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需求波动下的多目标多周期内陆港动态布局优化

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需求波动下的多目标多周期内陆港动态布局优化

作者：黄静韵大连海事大学

学位级别：硕士

内陆港作为连接内陆腹地与海港的重要纽带,有利于缓解海港吞吐压力,简化货物运输流程,提升内陆地区集疏运网络效率,为“一带一路”的实施提供有力支撑。然而货运需求是动态变化的,仅考虑单周期的一次性内陆港选址布局无法兼顾多周期波... 详细信息

内陆港作为连接内陆腹地与海港的重要纽带,有利于缓解海港吞吐压力,简化货物运输流程,提升内陆地区集疏运网络效率,为“一带一路”的实施提供有力支撑。然而货运需求是动态变化的,仅考虑单周期的一次性内陆港选址布局无法兼顾多周期波动的需求,造成已建成的内陆港布局与变化后的内陆货运需求分布不均的问题。在国家发展和改革委员会与交通运输部共同颁布的《国家物流枢纽布局和建设规划》中,明确提出建设四十一个国家级陆港型枢纽,需构建定期评价、动态调整的制度,结合实际整合或新建陆港型枢纽,移除未有效推进整体方案实施的设施,保障国家级物流枢纽整体质量。为解决内陆港布局与运输需求分布不均的问题,以系统总成本、碳排放量以及客户满意度最优为目标,加入容量等级选择的决策,建立多目标多周期内陆港动态布局模型。根据需求的波动确定内陆港在不同周期的新建、关闭、再建以及容量调整方案,并对需求点进行路径分配。根据模型特点改进了NSGA-Ⅱ算法,染色体的双层编码方案一体化决策各周期备选内陆港的开闭与容量等级,并对需求点的中转内陆港进行分配,考虑到开放的内陆港容量至少要满足所在城市需求量的关系,提出由“最近邻”思想改进的交叉算子、变异算子。在Pareto最优解集中,采用模糊决策选取最优解。对东北地区进行内陆港布局优化,从内陆需求点中筛选出内陆港备选点,设置不同备选容量,并根据内陆港容量大小和所处城市设定内陆港的新建、关闭、再建、容量调整以及运营成本。结果显示,与单周期布局相比,多周期动态布局针对需求的波动做出动态调整,节省了系统总成本67.62亿元,减少了碳排放64.49亿kg,客户满意度提升了18.55%,证明了多周期动态优化模型的有效性与算法的可行性,为内陆港动态布局优化提供参考依据。研究的创新性成果如下:(1)加入了容量等级的决策,并根据所处城市和容量等级的大小对应设置了内陆港的新建、关闭、再建、容量调整以及运营成本,使求解结果更能反映实际情况。(2)在内陆港较长的规划运营期内,根据不同周期需求的波动对内陆港布局进行动态调整。以系统总成本、碳排放量以及客户满意度最优为目标,建立了需求波动下的多目标多周期内陆港动态布局优化模型。除了考虑在不同周期中新建内陆港的情况,还创新性地加入了调整原有内陆港容量、关闭货源短缺的内陆港、重新开放货源充足的内陆港等决策,使调整后的内陆港布局可以满足变化的货运需求,减少资源浪费。

关键词：内陆港需求波动多目标多周期动态布局

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智能工厂车间动态布局决策研究

智能工厂车间动态布局决策研究

作者：李冬秋北京交通大学

学位级别：硕士

当前,物联网、人工智能、5G等新一代电子信息技术与制造业深度融合,正在发生着以智能制造为代表的第四次工业革命,即全面智能化的工业4.0时代。智能化、精准化、柔性化以及小批量化生产是智能制造的目标。柔性化要求工厂可以根据新的市... 详细信息

当前,物联网、人工智能、5G等新一代电子信息技术与制造业深度融合,正在发生着以智能制造为代表的第四次工业革命,即全面智能化的工业4.0时代。智能化、精准化、柔性化以及小批量化生产是智能制造的目标。柔性化要求工厂可以根据新的市场机遇快速转换布局;而小批量生产就是说,每一种产品的产量不多,但是种类很多。因此,本文以智能工厂为研究背景,以车间布局为研究对象,对智能工厂车间布局及其决策等问题展开研究。论文详细研究内容如下:首先,从智能工厂车间布局形式和布局决策框架进行研究。分析了智能工厂的生产模式以及其特点,对车间布局基本形式进行研究;建立了智能工厂车间布局模型;提出了车间布局决策框架。其次,提出了基于遗传算法的动态布局方案池构建方法。基于智能工厂的柔性化和小批量化生产需求,建立了智能工厂车间的动态布局模型;对传统遗传算法进行了改进,应用于车间布局方案的优化,形成优化的布局方案池;以某生产车间进行应用分析,生成了布局方案。再次,基于主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)进行了布局评价指标体系的构建。研究了用于智能工厂车间布局的评价指标建立原则、方法;建立了基于PCA的布局评价指标体系降维模型;应用降维模型对评价指标进行降维,得到了精简后的评价指标体系。最后,基于数据包络分析法(Data Envelopment Analysis,DEA)进行智能工厂布局决策。选择DEA方法进行布局决策,建立基于DEA的布局决策模型,并以物料搬运成本和重排成本为输入指标,降维后得到的布局指标为输出指标,利用DEA方法对布局方案进行效率评价,进行初步方案选择;针对多个方案效率为1情况,提出一种基于理想决策单元的数据包络分析(Ideal Decision Unit Data Envelopment Analysis,IDU-DEA)模型,并对初步方案再决策,进行最终决策选出最优方案。

