成对自动堆垛起重机在集装箱码头中的实时调度研究

【目的】通过对成对自动堆垛起重机在堆场调度问题的研究,为自动化集装箱码头中的运输问题的解决提供理论依据。【方法】针对成对自动堆垛起重机,建立了以最小化外集卡和船舶延时为目标函数的不对称的多旅行商模型,引入了接力、缓冲、干扰等关键约束,并利用并行实时调度策略对多组情景进行案例研究分析。【结果】模型设立了多个缓冲区以及使用接力作业,结果表明这些对减少外集卡和自动引导小车的等待时间,从而提高作业效率有着重要作用。【结论】设主缓冲区以及接力区可以减少作业延时,并且在海侧作业量较多时,增加缓冲区的容量可以更有效地增加作业效率。     

自动化集装箱码头同轨双堆垛起重机交接缓冲贝位优化

在自动化集装箱码头中,堆场作业效率是评估码头整体运作效率的重要指标.为了提高堆场作业效率,采用同轨双堆垛起重机以借助缓冲贝位同时存储和取回集装箱,其中主堆垛起重机将集装箱堆叠在缓冲贝位,协作起重机将其运送到目标贝位.缓冲贝位的设置能规避双堆垛起重机之间的移动冲突,将冲突转移到缓冲贝位上.制定了一个安全时间间隔以避免双堆垛起重机在缓冲贝位上发生碰撞,以最小化任务完成时间为目标,构建了一个混合整数规划模型决策缓冲区位置和作业最优序列.设计算例和数据集,研究安全时间间隔、起重机移动速度、小车处理时间的敏感性,起重机不借助缓冲贝位和借助缓冲贝位完成任务对任务完工时间的影响以及最优缓冲贝位发生变化对任务完工时间的影响.实验证明,安全时间间隔、起重机移动速度、小车处理时间会影响任务完成时间和缓冲贝位;相较于不借助缓冲贝位完成任务的情况,借助最优缓冲贝位完成任务可以减少11.38%的完工时间;而与最差缓冲贝位相比,最优缓冲贝位可以减少49.40%的任务完工时间.     

差分进化算法求解自动堆垛起重机调度问题

[目的]研究了自动化码头双自动堆垛起重机(Automatic stacking crane,ASC)调度问题,为了提高堆场的作业效率,考虑ASC作业过程中的干扰和冲突,以极小化所有作业的总完工时间为目标,建立自动化码头双ASC调度问题的混合整数规划模型.[方法]通过CPLEX求解器对模型进行求解.为了解决中等规模问题,设计了基于任务编码的离散差分进化算法进行求解,并把求解结果与遗传算法求解结果进行对比分析.[结果]所设计的离散差分进化算法能够在要求的时间内解决自动化码头双ASC调度问题;[结论]相较于遗传算法,本文提出的算法寻优能力更强.     

快递服务中的取件路线研究

对快递企业来说,只有在规定时间内取走客户需要快递的物品才能保证物品的快速运送,而取件作业的效率和取件路线的选择息息相关,因此为运务员设计一条恰当的取件路线至关重要。本文分析了在划分运务员责任区的情况下,责任区内顾客需求呈随机分布情形下的取件路线规划问题,建立了相应的数学模型:MinxP{T(x)>D},s.t.1)∑nj=1xij=1(i=1,2,…,n);2)∑ni=1xij=1(j=1,2,…,n);3)∑i∈S∑j∈Sxij ≤|S|-1, S {1,2,…,n};4)xij ∈{0,1}(i,j=1,2,…,n),并提出一种自适应遗传算法对该问题进行求解。最后,本文针对重庆某快递企业的一个运务员责任区进行了线路规划。结果表明,算法避免了早熟收敛,具有较强的全局寻优能力,所规划的线路提高了运务员的取件效率,使得运务员在绝大多数情况下都能在规定时间内返回服务中心。
     

线性约束多项式整数规划问题的全局最优性条件

【目的】带有线性等式约束的多项式整数规划问题有着广泛地实际应用,而且是NP-难问题。全局最优性条件作为理论研究是对全局最优解进行刻画,同时也是设计算法的重要依据。【方法】利用罚函数方法对此进行讨论,并用数值例子进行验证。【结果】给出了一类带有线性等式约束的多项式整数规划问题的全局最优性条件,包括充分性条件和必要性条件。【结论】通过所给的数值例子说明可以利用所给的全局最优性条件来判断一个给定的点是否是全局极小点。
     

