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考虑不确定性的家庭护理排班调度及路径优化问题研究

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考虑不确定性的家庭护理排班调度及路径优化问题研究

作者：赵芮天津大学

学位级别：硕士

近年来人口老龄化趋势越发明显,来自老年人口的护理需求不断增加,这大大增加了社会对医疗服务的需求,然而医疗资源是十分有限的,迅速增长的医疗需求与有限的医疗资源供给之间产生了巨大的矛盾,如何平衡两者间的关系成为了社会急需解决... 详细信息

近年来人口老龄化趋势越发明显,来自老年人口的护理需求不断增加,这大大增加了社会对医疗服务的需求,然而医疗资源是十分有限的,迅速增长的医疗需求与有限的医疗资源供给之间产生了巨大的矛盾,如何平衡两者间的关系成为了社会急需解决的问题。目前家庭护理服务已作为一种解决该问题的有效手段被逐渐采纳。家庭护理服务为应对病人及年老行动不便者的多项需求（比如医疗、清洁、采购杂货等等）,由社会公立机构或者一些医疗公司组织具备相应技能的护理人员前往需求者家里为其提供适当的医疗和社会服务。家庭护理服务使得病人在家即可接受医疗服务,同时还能有效缓解这部分病人对医院资源的占用,减轻医疗系统的负担。在操作层面,家庭护理涉及诸多优化问题,比如,医护人员的排班问题、医护人员与客户之间的匹配问题、医护人员的路径规划问题等。如何对医护人员进行排班调度和路径规划以最大程度降低成本减少开支是家庭护理研究中所面临的关键问题。同时,在实际场景中存在着多种不确定因素,都会对医护人员的排班调度以及路径安排产生一定程度的影响。因此,本文从现实场景中抽取了两种主要的随机因素——医护人员在途旅行时间不确定和病人需求不确定,分别建立了两种以一周为计划周期的两阶段随机规划模型。由于随机规划模型自身的复杂性,加之实际场景中的家庭护理优化问题规模较大（医护人员和病人数量庞大）,使得模型的求解面临较大的困难。为此,本文设计了一种混合的遗传算法用以求解模型。同时,为测试算法的性能,本文在考虑实际情况的基础上,自行设计了大、小共30个数据集作为测试用例（目前在家庭护理优化领域还没有公开的可以用作参照基准的数据集）,分别测试该算法在大、小规模问题上的求解性能。通过对比遗传算法与Gurobi求解器在相同数据集上的求解表现,发现遗传算法不仅能保证求解结果的最优性,而且在计算耗时上具有巨大的优势。

关键词：家庭护理排班调度路径规划随机规划遗传算法

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基于遗传算法的飞机排班调度方法研究

基于遗传算法的飞机排班调度方法研究

作者：张萌大连海事大学

学位级别：硕士

航空运输是现代化运输体系的重要组成部分,民用航空运输是国民出行的重要交通方式。伴随民用航空运输的全面普及,航班数量激增致使航班延误与波及延误事件频发,严重影响乘客出行计划、降低航司经济效益。此外,因航班延误带来的纠纷与冲... 详细信息

航空运输是现代化运输体系的重要组成部分,民用航空运输是国民出行的重要交通方式。伴随民用航空运输的全面普及,航班数量激增致使航班延误与波及延误事件频发,严重影响乘客出行计划、降低航司经济效益。此外,因航班延误带来的纠纷与冲突常引发群体性事件,影响社会和谐与稳定。基于此,制定鲁棒性的飞机排班调度方案具有重要的应用价值。本文针对鲁棒性飞机排班调度计划问题展开研究,具体地,本文主要研究内容如下:(1)针对飞机排班调度计划鲁棒性问题,提出了基于改进遗传算法的飞机排班调度算法。首先提出一种基于一维数组的染色体模型,能够有效表达飞机排班调度问题,方便约束的修改增加,降低运算量、提高算法执行效率;然后,根据染色体模型提出了基于回溯的双向约束检查算法和种群初始化算法,能够基于约束条件剪枝搜索空间,避免大量无效解的生成,从而大大加快算法的收敛速度;接着,以提高飞机排班调度计划鲁棒性为优化目标设计适应度函数;最后,根据染色体模型设计了可以缩减求解空间的染色体交叉、染色体变异算法以及自适应交叉变异概率调节公式,从而达到加快收敛的目的。本文提出的基于改进遗传算法的飞机排班调度算法,能够尽可能避免飞机延误对后续飞机的影响,从而提高了飞机排班调度计划的鲁棒性。(2)针对包含飞机检修约束的飞机排班调度周计划问题提出一种解决方案。检修约束是一个双重约束,飞机飞行时长的限制和起降机场限制,在基于改进遗传算法的飞机排班调度算法的基础上针对飞机检修设计了基于双重检修约束的周计划种群初始化算法,能够剪枝搜索空间,加快算法的收敛速度,提高算法运行效率;之后,在此基础上对交叉算法和变异算法进行修改,提出了针对飞机检修的交叉变异算法,能够有效解决关于飞机检修的双重约束条件;最终形成包含检修约束的飞机排班调度周计划算法解决了包含飞机检修约束的飞机排班调度问题。(3)设计实验对本文算法进行验证。设计实验验证了本文提出算法的有效性。通过对比实验证明了本文的基于遗传算法的飞机排班调度算法优异性。最后,通过对比实验证明包含检修约束的飞机排班调度周计划算法的高效性。

