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非共享资源约束下的净现值最大化多项目调度优化

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系统管理学报 2024年

作者：何华曹芳芳何正文王能民西安职业技术学院现代商学院过程管理与效率工程教育部重点实验室(西安交通大学) 西安交通大学管理学院

本文以净现值最大化为目标，研究了非共享资源约束下的多项目调度问题，即承包商首先须将资源分配给各单个项目，然后各单个项目在所分配资源约束下，独立地安排其进度计划以实现净现值的最大化。首先介绍非共享资源约束多项目调度问题... 详细信息

本文以净现值最大化为目标，研究了非共享资源约束下的多项目调度问题，即承包商首先须将资源分配给各单个项目，然后各单个项目在所分配资源约束下，独立地安排其进度计划以实现净现值的最大化。首先介绍非共享资源约束多项目调度问题的现实和理论背景，界定研究问题并论证其研究意义；其次，在符号定义的基础上，构建由上下层子模型构成的多项目调度优化模型，凝练问题的3条基本性质；再次，基于问题的特点设计双模块嵌套变邻域搜索启发式算法，将问题性质嵌入算法以提高其搜索效率；最后，在随机生成的标准算例上进行大规模计算实验，对算法绩效进行评价并分析关键参数对目标函数的影响。研究结论如下：在所对比的4种算法中，本文所设计的变邻域搜索算法是问题求解最有效的算法；项目净现值随着里程碑活动数量、预付款比例、中间支付比例和项目截止日期的增加而上升，随折现率和资源因子的变大而下降。

关键词：多项目调度净现值最大化优化模型变邻域算法非共享资源

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变邻域算法求解机场摆渡服务调度问题

变邻域算法求解机场摆渡服务调度问题

第40届中国控制会议

作者：刘恒岭刘振元华中科技大学人工智能与自动化学院

大型机场的摆渡车服务调度问题是影响机场地勤服务质量与效率的关键因素。本文以国内某一大型机场的摆渡车服务调度问题为研究对象,对机场摆渡服务流程涉及对象的属性与关联关系进行分析,建立机场摆渡服务数学模型,针对任务均衡性目标,... 详细信息

大型机场的摆渡车服务调度问题是影响机场地勤服务质量与效率的关键因素。本文以国内某一大型机场的摆渡车服务调度问题为研究对象,对机场摆渡服务流程涉及对象的属性与关联关系进行分析,建立机场摆渡服务数学模型,针对任务均衡性目标,以变邻域算法对问题进行求解,得到硬时间窗与车辆类型约束下完成所有航班任务的机场摆渡服务调度方案。后将变邻域算法计算效率与模拟退火算法进行比较,实验证明,当数据量增大时,变邻域算法仍能较快得到较好结果,适宜解决大数据量的机场摆渡问题。

关键词：摆渡服务流程变邻域算法任务均衡

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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国家应急物资储备基地选址模型与平台设计

灾害学 2023年第3期38卷 162-167页

作者：武装刘晨君张祎王雅婷首都经济贸易大学管理工程学院北京100070

国家级应急物资储备基地的选址布局,是宏观应急管理与资源配置的关键环节与基础问题。该文首先构建了国家宏观层面应急物资储备地选址规划模型,选取了我国28个省城(直辖市)作为应急物资储备基地备选城市,又作为所在区域突发灾害后的首... 详细信息

国家级应急物资储备基地的选址布局,是宏观应急管理与资源配置的关键环节与基础问题。该文首先构建了国家宏观层面应急物资储备地选址规划模型,选取了我国28个省城(直辖市)作为应急物资储备基地备选城市,又作为所在区域突发灾害后的首要应急需求城市两种角色来研究;通过算法对比,选择变邻域搜索算法(VNS)进行模型求解,结果表明国家级应急物资储备基地设置8个为宜,并在此基础上设计了国家应急物资储备基地选址平台。模型求解显示行政限制选址获得的是近似最优解,但其应急救援结构效率高于不限制选址情况。结果表明选址模型与选址平台系统可行,案例算法显示选用算法具有一定的合理性。

关键词：应急管理,应急储备基地选址平台变邻域算法

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基于快递末端配送服务选择的选址-路径问题

基于快递末端配送服务选择的选址-路径问题

作者：李佳谕大连理工大学

学位级别：硕士

“互联网+”背景下、“新冠肺炎”疫情突袭全球为快递行业带来了前所未有的发展机遇与巨大的挑战。“最后一公里”配送服务作为快递物流过程的最末端环节,其高昂的配送成本已经成为了快递行业的短板。同时,“最后一公里”配送作为唯一... 详细信息