成对鲫游泳行为与标准代谢率的关系

【目的】考察成对鲫(Carassius auratus)幼鱼的游泳行为与标准代谢率(Standard metabolic rate,SMR)的关系。【方法】在(25±0.5)℃条件下测定60尾鲫幼鱼的SMR并筛选出20尾高SMR个体和20尾低SMR个体,再将1尾高SMR和1尾低SMR个体进行随机组对,在行为观察装置中分别测定单尾鱼(两水箱中间有隔板)和成对鱼(两水箱中间无隔板,可见对方)在危险区域和安全区域的运动时间及频率、进入食物环1倍体长范围频率以及高SMR个体与低SMR个体相互追随的时间。测定工作进行两次,分别称为测定Ⅰ和测定Ⅱ。【结果】1)成对实验鱼之间的好斗频率与SMR个体差异不相关,不论是低SMR个体追随高SMR个体,还是高SMR个体追随低SMR个体,追随时间也均与SMR个体差异不相关。2)在实验水箱中间有隔板条件下,实验鱼不仅在安全区域的停留时间比明显高于在危险区域的停留时间比,而且静止时间比明显大于运动时间比,但取走隔板后实验鱼在两区域的停留时间比无明显差异,并且运动时间比大于静止时间比。3)不论中间有无隔板,单尾鱼于测定Ⅰ时在危险区域停留时间比、安全区域停留时间比、运动时间比及进入1倍体长范围食物环频率均与在测定Ⅱ时获得的对应指标呈正相关关系;除进入1倍体长范围食物环频率外,单尾鱼在中间有隔板的游泳行为特征数据与中间无隔板的游泳行为特征数据均呈正相关关系。【结论】SMR可能不是成对鲫幼鱼游泳行为中领导者的重要特质,但两者的视觉信息交流可改变两者的游泳行为特征,并且鲫幼鱼在不同实验条件下的游泳行为特征保持较高的重复性。
     

重庆农民旅游行为研究

运用问卷法和访谈法等实地调研方法,主要从收入对农民旅游行为的影响这一角度,对重庆地域的6个区县8个镇的13个行政村的农民旅游行为作了实证研究。研究结果表明:重庆农民的旅游认知渠道和旅游动机多样,且旅游需求旺盛;农民旅游消费行为层次分明,出游方式多样,旅游地多为重庆市内,对旅游的住宿要求不高,旅游消费比较理性,单次旅游消费总额及各消费段比例较为均衡,花费最贵的项目为餐饮住宿,其次为交通费用;农民的个人经济收入对旅游行为有着极大的影响,具体表现在农民群体的收入越高,旅游动机越是复杂,旅游消费层次也越高。研究呈现出的农民旅游的行为特征,为重庆农民旅游市场的开发和完善提供了依据。
     

干涉存在下自动化集装箱码头穿越式双起重机同步调度优化

针对穿越式双起重机作业过程中的干涉问题,分析并界定干涉的存在形式,以最小化任务完成时间为目标,建立穿越式双起重机同步调度下的混合整数规划模型,确定装卸任务的分配与每台起重机的作业序列.用状态转移函数描述起重机的作业过程,提出基于任务优先级的随机键遗传算法,求解所提出的优化问题.根据现实自动化集装箱码头的特征参数,设计不同规模的算例并进行计算实验.实验结果表明,模型满足同步调度的约束条件,所得的解均为无冲突调度,验证了模型的有效性.算法求解结果显示,所得结果能够规避干涉实现同步调度,验证了算法的合理性与有效性.此外,所提算法具有良好的求解性能,能够提升穿越式双起重机同步调度问题的求解速度.     