关键词：排班调度延误影响飞机检修遗传算法

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引航排班算法的设计与实现

交通与计算机 1998年第6期16卷 1-5页

作者：周建华姚燕珊广州港信息通信中心广州510700

文章从广州港的实际情况出发，分析了计算机引航排班调度的优越性，着重提出了相应的排班算法，介绍了有关算法设计中的若干重要技术。

关键词：港口排班调度引航排班算法设计

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飞机指派问题优化模型及算法研究

控制工程 2010年第2期17卷 209-212,215页

作者：李耀华谭娜中国民航大学航空工程学院天津300300

为了提高航空企业飞机排班计划的自动化水平,分析了航空企业飞机排班计划编制流程,将这个复杂组合优化问题分解为3个组合优化问题,重点研究了其中的飞机指派优化问题,归纳了要考虑的主要约束条件,以优化理论为基础,针对飞机排班计划优... 详细信息

为了提高航空企业飞机排班计划的自动化水平,分析了航空企业飞机排班计划编制流程,将这个复杂组合优化问题分解为3个组合优化问题,重点研究了其中的飞机指派优化问题,归纳了要考虑的主要约束条件,以优化理论为基础,针对飞机排班计划优化问题中的关键问题—飞机指派问题建立了飞机指派优化模型,模型考虑了飞机与航班之间在机型、飞行区域、客流量等条件上的匹配要求,并给出了模型约束条件的编码方法,同时根据大量实际生产数据给出相应的惩罚系数表。为求解模型,构造了一种自适应单亲遗传算法,算法选用了适合模型的遗传算子,采用动态调整遗传算子操作概率的方式加快优化速度。采用航空公司的实际航班数据进行仿真实例研究结果表明,该模型和算法切实可行。

关键词：生产计划排班调度飞机指派遗传算法

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基于多元网络融合通讯系统的研究

基于多元网络融合通讯系统的研究

作者：高丰西安理工大学

学位级别：硕士

随着3G和4G网络的快速发展,以及越来越多的NGN（下一代网络）通信设备的应用,人们的研究方向开始逐步把传统语音业务与数据多媒体业务和有线电视网络融合在了一起,这给人们的生活带来了极大的便利,也推动着人类通信技术的不断进步。传... 详细信息

随着3G和4G网络的快速发展,以及越来越多的NGN（下一代网络）通信设备的应用,人们的研究方向开始逐步把传统语音业务与数据多媒体业务和有线电视网络融合在了一起,这给人们的生活带来了极大的便利,也推动着人类通信技术的不断进步。传统的呼叫中心没有融合多元网络,也没有充分利用网络资源,服务性能单一,排班调度方式落后,这些缺点已经影响到了企业的通信效率。因此,多元网络融合技术在呼叫中心中的应用与设计也就受到了人们的广泛关注。本文首先在只有PSTN网络的传统呼叫中心基础上融合了 TCP/IP网络和VoIP网络,结合各种网络通信协议的特点,详细的分析了把传真、邮件、图片、VoIP电话等功能相互结合、使用的方法,以完成呼叫中心的网络多元化。其次,设计了语音导航系统,引导客户进入呼叫中心后根据语音提示进行相应的按键操作,完成了读取数据库和语音播放数据库内容的功能。再次,提出了基于遗传算法的排班调度模型,根据遗传算法机制得出具体的呼叫中心排班调度表,对呼叫中心的坐席员进行智能排班,利用Matlab对使用遗传算法的模型和未使用遗传算法的传统模型进行仿真对比,验证遗传算法应用在呼叫中心的可行性和正确性。最后,在实验室的条件下,对搭建的呼叫中心系统进行功能测试,分别实现相应的功能,同时检查程序的漏洞,提高代码的健壮性,对缺点和不足进行分析。

