连续设施选址:模型、方法与应用

给定度量空间和该空间中的若干顾客,设施选址为在该度量空间中确定新设施的位置使得某种目标达到最优。连续设施选址是设施选址中的一类重要问题,其中的设施可在度量空间的某连续区域上进行选址。本文对连续设施选址的模型、算法和应用方面的工作进行了综述。文章首先讨论了连续设施选址中几个重要元素,包括新设施个数、距离度量函数、目标函数;然后介绍了连续选址中的几种经典模型和拓展模型;接着概述了求解连续选址问题的常用优化方法和技术,包括共轭对偶、全局优化、不确定优化、变分不等式方法、维诺图;最后介绍了连续设施选址的重要应用并给出了研究展望。     

线状需求下的长江航道危险品应急中心选址优化

本文分析了长江航道危险品船舶对应急中心救援服务的线状需求特征,基于点状需求的设施选址模型,构建了全覆盖下的最小成本选址模型,实现了线状需求特性与最小成本的最优结合。将点状需求的设施选址研究延伸到线状需求的设施选址研究领域。并且针对模型设计了确定性规划算法和遗传算法。最后以长江航道为具体算例,对比了确定性规划算法和遗传算法对模型进行求解的效率及精度。实例表明,本文建立的基于线状需求的应急中心选址模型是符合实际的,确定性规划算法相对于遗传算法可以在更短时间内求得较稳定的最优解;遗传算法运行时间相对较长,且结果稳定性较差。     

大规模多设施Weber问题的改进Cooper算法

 多设施Weber问题（multi-source Weber problem,MWP）是设施选址中的重要模型之一,而Cooper算法是求解MWP最为常用的数值方法.Cooper算法包含选址步和分配步,两步交替进行直至达到局部最优解.本文对Cooper算法的选址步和分配步分别引入改进策略,提出改进Cooper算法：选址步中将Weiszfeld算法和adaptive Barzilai-Borwein （ABB）算法结合,提出收敛速度更快的ABB-Weiszfeld算法求解选址子问题;分配步中提出贪婪簇分割策略来处理退化设施,由此进一步提出具有更好性质的贪婪混合策略.数值实验表明本文提出的改进策略有效地提高了Cooper算法的计算效率,改进算法有着更好的数值表现.     

有容量限制的可靠性固定费用选址问题

设施网络可能面临各种失灵风险,而设施选址属于战略决策问题,短期内难以改变,因而在选址设计时需要充分考虑设施的非完全可靠性。本文针对无容量限制的可靠性固定费用选址问题进行扩展,进一步考虑设施的容量约束,基于非线性混合整数规划方法建立了一个有容量限制的可靠性固定费用选址问题优化模型。针对该模型的特点,应用线性化技术进行模型转化,并设计了一种拉格朗日松弛算法予以求解。通过多组算例分析,验证了算法的性能。算例分析结果表明设施失灵风险和设施容量对于选址决策有显著影响,因而在实际的选址决策过程中有必要充分考虑设施的失灵风险及容量约束。     

双层级医疗设施选址问题及禁忌搜索算法

分级诊疗有利于充分利用已有的医疗资源,是医疗卫生体制改革的重要内容,因而在医疗设施选址时需要考虑医疗机构的层级性。本文以两个层级的医疗设施作为选址研究对象,建立了双层级多样流的混合整数规划模型。针对该模型的特点,设计了一种基于禁忌搜索的算法确定最优选址策略。最后,以上海市某区社区卫生服务中心以及区域医疗中心为研究对象,给出相应两个层级医疗设施的选址方案,并对相关参数对选址结果的影响进行了分析。算法求解结果为有就医需求的居民提供指派,使该区域的医疗资源利用率得到了提高,医疗设施配置也更加合理均衡。     

多阶响应下军事物流配送中心可靠选址模型

为了提高战时物资配送的敏捷性和可靠性,结合军事物资配送的多阶响应过程,以部队用户对配送响应的时间约束为限制条件,以设施固定成本与期望配送成本之和为目标函数,并考虑设施未来失效的可能,建立了混合整数规划形式的军事物流配送中心可靠选址模型.结合模型的特点,采用基于时间约束的启发式算法将模型转化为可行子问题进行求解,使用仿真算例说明模型的优越性和算法的有效性.与不考虑设施失效的选址模型相比,考虑设施失效的选址方案在出现设施失效时,其应急配送成本平均增加量基本不超过设施固定成本的20％,平均最大增加量不超过25％;同一种失效情景下,考虑设施失效的选址方案的应急配送总成本也明显小于不考虑设施失效的选址方案的总成本.     