有公共交货期的单机分批排序问题

【目的】单机分批排序问题有着广泛的应用背景,很多问题是NP-困难的。有公共交货期的单机分批排序问题是一个非常重要的研究方向。【方法】利用组合最优化的方法,研究工件有公共交货期的最小化误工工件个数和总延误的单机分批排序问题。【结果】对于最小化误工工件个数问题提出了一个多项式时间算法,对于最小化总延误提出了一个伪多项式时间的动态规划算法。【结论】对于其他有公共交货期的分批排序问题的研究提供了重要的研究方法。
     

改进Canny算子在工业影像清晰度评价中的应用研究

【目的】为了实现不同离焦和正焦图片边缘检测中高低阈值的自适应确定。【方法】提出一种基于改进Canny算子的自动对焦清晰度评价函数。该函数利用传统Canny边缘检测算子的运算迅速、抗噪性强和精度高的特点,将模糊熵应用于Canny算子高低阈值的自适应确定,并用图像边缘点的模糊熵和作为图像清晰度评价值。【结果】在工业影像测量自动对焦系统中,算法的有效性得到了验证。【结论】试验结果表明,清晰度评价函数在满足单峰性和无偏性的前提下,具有较高的实时性,以及对环境较强的适应性,能够满足工业测量系统中对自动对焦的需求。
     

港口集装箱码头轮胎式龙门吊优化调度研究

随着贸易全球化的到来,集装箱运输业飞速发展,港口集装箱码头受到越来越多的重视。轮胎式龙门吊体积大,作业效率低,该环节 已经成为码头作业的瓶颈。提出了轮胎式龙门吊优化调度混合整数规划模型,研究了定量作业条件下的龙门吊优化调度问题,通过实际案例分 析为码头管理者提供决策支持。     

集装箱码头集卡与岸桥协调调度优化

在同时装卸集装箱作业的情况下,考虑了集装箱卡车的运输时间和岸桥的作业时间,建立基于时间最少的优化模型.利用进化计算的特点,设计求解此优化模型的进化算法,进行了数值仿真试验,在合理时间内获得了最优数值结果.此模型和方法为码头集卡线路优化问题提供了决策支持.     

供应链排序中的外包问题 (运筹学与控制论)

为了更好地将供应链排序和现实生活结合以体现其应用价值,文章研究了一类可以外包的供应链排序模型。外包即指为了提升效率,节省总费用,而采取将工件由其它制造商代替加工的现象。所有的工件均可以在制造商内部加工也可以进行外包加工,外包工件加工完成后必须分批运回制造商才算完工。所研究的模型中有一个制造商和一个外包商,制造商的加工环境为m台平行机,外包商为单台机器。因此在模型中要考虑外包费用、运输延迟以及运输费用,所要做的就是确定外包工件以及工件的加工顺序和外包工件的配送顺序。对于该问题,本文主要研究了目标函数分别为总完工时间、最大延迟以及误工总数的情形;分析了问题的复杂性,运用动态规划的技巧给出了最优算法且分析了算法的时间复杂性。     

排序论基本概念综述 (运筹学与控制论)

第二次世界大战期间运筹学(Operations research)兴起,首次把运作(Operation)作为研究对象。研究运作的时间安排又促成排序(Scheduling)概念的建立和研究的开展。经过50多年的发展,国内排序术语正在逐步走向统一,这是学科正在成熟的标志,也是学术交流的需要。王元院士等于2010年8月编辑出版的《数学大辞典》是一部综合性的数学大辞典,目前正在修订出版第2版。中国运筹学会排序专业委员会(排序分会)组织34位专家执笔和审阅了39条排序论最基本的概念,供入选《数学大辞典》第2版用。本文综述了这39条排序论最基本的概念,旨在征求意见,为以后编辑出版完整的《排序论辞典》奠定基础。     

GSM无线接入终端的设计

GSM无线接入技术是采用数字蜂窝技术为用户提供电信业务的技术,其特点是经济、能迅速提供业务、灵活可变、容量大和安全可靠.本文是基于台湾义隆EM78系列单片机和GSM接收模块的硬件电路,采用先进的软件算法,设计了一种GSM无线接入终端(GFRA)设备.它主要由电源电路、通话及控制电路、键盘及检测电路、MCU控制模块、显示及控制电路、存储器和GSM模块等电路组成.电源电路对整个系统进行供电;键盘及检测电路是完成电话号码及相关信息的输入;MCU控制模块完成通信的相关控制;存储器完成对拨号及来电信息的存贮;显示及控制电路主要完成来拨号及来电信息、信号强弱等信息的显示.实验证实了该设计的可行性和有效性,对解决我国偏远山区布线困难的通信问题有工程参考意义.     

