长江上游集装箱码头泊位——锚地系统配置策略

针对内河集装箱运输增长与内河航道制约所导致的集装箱运输系统运作效率与航运安全问题,讨论长江上游集装箱码头泊位-锚地系统最优配置策略.通过构建码头泊位-锚地系统的船舶候泊排队服务模型,推导出队长水平状态的稳态概率分布,计算出平均等待队长,并建立泊位-锚地系统配置模型,采用数值算例考察相应的最优配置策略和锚泊溢出概率.     

集装箱码头堆场翻箱与外集卡提箱顺序同步优化方法

针对集装箱码头提箱作业过程中,由于外集卡的提箱顺序与目标箱在堆场的堆存位置不匹配导致大量翻箱这一难题,以码头的作业成本和外集卡的延误成本之和最小为目标,建立堆场翻箱与外集卡提箱顺序同步优化模型,优化外集卡的提箱顺序、龙门吊的任务分配以及翻箱方案。设计基于动态规划的启发式算法求解模型,并利用算例对模型与算法的有效性进行了验证。结果表明:与目前码头普遍采用的提箱方式相比,通过调整外集卡提箱顺序并同时优化翻箱方案以及龙门吊的任务分配可以降低堆场翻箱率,减少龙门吊的移动成本,从而节省提箱作业的总成本。     

基于不确定需求的鲁棒应急物流系统

近年来各类突发事件和灾难频发,严重威胁到人们的生命安全,给人们经济生活带来了巨大的影响.灾难发生后,应急物流系统的效率是救援展开的保证.分析了应急物流系统的特点,采用鲁棒规划建立数学模型解决了应急物资需求不确定下如何进行应急配送中心选址和配送计划的安排,使得我们的决策能够体现最优性与鲁棒性的均衡.数值实验表明,建立的模型是符合实际的,数值结果具有较好的鲁棒性.     

鲁棒优化中的Pareto有效性

对于一般的不确定优化问题, 研究了鲁棒解的~Pareto 有效性. 首先, 证明了Pareto 鲁棒解集即是鲁棒解集的Pareto 有效集, 因此求Pareto 鲁棒解等价于求鲁棒解集的Pareto 有效元. 其次, 基于推广的epsilon-约束方法, 得到了Pareto 鲁棒解的生成方法.     

多目标应急物流中心选址的鲁棒优化模型

针对重大突发事件的应急物资救援,研究了应急物流中心的选址及应急物资的调运问题。利用离散的情景集合描述受灾点应急物资需求的不确定性以及应急物资运输成本和运输时间的不确定性,同时考虑应急救援成本和应急救援时间两个目标,建立了多目标应急物流中心选址的确定型模型和鲁棒优化模型。为将多目标问题转化为单目标问题,利用成本单目标和时间单目标的最优结果将多目标转化为相对值再加权处理,该方法既可消除多个目标之间的单位及数量级差异,还可以根据问题的数据变化进行动态调整。以提供应急物资救援服务的设施作为编码,设计了一种通用的混合蛙跳算法。为检验模型和算法的有效性,设计了一个多情景的算例,结果表明两个模型和算法具备良好的可行性和有效性,且鲁棒优化模型能较好地保持对各种不确定性的抗干扰能力;最后,讨论分析了成本偏好权重和鲁棒约束系数的影响,结果表明可根据成本偏好权重的取值范围来区分各种应急救援阶段,体现不同救援阶段的救援要求及特征,并给出了成本偏好权重和鲁棒约束系数的取值建议。     

资产组合鲁棒优化模型及应用研究

本文在对资产组合鲁棒优化理论归纳总结的基础上,根据我国实际情况,考虑未来经济因素的不确定性,建立了相应的资产组合鲁棒优化模型。对基金公司的投资决策、银行卡网络资金分配、VaR约束下的资产组合选择等实际问题进行了研究。针对每一个具体问题,调整和改进了模型的目标函数和约束条件,用相应的不确定集描述有关的未来不确定经济因素,得到了鲁棒优化结果,使得资产组合决策兼具可行性和最优性。     

到达不确定呼叫中心人员配置的鲁棒优化模型

针对呼叫中心实际运营中顾客到达不确定的特点,采用鲁棒离散优化方法,建立呼叫中心人员配置的鲁棒模型。利用对偶原理将鲁棒模型转换易于求解的线性鲁棒对等式,通过调节模型中的鲁棒参数来权衡鲁棒解的保守性与最优性之间的关系,计算模型中约束违背概率上限来表示鲁棒解的可靠性。通过现实呼叫中心数据算例,验证了模型的有效性,分析了不同鲁棒水平下各时间段服务人员配置规律,以及系统最小成本与违背概率之间的权衡关系。最后,对到达扰动系数进行了敏感性分析。     