竞争环境下截流设施选址问题

研究企业新建设施时,市场上已有设施存在的情况下,使本企业总体利润最大的截流设施选址问题。在一般截留设施选址模型的基础上引入引力模型,消费者到某个设施接受服务的概率与偏离距离及设施的吸引力相关,同时设施的建设费用与设施吸引力正相关,建立非线性整数规划模型并使用贪婪算法进行求解。数值分析表明,该算法求解速度快,模型计算精度较高。     

考虑需求不确定的多级应急物流设施选址研究

为了对急物流设施选址问题进行合理的研究,建立了包含配送中心、配送点和需求点的多级应急物流网络。基于应急物资需求特点,使用三角模糊数表示应急物资需求的不确定性,同时考虑应急救援成本和应急救援时间两个目标,建立了应急物流设施选址模型。采用去模糊化方法将三角模糊数转化为确定数,利用成本和时间的单目标的最优结果将多目标转化为相对值,再对时间和成本目标进行加权处理,既消除了不同目标之间的单位及数量级差异,还可以进行动态调整。设计了遗传算法对模型进行求解,通过实际算例表明了模型和算法可以有效地解决应急物流设施选址问题。     

时间满意逐渐覆盖电动汽车充电站选址及算法

作为电动汽车配套的基础设施,电动汽车充电站的选址对电动汽车的推广有着十分重要的意义.针对电动汽车充电站选址问题,别入逐渐覆盖思想和时间满意度函数,从需求点效用最大化的角度出发,提出了基于时间满意逐渐覆盖电动汽车充电站选址模型,并运用蝙蝠算法通过MATLAB实现.实例的求解比较验证了该模型及算法在电动汽车充电站选址决策中的有效性.     

求解应急医疗设施分层递进式选址问题的改进免疫算法

针对应急医疗设施的特点,提出分层递进式选址方法,对应急医疗设施进行合理选址.首先,通过熵权法对选址所需要考虑的因素进行权重计算,并进行初步选址;其次,考虑设施点的服务容量、重大公共卫生事件下轻重症患者的治疗与转移的实际情况,建立双层级整数规划模型;再次,根据模型的具体特点,设计改进的免疫优化算法对其进行求解;最后,以湖...     

考虑应急设施中断风险与防御的可靠性选址模型研究

为提高应急设施运行的可靠性和抵御中断风险的能力, 研究中断情境下的应急设施选址-分配决策问题。扩展传统无容量限制的固定费用选址模型, 从抵御设施中断的视角和提高服务质量的视角建立选址布局网络的双目标优化模型, 以应急设施的建立成本和抵御设施中断的加固成本最小为目标, 以最大化覆盖服务质量水平为目标, 在加固预算有限及最大最小容量限制约束下, 构建中断情境下应急设施的可靠性选址决策优化模型。针对所构建模型的特性利用非支配排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解该模型, 得到多目标的Pareto前沿解集。以不同的算例分析和验证模型和算法的可行性。在获得Pareto前沿的同时对不同中断概率进行灵敏度分析, 给出Pareto最优解集的分布及应急设施选址布局网络的拓扑结构。     

电子商务环境下考虑退货的选址库存问题模型与算法

选址库存问题(location inventory problem, LIP)是物流系统集成的经典问题之一,也是企业需要面对的管理决策难题。本文考虑在电子商务环境下无质量缺陷的退货商品可简单再包装后重新进入销售市场这一现实情况,对设施选址和库存控制进行集成优化,构建随机需求下有退货的LIP模型。针对此问题求解的复杂性,设计了改进的自适应混合差分进化算法对模型进行整体求解。最后,通过多组算例验证了模型和算法的实用性和优越性,可为设施选址、库存控制和商品配送回收决策提供重要参考依据。     