排序论中工件和机器的对偶性 (运筹学与控制论)

提出排序问题中工件和机器的对等性,定义排序问题的对等排序,列举单台机器排序问题和多台机器自由作业排序问题的对等排序;在此基础上,把工件和机器看成是对偶的双方,研究这两者的对偶性,进而提出排序问题的对偶排序;研究排序问题与其对偶排序之间的关系——对偶关系,可能是排序论研究的新方向。     

两个多重目标排序问题的多项式时间算法 （运筹学与控制论）

多目标排序是排序论的一个重要分支,在解决经济、管理、工程、军事、社会等领域出现的复杂问题中起着越来越重要的作用。本文研究以误工个数∑Uj为第1目标,∑wjCj或者∑wjTj为第2目标的多重目标排序问题,分别给出了这两个问题在不误工工件集不改变下工件加工时间和权重满足反一致性条件(pi≤pjwi≥wj)时复杂性为O(nlogn)的多项式时间算法:对于排序问题1│(pi≤pj)(wi≥wj)│(∑wjCj/E),选取排序最后一个工件k满足条件:pk/wk=max{pi/wi│i∈M∪L};对于排序问题1│(pi≤pj)(wi≥wj)│(∑wjTj/E),选取排序最后一个工件k满足:1)若M为空集,pk/wk=max{pi/wi│i∈L};2)若M非空,任意选取k∈M。其中L是误工工件集,M是放在最后不误工的工件的集合。最后,证明了这两个算法可以得到相应问题的最优解。     

带有释放时间的半连续型批处理机调度问题(运筹学与控制论)

半连续批处理机调度问题,是从钢铁工业加热炉对管坯的加热过程中提炼出来的。工件按批加工,同一批中工件的加工时间等于此批中工件的最大加工时间,且工件必须按周期一个紧挨着一个进入、离开处理机。批处理机的容量为C,即最多可同时加工C个工件,批的容量为批中工件的个数,批的处理时间与批中工件的加工时间、批处理的容量和批的容量有关。本文研究释放时间与加工时间一致时,对于目标函数为最大完工时间问题,即时间表长问题,分析其最优解的性质,从而将问题转化为工件按释放时间非减顺序排列后,对工件进行分批,使得最大完工时间最小。在此基础上给出了一个复杂性为O(n2)的动态规划算法,证明了这个算法的最优性,并用数值例子进一步说明了算法的计算过程。     

基于混合遗传禁忌的多目标柔性作业车间调度

针对多目标柔性作业车间调度问题(Flexible job-shop scheduling problem,FJSP),提出了一种结合遗传算法和禁忌算法求解FJSP的调度算法。首先,定义了FJSP问题模型,然后提出采用改进的遗传算法对其进行求解,采用双链进行染色体编码和NEH方法获得初始解,并提出了自适应的选择策略、混合交叉策略和复合变异策略以实现个体保优和更新,当遗传算法陷入局部最优解时,采用禁忌算法跳出局部最优,以实现全局最优解的获取。仿真实验证明文中的方法能有效地解决FJSP问题,获得全局最优解,且与其他方法相比,文中方法具有收敛速度快和求解效率高的优势。     

不确定环境下可再制造零件加工车间调度

【目的】可再制造零件的质量状况、加工时间以及交货期的不确定性使得调度过程十分复杂,如何在不确定环境下对可再制造零件加工车间进行合理地调度与优化意义重大。【方法】首先采用模糊聚类分析法对可再制造零件进行质量等级划分,以减少调度过程中不确定因素的影响,然后对不确定环境下可再制造零件加工车间调度问题进行建模,并采用多层编码遗传算法进行求解。【结果】通过算例验证了模型的正确性,并且得到:1)对可再制造零件进行质量等级划分后可以明显地减少调度过程中不确定因素的干扰。2)决策者对最大完工时间和加工成本的重视程度会影响调度方案的选择,决策者应根据自身关注的重点来选择合适的调度方案,得到相对协调的结果。【结论】综合考虑可再制造零件加工车间存在的不确定性更加符合实际情况,可以为解决不确定环境下可再制造零件加工车间调度问题提供一种新思路。