“互联网+”背景下、“新冠肺炎”疫情突袭全球为快递行业带来了前所未有的发展机遇与巨大的挑战。“最后一公里”配送服务作为快递物流过程的最末端环节,其高昂的配送成本已经成为了快递行业的短板。同时,“最后一公里”配送作为唯一一个直接和客户接触的环节,很大程度上影响着快递服务的客户满意度。因此,本文以快递行业面临的“最后一公里”问题为对象,在考虑顾客满意度的基础上,建立基于顾客末端配送服务选择的末端配送网络选址-路径模型,实现末端配送服务选择、末端网点选址、顾客分配和配送路径规划的协同优化。本文首先对排队论、选址-路径问题、双层规划问题等相关理论进行阐述,为本文中末端配送网络选址-路径双层规划模型的建立提供基础;其次对末端配送网络中不同配送模式的主要类型、配送流程、发展瓶颈做出介绍,并在此基础上分析不同配送模式的效用函数和成本函数,进而构建选址-路径双层规划模型的配送价值函数和配送成本函数;再次对双层规划模型中以最大化顾客选择末端配送模式总价值为目标的下层模型和以最小化快递企业配送总成本为目标的上层模型分别展开介绍;然后针对下层模型和上层模型分别设计免疫算法和通用遍领域搜索算法进行求解;最后在文献研究以及实际调研获得相关数据的基础上,设计随机算例进行数值分析,以验证本文设计的免疫算法和通用变邻域搜索算法的可行性和有效性,并得出末端配送中网点布局、顾客分配、路径规划的协同优化方案。研究结果表明:快递企业将送货上门的运费设置得过高时,顾客将更多地选择自提模式,企业将设立更多的自提点,导致网点开放成本大幅上升,末端配送成本随之上升,因此,快递企业应设置较低的送货上门运费以推广送货上门模式;此外,送货上门运费较低时,有人值守型自提点配送总量占比较小,因此,针对自提模式快递企业还应着重推广无人值守自提模式。

关键词：末端配送配送服务选择选址-路径问题双层规划模型变邻域算法

基于P-center问题的国家级应急物资储备设施选址优化布局研究

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自然灾害学报 2019年第3期28卷 123-129页

作者：郗蒙浩张静赵秋红叶峰防灾科技学院应急管理学院河北三河101601 北京航空航天大学经济管理学院北京100191

中国是世界上受自然灾害影响最严重的国家之一,合理规划国家级应急物资储备设施将极大地减少灾害所造成的损失。考虑到应急管理更关注救援的有效性,本研究构建国家级应急物资储备设施选址模型(EFLP),即拓展的P-center问题,该模型考虑了... 详细信息

中国是世界上受自然灾害影响最严重的国家之一,合理规划国家级应急物资储备设施将极大地减少灾害所造成的损失。考虑到应急管理更关注救援的有效性,本研究构建国家级应急物资储备设施选址模型(EFLP),即拓展的P-center问题,该模型考虑了地区人口分布、经济条件、交通状况和多重覆盖关键地区等综合因素,并利用变邻域(VNS)算法完成求解。研究结果表明,优化布局应急物资储备设施,能够保证应急物资及时送达灾区;同时,实验计算结果显示了变邻域算法的良好性能。

关键词：应急物资储备设施变邻域算法应急管理 P-center问题选址模型(EFLP)

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基于混合蚁群算法的船废收运路线优化研究

基于混合蚁群算法的船废收运路线优化研究

作者：翟露露东华大学

学位级别：硕士

近年来随着船舶水运事业快速发展在带来巨大的经济效益的同时,也带来了严重的河流水域污染问题。本文针对船废收集效率极低的现象,研究相关政策促使船废全部上岸,采用环卫车进行陆运收集至中转站(车辆路径问题),最终采用水运由中转站运... 详细信息