关键词：智能工厂动态布局遗传算法主成分分析布局决策数据包络分析

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不确定需求下的车间设施动态布局

吉林大学学报（工学版） 2017年第6期47卷 1811-1821页

作者：查珊珊郭宇黄少华方伟光南京航空航天大学机电学院南京210016

针对不确定产品需求下车间设施动态布局问题,并考虑到现有不确定需求描述方法的不足,提出了一种结合模糊随机理论的车间设施动态布局方法。以最小化物料搬运成本、物料搬运总距离以及最大化面积利用率作为优化目标,构建了车间不等面积... 详细信息

针对不确定产品需求下车间设施动态布局问题,并考虑到现有不确定需求描述方法的不足,提出了一种结合模糊随机理论的车间设施动态布局方法。以最小化物料搬运成本、物料搬运总距离以及最大化面积利用率作为优化目标,构建了车间不等面积设施多目标动态布局模型,针对上述模型求解提出了一种基于位置的殖民竞争算法。最后,结合实例对比了确定、随机、模糊随机三种环境下产品需求的动态布局多目标优化模型,验证了模型的合理性和算法的有效性。

关键词：机械工程动态布局不确定需求不等面积设施基于位置的殖民竞争算法

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基于ASP的网站动态布局的数据库化管理

计算机系统应用 2002年第5期11卷 22-23页

作者：张萍兰州西北师范大学地理与环境科学学院 730070

本文针对目前许多网站不重视网站的动态布局,提出并实现了网站布局的数据库化管理方案。

关键词：网页计算机网络 ASP 网站动态布局数据库化管理

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基于FBS的车间设施动态布局研究

基于FBS的车间设施动态布局研究

作者：朱迪慧燕山大学

学位级别：硕士

车间设施布局是生产制造系统设计的重要一环,其布局好坏对生产过程中的物料搬运费用、效率甚至系统的生产能力等具有重大影响。由于市场竞争加剧引起的产品需求多样化和客户需求个性化要求企业必须拥有高柔性布局才能应对这种变化,这就... 详细信息

车间设施布局是生产制造系统设计的重要一环,其布局好坏对生产过程中的物料搬运费用、效率甚至系统的生产能力等具有重大影响。由于市场竞争加剧引起的产品需求多样化和客户需求个性化要求企业必须拥有高柔性布局才能应对这种变化,这就产生了车间设施动态布局问题。企业现有车间设施布局是否能够适应当下环境,是企业降低成本、赢得市场的重要因素。因此,对设施动态布局研究具有重要的理论意义及实践价值。首先,本文阐述了设施布局发展状况,总结了国内外学者对设施布局的研究成果,引出了本文研究内容;介绍了设施布局相关理论,对车间设施布局的类型及形式进行了探讨,阐述了现有布局类型及布局形式的优缺点,并简单介绍了设施布局算法;选择车间设施动态布局作为研究对象,静态设施布局为辅以做比较。其次,分析了影响车间设施动态布局的因素,选取物料搬运成本、重排成本及非物流关系作为优化目标建立数学模型,模型引入弹性区带架构(Flexible Bay Structure,FBS),并对相关变量进行分析,确定目标函数。在模型构建中,弹性区带架构是将布局区域看做一条条的区带,区带从左向右依次排列,设施是在这些区带中进行合理布置,并且可将一条不放任何设施的区带当作过道,同时还对设施的长宽比进行了限制,使得结果更符合实际情况。最后,采用遗传算法求解,依据模型特点,进行编码、解码和遗传操作设计。然后,结合案例中的相关数据,对数学模型和改进遗传算法进行matlab程序编写,并对运行结果整理分析,验证设施动态布局的三个优化目标能同时达到收敛,并对以物料搬运成本和非物流关系的静态设施布局分析计算,通过对比,验证前者的优越性。

