGen生成的算例上进行全因子测试.结果表明:基于随机属性的混合启发式...     

面向订单基于Agent的启发式产品组合生产计划研究

由于需求的不确定,很多企业在综合生产决策中渐渐采取面向定单的生产计划方式.当订单需求大于企业最大生产能力时,需要进行产品组合决策,以确定使利润最大的多产品混合生产的产量.本文针对一个面向订单生产的半离散制造型企业,结合Agent,建立了一个不依赖于特定成本和利润函数形式的基于作业流程和BOM结构的分布式生产决策模型,并给出了基于粒子群优化算法的启发式求解方法.该算法通过一维搜索调整粒子群"飞翔"的速度系数以解决寻优过程中粒子"飞出"可行域的问题,通过算例验证了求解算法的有效性.为将算法融合到所研究企业的ERP系统中,开发了试验性原型系统,并进行了模拟决策,结果表明所提出的模型和算法是可行的.     

考虑容量扩张决策的确定性库存问题研究

分析了有限时段和无限时段具有容量约束的连续时间确定性时齐库存系统的最优存储和容量扩张联合决策问题。首先证明在有容量约束的情况下等时间间隔补充策略最优。在此基础上,分别求解考虑存在固定容量扩张成本条件下的有限时段和无限时段问题的补充及容量扩张联合最优决策,并进一步分析了最优策略中各种成本之间的平衡关系。