生态工业共生网络中的鲁棒优化模型

生态工业共生网络(EISN)的稳定可持续运行是生态工业园中各企业实现经济和环境利益最大化的基本保障。在考虑政府激励因素的情况下,建立一个以n个生产者企业和m个分解者企业为核心的EISN利润最大化问题的最优化模型。在此基础上,为更真实反映EISN的运行情况,考虑到分解者企业利用次级原材料的单位成本及次级原材料转化率的不确定性,构建了EISN利润最大化问题的离散鲁棒优化模型,提出了基于网络最小费用流的模型求解方法,证明了模型解的存在性,并给出了相应的案例。     

煤炭码头船货匹配下泊位动态分配多目标优化模型及算法

本文针对输出型煤炭码头船货匹配下泊位动态分配问题,构建了堆场-取装线-泊位-船舶联合分配优化数学模型,并设计了采用仿真推演策略解码的遗传算法求解。首先,综合考虑船舶、泊位、堆场、取装线、煤种、航道开放时间和装船作业规则等要素,以船舶在港时间最短和作业效率最大为目标建立了相应的多约束多目标优化模型。然后,综合多目标优化、遗传算法以及仿真推演技术,设计了相应的遗传算法求解,包括:组合式编码、采用仿真推演策略的解码方法,追加了具有合法性检查的染色体生成算法,设计了采用多种策略的遗传操作等。最后实例表明,本算法的执行效率高而且优化效果好。     

汽车滚装码头泊位调度优化模型与算法研究

本文研究滚装码头混合泊位分配和劳动力分配的联合调度优化问题。首先,考虑潮汐时间窗约束、装卸劳动力约束、泊位缆桩分布约束以及泊位不规则布局因素,建立以最小化船舶总服务时间为目标的混合整数规划模型。其次,采用内外嵌套算法设计策略,提出求解该类问题的组合算法。其中,外层是多种群并行进化的遗传算法,生成多种船舶计划顺序,内层为基于规则的启发式算法,用于计算给定计划顺序的目标函数值。然后,基于实际运营数据,生成多组不同规模的算例进行全面数值实验,结果表明所提出的算法可在10分钟内求解包含50艘船、100个泊段的算例。最后,开展基于真实滚装码头运营实例的案例分析,对所提模型和算法在实际码头调度问题中的适用性与高效性进行验证。     

集装箱码头泊位分配干扰管理决策方法研究

针对因干扰事件引发的集装箱码头泊位分配计划调整问题,基于干扰管理思想,提出了相应的干扰管理决策方法:在干扰事件发生前后,首先确定干扰事件的性质,并选择合适的恢复策略;在此基础上,建立综合考虑新计划性能、恢复成本和与原计划偏离度等三方面的扰动恢复模型,并采用多目标遗传算法进行求解,从而获得新的分配计划.试验算例表明,该干扰管理决策方法涵盖了原分配计划受扰到新计划生成的整个过程,能为集装箱码头生产组织优化提供有效指导.     

随机需求应急物流多阶段定位-路径鲁棒优化研究

为提高应急物流系统的应急反应能力,论文针对需求随机变化的应急物流定位-路径问题,利用鲁棒优化的思想将灾区物资需求量表示为区间型数据,将应急救援过程划分为多个阶段,以总救援时间和系统总成本最小为目标,构建了多物资多运输车辆应急物流定位-路径优化模型,设计了改进的遗传算法对其进行求解。实例计算结果表明,该模型和算法可以有效地解决应急物流系统中需求随机变化的定位-路径问题,为政府机构应对重大突发事件提供科学的决策参考。     

Robust Optimization for the Connected Facility Location Problem

In this paper we present a robust optimization (RO) model for the Connected Facility Location (ConFL) problem within the framework introduced by Bertsimas and Sim [Bertsimas, D. and M. Sim, Robust discrete optimization and network flows, Mathematical Programming 98 (2003), pp. 49–71], and show how to use a heuristic in conjunction with a lower bounding mechanism to rapidly find high-quality solutions. The use of a heuristic and a lower bound mechanism within this RO approach decreases significantly its computational time and broadens its applicability to other NP-hard problems. Here we present some of our computational results that attest to the efficiency of the approach, particularly on the Robust ConFL problem.     

集装箱翻箱问题的蚁群算法改进

翻箱问题属于NP难问题,基本蚁群算法在求解该问题上收敛困难且寻优能力低。因此,本文提出了一种适合于翻箱模型的改进型蚁群算法,在概率决策机制、解的重构、信息素更新机制三个方面对基本蚁群算法进行改进。最后通过与其他算法的分析比较,验证了该改进算法的可行性与有效性。     

考虑泊位疏浚的连续型泊位和动态岸桥联合调度

针对集装箱码头泊位需要定期维护的实际特征,研究了泊位疏浚情况下连续型泊位和动态岸桥联合调度问题。首先,建立了一个以船舶周转时间最小为目标的整数线性规划模型;其次,针对问题特性设计了三种启发式算法。为了分析泊位疏浚对码头工作的影响并验证模型正确性和算法有效性,分别对未考虑泊位疏浚和考虑泊位疏浚两种调度情形,进行了小规模与大规模问题输入的多组测试。三种算法在小规模输入上均取得了相同于CPLEX的精确解,从而验证了算法的有效性;进一步通过对比分析这些算法在大规模输入中的运行结果,验证其有效性能。