关键词：动态布局静态布局弹性区带架构遗传算法 matlab

基于购物篮分析和可达性的钢铁物流园区货位动态布局研究

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基于购物篮分析和可达性的钢铁物流园区货位动态布局研究

作者：杨倩倩北京交通大学

学位级别：硕士

钢晨物流园是安徽省最具规模的钢材交易中心,近年来伴随着"互联网+"的推广,传统钢铁仓储模式逐渐转向现代化仓储模式,但是目前园区仍面临严重的交通拥堵问题,特别是随着经济发展,交易钢种增多,交易钢量增大,交易结构改变,拥堵加剧。基... 详细信息

钢晨物流园是安徽省最具规模的钢材交易中心,近年来伴随着"互联网+"的推广,传统钢铁仓储模式逐渐转向现代化仓储模式,但是目前园区仍面临严重的交通拥堵问题,特别是随着经济发展,交易钢种增多,交易钢量增大,交易结构改变,拥堵加剧。基于园区的实地调研数据,本研究从设计和运营两个角度研究钢材、货位、车辆、订单、出库单的相关关系,发现了拥堵致因。从钢材布局设计角度,共同出入库的钢材存放在不同堆场,出入库较多的钢材存放在通达性不高的堆场,导致运输车辆不必要的转场和走行;从运营角度,一份订单或出库单往往对应多辆出库车辆,一辆货车也会装载多种钢材,这加剧了布局不合理所导致的拥堵,同时也对布局提出了更高要求。因此,如何科学有效地优化的钢材的货位分配,是本研究解决的首要问题。首先,本研究对涉及的三项核心理论进行了介绍:第一,物流园区的布局规划理论,包括布局规划的适用场景、目标与原则、方法论、模型及算法等内容;第二,购物篮分析,包括应用场景、改善手段、经典算法及变量等内容;第三,可达性,包括定义、研究方法、衡量指标等内容。其次,本研究基于购物篮分析和可达性方法改进SLP,构建了多目标货位动态优化布局模型。在一个布局周期内,即静态布局,追求最大化钢材关联度,最小化钢材与地块的匹配差异。其中,用购物篮分析确定钢材相关程度,用可达性衡量货位的通达性。在多个布局周期之间,即动态布局,追求货位利用率最大和动态布局总成本最低。再次,为了求解规模较大的数学模型,本研究使用精英保留策略和轮盘赌策略改进了遗传算法,提高了求解速度和质量。然后,基于交通改善和园区运营两个角度选取了车辆转场次数、车辆停留时间和货位利用率、动态布局总成本共四个评价指标来评价布局方案,并借助Anylogic仿真求解前两个指标。最后,与原布局方案相比,静态布局的交通评价指标改善了10%和14%。动态布局则基于交通和运营指标进行敏感性分析,得到7种布局方案及对应指标值供决策者参考和选择。本研究图34幅,表8个,参考文献90篇。

关键词：钢铁物流园区布局动态布局购物篮分析可达性

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可添加/去除机器的动态布局优化研究

可添加/去除机器的动态布局优化研究

作者：吴畅上海交通大学

学位级别：硕士

动态布局问题(Dynamic Layout Problem: DLP)对于动态商业环境下的制造企业有着重要的意义。根据产品需求是否确定,该问题可分为两种情况:(1)基于确定性需求;(2)基于随机需求。本文针对一类可添加和去除机器,且基于不等面积机器和连续... 详细信息

动态布局问题(Dynamic Layout Problem: DLP)对于动态商业环境下的制造企业有着重要的意义。根据产品需求是否确定,该问题可分为两种情况:(1)基于确定性需求;(2)基于随机需求。本文针对一类可添加和去除机器,且基于不等面积机器和连续布局空间表达的DLP问题,结合国内外研究现状对上述两种情况分别进行深入研究。首先,作为研究的基础,对该问题进行定义,建立了布局评价体系,将总成本分为物料搬运成本、机器重置成本、空间利用成本和产能损失成本。提出了一个空闲空间搜索算法实现对可用空闲空间的搜索,结合添加机器和去除机器的特点,提出了添加机器和去除机器的启发式规则。接着,针对确定性需求的情况,不考虑生产中的随机因素,将问题抽象成基于动态规划的混合整数规划模型和基于最短路的图论模型。提出相应的基于动态规划的模拟退火算法(Dynamic Programming based Simulated Annealing: DPSA)和基于Auction最短路算法的模拟退火算法(Shortest Path based Simulated Annealing: SPSA),并且对算法进行了参数设计。针对不同算例间可比性较弱的缺点,建立了算例对比指标体系。通过多个算例对两个算法进行比较分析,结果表明两个算法都要优于普通的SA。一般说来,SPSA求解的结果要好于DPSA,而DPSA则具有更快的求解速度。然后,针对随机需求的情况,根据产出等于需求的生产均衡原则,分析得到了随机需求下考虑产能损失约束的批次到达速率公式,建立了基于随机需求的数学模型。讨论了系统中的两类随机事件和三种调度准则。在此基础上,建立了可添加和去除机器的生产仿真系统,允许在生产进行的同时调整设备。设计了优化模块,并通过接口将其与仿真模块结合,实现了仿真优化算法结构。最后通过算例验证了仿真优化算法的有效性以及仿真系统的可信性。

