机型指派与飞机路线一体化建模及算法研究

通常航班计划都是分阶段完成的,即航班时刻表→机型指派→飞机排班→机组排班,每一个问题都相对独立的建模并求解;这样通常无法得到全局最优解甚或无解,对后续问题求解造成很大困难。为了克服这种困难及改善航班计划的次优性,本文将机型指派、飞机路线问题综合考虑,建立多机型的一体化飞机排班多商品网络流模型。为实现模型的有效求解,本文提出了基于约束编程的动态列生成算法;即用约束编程快速求解航班连线（航班串）并计算各航班串简约成本,动态选择列集并与限制主问题进行迭代。最后,利用国内某航空公司干线航班网络实际数据验证模型和算法的有效性,并与航空公司实际排班和分阶段优化情况进行比较研究。     

基于约束人力资源配置系统的设计与实现

由于传统的人工排班模式难以完成满足约束条件的人力资源合理配置,为此,针对国内客服中心全职话务员、班组管理和轮班与连续班规则的特点,设计并实现了基于约束的人力资源配置系统。该系统经过话务员和班组定义、规则设置、话务量预测、话务员需求计算、执行排班5个步骤,完成人力资源的动态配置。其中话务量预测采用周期模型和近邻算法相结合的方法,能够更好地区分工作日和非工作日,提高了预测精度;排班算法采用基于深度优先回溯和整数规划结合的方法,达到了话务量高度拟和以及节省人力成本的目的。     

基于扇区开合的管制员排班优化

为提高管制员的利用效率和工作满意度,制定出更切合实际运行的管制员排班表,从管制工作的实际需要出发,以人员需求数量最少为目标,在符合民航局各种规章要求的基础上,建立管制员排班模型。在初始模型的基础上,又考虑了人员对工作及休息时间的个性化需求,对模型进行改进。最后以某空中交通管理局区域管制室管制员数据为例进行分析,使用LINGO求解器对模型进行求解。结果表明:与手工编制的排班时间表相比,本研究通过排班优化模型制定出的排班方案有效地减少了执勤人数,减少人员浪费,并能较为充分地满足管制员的个性化需求。     

飞行训练排班模型研究

随着近年来民航业的高速发展,对飞行员的需求日益增长,飞行训练的压力越来越大。构建飞行训练排班模型,利用优化技术实现飞行教员排班的迫切性日益显著。在考虑排班的公平性、均衡性,在满足飞行教员意愿、符合法规对飞行教员飞行时间限制的基础上,构建了飞行训练排班的多目标模型,并对该模型的求解进行了讨论。     

疫情期间的护士排班优化模型及智能算法

重大疫情突发地组织的护士较多，传统的人工护士排班耗时长，排班结果可能导致护士身体的疲惫，增加医疗的风险，且护士值班的不均匀诱发护士的消极抗疫的现象发生.建议重大疫情期间的护士排班问题归结为该文提出的5个软约束条件作为优化目标，7个硬约束条件作为约束条件的多目标规划模型.该模型能够避免护士连续上班时间过长和过于集中，尽可能不扰乱护士的生物钟，降低医疗事故发生的风险；同时还考虑了各个班型在护士之间进行均匀分配，兼顾了护士的心理健康，避免护士心里产生不满而诱发护士消极抗疫现象的发生；采用两层粒子群遗传算法求解护士排班多目标优化模型，因为粒子群算法求得的解极大可能是局部最优解，在粒子群算法中嵌入遗传算法，有利于全局寻优，极大地提高了获得全局最优解的概率.采用两层编码技术能够同时得到护士编号及其对应的排班状态，节约算法的迭代时间；将该文提出的模型及算法应用于重庆三峡中心医院护士排班的实际问题，能快速高效得出疫情期间的均衡护士排班表，提高了抗疫工作的效率，解决了长期困扰医院的护士最佳排班问题.该护士排班模型和算法也可推广到航空机组智能排班和学校智能排课方面，具有广阔的应用前景.     

基于DQN的机场地服人员动态排班研究

针对在繁忙机场的地面服务人员动态排班问题,提出一种基于深度Q网络(DQN)的排班方法．首先以最大化任务执行率和最小化员工工作时间作为目标,建立了优化模型;然后根据目标提出了两种不同的排班方法,进而采用DQN算法,根据生成的航班动态数据,提取6个状态特征作为网络的输入,并拟定合适的奖励机制,使得训练后的模型能够动态地选择最好的分配方法,最终对模型进行求解．将该方法应用在连续7 d的实际排班中,实验结果表明：与人工排班结果相比,该方法平均每天的任务完成数增加了0.43个,员工的总工作时长减少了53 min,DQN的排班结果具有明显优势,提高了机场地面服务的工作效率．     

面向时变回诊患者需求的急诊周排班研究

针对急诊科医生的柔性排班问题,基于排队论和流平衡模型,提出一种已知医生排班情况下估计时变、带回流客流系统中患者等待队长的方法;考虑医生排班的实际约束,建立一个混合整数规划模型,并设计禁忌搜索算法求解该问题.数值实验显示,所提评估方法能够有效近似患者队长,且所提算法求解得到的排班能够有效减少患者的总等待队长.     