灾后重建地区新增血站的选址问题研究

根据灾后重建地区血液保障体系建设的实际情况,考虑血站间的依附系数对血站布局的影响,建立了一种p-中值模型用来解决新增血站的选址问题,并设计了一种遗传-禁忌混合算法对模型进行求解。之后以汶川大地震灾区——四川省阿坝州为例进行了实例分析,得到了不同p值与依附系数下的新增血站选址方案,以期为相关部门规划灾后重建地区的血液保障体系提供理论依据与决策参考。     

鲁棒动态设施选址问题的近似算法

设施选址问题是组合优化中重要问题之一。动态设施选址问题是传统设施选址问题的推广,其中度量空间中设施的开设费用和顾客的需求均随着时间的变化而变化。更多地,经典设施选址问题假设所有的顾客都需要被服务。在这个模型假设下,所有的顾客都需要服务。但事实上,有时为服务距离较远的顾客,需要单独开设设施,导致了资源的浪费。因此,在模型设置中,可以允许一些固定数目的顾客不被服务 (带异常点的设施选址问题),此外也可以通过支付一些顾客的惩罚费用以达到不服务的目的 (带惩罚的设施选址问题)。本文将综合以上两种鲁棒设置考虑同时带有异常点和惩罚的动态设施选址问题,通过原始-对偶框架得到近似比为3的近似算法。     

考虑设施中断情景的震后救援初期应急物流网络优化设计

在震后救援初期,构建合理的应急物流网络,对于快速有效供应应急物资、减轻灾情具有重大价值。在传统可靠性选址问题与应急设施选址-分配问题的基础上,考虑震后救援初期的阶段性特征、设施中断情景、多品种模糊需求、设施能力限制等因素,建立了一个适用于震后救援初期的应急设施选址-分配模型。通过三角模糊数的期望值公式将模糊需求去模糊化。在此基础上,考虑模型特点,设计了一种整数编码的混合遗传算法。最后,以5·12汶川地震为背景,构造算例进行数值仿真。验证了所提模型和算法。结果表明:考虑设施中断情景后,即使系统中的部分设施失效,整个网络仍能较好运行,且优化结果更具可靠性和稳健性。     

停车设施选址的双层规划模型

为了解决城市停车难问题,针对目前日益紧张的土地资源和快速增长的交通流量,考虑停车设施对路网上交通流的影响,提出一种在土地利用规划基础上的,对路网影响最小,停车场使用者步行时间最省的停车设施选址的双层规划模型,借助现有的交通规划软件(Emme)进行求解,并应用于上海市江湾-五角场副中心地区停车设施规划研究中.     

On the convergence of a modified algorithm for the spherical facility location problem

We study the spherical facility location problem which is a more realistic model than the Euclidean facilities location. We present a modified algorithm for this problem, which has the following good properties: (a) It is very easy to initialize the algorithm with an arbitrary point as its starting point; (b) Under suitable assumptions, it is proved that the algorithm globally converges to a global minimizer of the problem.     

Capacity management in public service facility networks: a model,computational tests and a case study

In this work, we present a mathematical model to support location decisions oriented to rationalize facility systems in non-competitive contexts. In order to test the model, computational results are shown and an application to a real-world case study, concerning the Higher Education system in an Italian region, is discussed.     

铁路应急设施非概率可靠性选址优化研究

为解决小样本、贫信息下铁路应急资源储备点的可靠性选址问题,创新性地将选址-路径问题与区间非概率可靠性方法结合起来,考虑灾情发生后应急设施点在可接受的时间范围内响应受灾点的需求能力及其稳定程度,采用区间值度量路段阻抗,基于区间非概率可靠性理论及区间运算规则,提出路径的非概率可靠性度量及可靠最短路径选择方法;建立基于区间时间阻抗下可靠最短路径的无容量设施选址模型,提出约束条件限制的Monte Carlo改进算法,确定了铁路资源储备点选址的最优方案。实例表明,本文的优化方案能更好地保证救援的时间可靠性,改进的求解算法具有更小的时间复杂度,有效地缩短了运算时间,改善了解的质量。本文的方法与模型体系对于实现铁路应急设施可靠性选址,为决策者提供决策支持,提高铁路应急响应能力具有重要的指导意义。