关键词：动态布局添加/去除机器模拟退火算法动态规划最短路仿真优化

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单向环型设备多目标动态布局优化设计研究

单向环型设备多目标动态布局优化设计研究

作者：林阳杭州电子科技大学

学位级别：硕士

现如今,随着信息网络和市场的全球化,制造业面临着巨大的挑战。市场环境变动迅速、产品的生命周期日益缩短,迫使生产企业只有迅速的调整设备布局才能紧跟市场的步伐。在这样的背景下,传统的静态设备布局方法已不能胜任布局设计工作,需... 详细信息

现如今,随着信息网络和市场的全球化,制造业面临着巨大的挑战。市场环境变动迅速、产品的生命周期日益缩短,迫使生产企业只有迅速的调整设备布局才能紧跟市场的步伐。在这样的背景下,传统的静态设备布局方法已不能胜任布局设计工作,需引进动态的设备布局方法。动态设备布局指的是在设备布局的过程中不仅要考虑当前周期产品的生产还要考虑不远的将来产品的生产,使得最终采用的设备布局能够取得最大的经济效益。此外,设备布局问题所涉及的定量和定性影响因素众多,在评价设备布局优劣的过程中需要兼顾多个方面。设备布局的合理与否直接影响企业的经济效益,它是一个急需解决而又没有解决好的重大问题。本文首先对单元内设备布局问题的相关理论进行了系统的分析,包括设备布局的原则、布局的形式和物流设备、布局的方法、布局评价技术以及优化目标和约束条件,其中特别是对设备布局的建模和优化算法进行了深入的分析。经过分析比对以及参考已有的研究成果,本文采用二次分配建模方法和模拟退火法进行优化计算。对于设备布局问题,本文以单向环型设备布局为研究对象,在综合分析影响单向环型设备布局的各种因素的基础上,提出一种多目标动态布局优化设计方法。将物料搬运费用、重新布局费用和设备间邻接关系作为三个子目标,建立单向环型设备动态布局的多目标优化模型。多目标优化问题的解决方法则是利用最短距离理想点法,将多目标的优化问题转化为单目标进行优化。在结合本文优化模型的基础上,详细分析了模拟退火法的优化流程并对优化过程中所需注意的新解产生机制、新解接受准则和模拟退火法的参数设置进行了重点分析。最后利用VC语言的MFC开发了单向环型设备多目标动态布局辅助优化设计软件,并在此软件的基础上对工程实例进行计算。通过实例计算,优化结果表明本文所提出的动态设备布局方法比传统的静态布局方法要优,能起到明显降低生产成本的作用。此外,还采用置信区间法对本文的优化模型和求解方法的有效性进行确认。

关键词：单向环型设备布局动态布局多目标优化模型模拟退火法软件开发

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基于车间动态布局的产品模糊聚类研究

中国工程机械学报 2011年第2期9卷 144-150页

作者：周娜徐克林朱伟高丽同济大学机械工程学院上海201804

结合原始设备制造(OEM)企业多产品生产的特点,提出了新的动态布局实现方法.主要是对车间的多产品进行聚类,以产品类为变量,随着产品类生产的不同进行布局切换.产品模糊聚类过程中,首先采用F-统计量方法确定产品最佳聚类数量;其次考虑到... 详细信息

结合原始设备制造(OEM)企业多产品生产的特点,提出了新的动态布局实现方法.主要是对车间的多产品进行聚类,以产品类为变量,随着产品类生产的不同进行布局切换.产品模糊聚类过程中,首先采用F-统计量方法确定产品最佳聚类数量;其次考虑到车间重布局对车间总成本的影响,以车间总成本最小化为优化目标构建产品最佳聚类数量数学模型;最后,以某车间为实例验证了布局方法的有效性.结果表明该方法不仅可以降低物流费用、缩短产品生产周期,而且丰富了动态布局理论,能给相关研究提供参考.

关键词：动态布局模糊聚类 F-统计量车间成本

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