风电场运行状况分析及优化

本文通过各种指标的模型和排班问题的数学规划模型建立,对风能资源及其利用情况进行评估,制定了维修人员的排班方案与风机维护计划。为评估风能资源及其利用情况,建立年平均风速、平均功率和风功率密度,风能利用率模型;采用容量系数法,根据风速和实际输出功率数据,模拟出风力机输出特性分段函数。     

基于成本最小的公交人员排班优化模型

为了优化公交人员排班问题,提高公交公司的运营效率和资源利用率,以车辆行车计划为基础、公交公司运营成本最小为目标,构建了公交人员排班问题理论模型,并利用遗传算法和LINGO优化软件分别进行实例求解。算例分析表明,该模型具有可行性和合理性。     

自由度分析在求解三维几何约束系统中的应用

在充分研究了二维几何约束模型中自由度分析技术的基础上,采用几何推理的方法,给出了一种三维几何约束模型求解系统的自由度分析算法,并将此算法的整个运行过程归纳为活动分析、场所分析两个技术过程的实现。给实际求解三维几何约束模型提供了一种方案,尤其解决了模型处于过约束状态和欠约束状态时的求解问题。     

含时间窗的司售员调度模型及多邻域结构设计

形式化定义了司售员调度中的关键因素:车辆运营工作、调度方案、劳动法规和调度目标,建立了一个能够准确反映实际问题的模型.设计出能够有效处理时间窗的多邻域结构,为应用基于邻域搜索的各种算法求解该模型奠定了基础.最后将其应用于基于禁忌搜索的构造式方法——启发式自动司售员调度(HACS)中.实验表明:应用该模型及多领域结构改进了HACS,有效解决了含时间窗的司售员调度问题并得到更优解,对大规模问题,解的改进更加明显.     

大型项目中的支付调度问题

在大规模复杂的项目投资和调度方面，对如何在满足项目的预定目标下使净现值达到最大的问题，首先引入AoA网络并建立一个具有线性约束和非凹目标函数的支付调度问题的数学模型；然后证明问题可以变换为等价的线性规划问题；最后给出了模型的有效求解方法和经济上的解释，并附以一个具体的例子。     

基于交替迭代遗传算法的多级车间生产计划与调度的集成优化

为了提高多级生产系统的运作效率,研究了一类多周期的多级车间生产计划与调度的集成优化问题,该生产系统由一级混批Job-shop车间和一级混流装配车间串联而成.首先建立了该类集成优化问题的混合整数规划模型,该模型从上下游生产车间的需求关系出发,综合考虑上下游车间的物料平衡、设备负荷以及开工位置等约束条件,同时满足优化上下游生产线的费用目标.然后提出了一种交替式混合遗传协调优化算法求解该集成优化问题,其主要思想是给定计划用一种混合遗传算法求调度,反过来给定已求调度用另一种混合遗传算法求取新计划,如此不断交替使用2种混合遗传算法实现计划与调度的同时优化.仿真结果证明了该方法的可行性和有效性.     

轧钢切断阶段动态HFS调度模型和LR算法研究

以钢管生产为背景,在分析钢管切割工艺的基础上,提炼出第一阶段具有批处理特征的动态HFS调度问题,建立了数学规划模型,目标是最小化所有工件的加权完成时间.针对该模型,构造了改进的拉格朗日松弛算法(lagrangian relaxation,LR)的求解过程,设计了求解批级子问题的动态规划算法和构造可行解的启发式算法.     

高校课程调度系统的研究与实现

课程调度是高校教务管理的重要工作，是学校日常教学、资源合理使用的关键一环。当学校规模较小时，排课的数据量和约束条件较少，人工排课的方法尚可适用，但是随着学校规模的不断扩大，人工排课的效率和资源协调能力已经难以满足要求。文中借鉴一种需求资源矩阵的算法，对其进行了改进，并以此算法为核心，设计并实现了一个适合多校区、资源冗余较少、约束条件较多的课程调度系统，较好地解决了高校的课程调度问题。     

多设计任务调度的非合作博弈研究

从客户竞争需求的角度出发，以提交的设计任务各自的设计时间最短为调度目标，采用博弈理论，提出并构建了一种面向多设计任务的非合作博弈调度模型．在该调度模型中，设计任务被映射为博弈模型的局中人，与设计子任务集对应的可选设计节点映射为各设计任务的可行方案集，各设计任务的设计完成时间的倒数映射为收益函数，将多设计任务的调度转化为多设计任务调度模型的Nash均衡点来求解问题，并采用遗传算法进行了解算．同时，以6个设计任务验证了该任务调度模型及算法的可行性，为解决多设计任务调度问题提供了一种新的思路．     

耦合投资-风险目标的水电工程进度模糊综合优化

综合考虑利率和物价上涨因素对水电工程总投资的影响,建立了耦合投资一工期风险目标的进度综合优化模型．为了公度投资和工期风险对决策目标的模糊效用,提出了基于Vague集的工程进度模糊综合优化方法,并采用遗传算法对这一整数型非线性多目标优化问题进行求解．针对某水电工程开展实例研究,给出了最佳进度安排下的工程总投资、利息、物价上涨准备金、工程完工风险及相应的资金流曲线．本文方法可为水电工程进度优化与决策提供一条新的有效途径．     

基于遗传算法的柔性调度系统模型及其应用

以一个车间作业调度问题为例，探讨了一种借助遗传算法优化调度系统的模型。模型中考虑了基于工序的调度编码和遗传操作改进，以及在适应度函数中如何加入柔性处理等问题。实例模型计算结果表明了该模型的优越性。     

具有窗口交货期的单机E/T调度问题

工件完成时间与交货期差的绝对值加权和最小化单机调度是典型的E／T(Earliness／Tardiness)的调度模型，是NP-hard问题．然而，当工件权值与加工时间成正比时，LPT(Largest Processing Time)工件调度最优．本讨论了上述问题具有窗口交货期且工件权值与加工时间成正比的情形，结果表明LPT工件调度仍然最优．