关键词：呼叫中心网络融合遗传算法排班调度仿真验证

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景区船务与调度系统的研究和应用

景区船务与调度系统的研究和应用

作者：白建武西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着信息化技术的快速发展,智慧景区的建设也提上了日程,优质的服务不仅需要科学管理方法的指导,也离不开智能化、信息化的基础软硬件设施的构建和应用。近年来,随着游客数量的急剧上升,游客候船时间长、载客率不平衡、发船时刻表更新... 详细信息

随着信息化技术的快速发展,智慧景区的建设也提上了日程,优质的服务不仅需要科学管理方法的指导,也离不开智能化、信息化的基础软硬件设施的构建和应用。近年来,随着游客数量的急剧上升,游客候船时间长、载客率不平衡、发船时刻表更新不及时、景区安全管理松懈逐渐成为景区管理亟须解决的问题,故建立安全、快速、高效的景区交通管理系统成为智慧景区建设中重要的一个环节。在景区交通管理中,提高载客率、缩短游客候船时长、设置合理的发船频率是重要的研究方向。此外,景区应急管理作为确保游客安全的重要手段,降低应急事件处置时长,建立完整全面的应急预案并快速进行游客疏散也是研究热点。本文基于上述问题,以我国华北平原某水上景区的智慧景区建设项目为例,研究了景区船队排班问题和景区应急调度问题,设计并实现了集船务、调度、运营、票务于一体的景区船务与调度系统。工作主要分为以下几个部分:第一,针对景区日常情况下的排班调度进行了研究。以售票及检票大数据为数据源,对景区全天进行时段划分,预测景区当天各时段游客到达数量,基于游客候船时间约束不同时段游船载客率,从而建立了以最小化游客候船成本和最小化运营成本为目标的班次计划模型,使用NSGA-Ⅱ、FCM及GRP算法进行模型求解与决策,实现了排班方案的自动生成。实验结果显示,游客平均候船时间区间为[1.07 min,15 min],其中19个时段(共25个)游客平均候船时间小于3 min,排班方案可使93.71%以上的游客达到满意的程度。第二,针对景区应急调度进行了研究。本文通过分析4类20种应急事件,建立了景区应急调度预案库;针对应急调度游客疏散问题,构建了最小化疏散时间和最小化派船成本模型;根据应急事件类型和级别,提出了中断正常运营的应急调度算法和不中断正常运营的应急调度算法,实验结果显示,在设置不同的种群数量及迭代次数下,仍能在90 s内生成应急调度派船计划。第三,完成了景区船务与调度系统的设计及实现。由景区实际运营需求设计并开发了船务与调度系统,实现了景区船务、调度、运营、票务、客流监控一体化。系统实地部署应用后,对景区日常调度及应急调度有重要的现实意义。本论文成果已在华北平原某水上景区部署并运行一年,功能和性能指标均满足设计要求,运行稳定可靠。

关键词：智慧景区景区管理排班调度应急调度多目标优化

基于改进NSGA-Ⅲ的多目标优化调度方法及应用

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电工技术 2023年第14期 155-160页

作者：马鑫张关应潘秦朱文明魏大洋李雪晨侯姝斌国网江苏省电力有限公司常州供电分公司江苏常州213000

多目标优化调度是生产过程中最优规划问题,对此提出了一种基于改进NSGA-Ⅲ算法的多目标优化调度方法并将其应用于供电运维排班规划中。在基本NSGA-Ⅲ算法的基础上,通过保留精英代策略、快速非支配排序和自适应归一化技术提高算法的收敛... 详细信息

多目标优化调度是生产过程中最优规划问题,对此提出了一种基于改进NSGA-Ⅲ算法的多目标优化调度方法并将其应用于供电运维排班规划中。在基本NSGA-Ⅲ算法的基础上,通过保留精英代策略、快速非支配排序和自适应归一化技术提高算法的收敛性,同时结合运维班组任务优化过程中的影响任务完成的人员静态因素和动态因素进行量化处理,实现变电运维人员的优化调配,提高运维效率。最后通过实际算例验证了模型及算法的合理性和可靠性。

关键词：优化调度 NSGA-Ⅲ算法多目标优化排班调度