近年来随着船舶水运事业快速发展在带来巨大的经济效益的同时,也带来了严重的河流水域污染问题。本文针对船废收集效率极低的现象,研究相关政策促使船废全部上岸,采用环卫车进行陆运收集至中转站(车辆路径问题),最终采用水运由中转站运往老港等垃圾处理点。根据这一模式制定合理的船废收运路线,通过研究算法优化模型,降低船废收运路线成本,实现改善环境和降低经济成本的目的。本文将解决车辆路径问题(Vehicle Routing Problem,VRP)的前沿元启发算法的优缺点进行对比分析,最终选取在解决组合优化问题上有显著优势的蚁群算法,来优化环卫车辆收运船废垃圾的路线。通过调查内河船舶垃圾收运现状及参考国内外大量文献资料,并结合船废垃圾特点,建立不同约束条件下的三个收运模型:有容量限制的车辆路径问题,带中转的垃圾收集车辆路径问题,带时间窗的多车场多车型车辆路径问题。采用混合蚁群算法进行模型求解。具体工作如下:首先,采集船废收运系统中垃圾量与分布坐标,收集设施和中转设施等基础数据。通过船讯网对内河船废分布信息进行采集;根据13条免费收集航线垃圾收运信息,采用Excel进行处理预测各分布点的垃圾量。其次,对现有中转站和环卫车场车型等服务设施进行调研,建立相应的中转站设施优化模型,降低收运成本。根据行政区域和水网密度情况,选取不同的运输模式,如陆上中转运输模式、陆上直接运输模式或水陆集装运输模式。再次,对蚁群算法进行改进研究,将其应用在以上三个模型中,进行收运路线优化。主要从以下四个方面进行算法改进:(1)引入节约算子思想,平衡启发算子,从全局考虑,避免局部最优。(2)添加负反馈机制的局部信息素更新,扩大搜索范围;并采用正反馈机制的全局信息素更新方式,引导搜索方向。(3)为避免停滞,基于Ant-Q System和蚁群算法经典收敛曲线,动态调整参数设置,在搜索过程中动态调整状态转移概率,达到确定性和随机性选择平衡,使得收敛方向正确的同时,加快收敛速度。(4)结合轨迹式启发算法——变邻域搜索算法(Variable Neighborhood Search,VNS),来扩大搜索范围,提高解的稳定性。为验证每一种改进算法的有效性,本文采用国际上公认的VRP问题库典型案例(solomon’s instances)进行仿真实验和分析。改进后的蚁群算法,在规模相对不大的CVRP问题中具有良好的优化效果和较强的鲁棒性。对大规模的问题,采用Kmeans算法先聚类,后转化为小规模问题,也取得了较好的效果。最后,本文根据上海市某区水域内垃圾收集点的相关数据,建立多车场多车型车辆路径模型,通过改进的蚁群算法进行模型求解,得出上海市某区的船废收运环卫车路线调度方案,实现经济效益和环境效益。

关键词：车辆路径问题元启发算法蚁群算法变邻域算法

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考虑维修策略的共享单车调度优化研究

考虑维修策略的共享单车调度优化研究

作者：王涵霄上海交通大学

学位级别：硕士

在互联网和共享经济飞速发展的背景下,共享单车应运而生,它依靠手机APP实现自行车的随用随骑。作为中国的新四大发明之一,共享单车给我们的社会生活带来了极大的便利,解决了交通出行中困扰人们已久的“最后一公里”难题。自行车重新回... 详细信息

在互联网和共享经济飞速发展的背景下,共享单车应运而生,它依靠手机APP实现自行车的随用随骑。作为中国的新四大发明之一,共享单车给我们的社会生活带来了极大的便利,解决了交通出行中困扰人们已久的“最后一公里”难题。自行车重新回归城市,带来了便捷性,带来了低碳出行、绿色城市,但同时也带来了不容忽视的问题。爆发式的增长使得企业纷纷入场共享单车行业,单车投入量剧增,企业运维管理工作欠缺,各区域分布不均,单车故障率也不断增长。共享单车带给社会的不再只是便利性,而造成了交通堵塞,资源浪费。本文结合共享单车的实际应用,简单阐述了对于故障单车的维修策略新思路,提出构建考虑维修问题的调度优化模型,并采用蚁群算法和改进变邻域算法求解模型。文章先简要阐述了故障单车的维修策略新思路:对发生故障的共享单车分为当场维修、返仓小修和返厂大修三类,对于返仓小修和返厂大修的车辆,则制定多部件的预防性机会维修策略。在共享单车的实际情况下,对单车的运营管理、维修策略提供了研究新思路。构建模型中,考虑不同热点区域的调度优先级。我们建立综合距离的概念,反映了调度优先级,该站点的调度需求量越高,其调度优先级越高,优先满足其调度需求有助于提高用户满意度。然后考虑了故障车辆的维修问题,并对小故障单车进行当场维修,从而使得自行车恢复使用。最后选择了启发式算法中的蚁群算法和变邻域算法进行求解模型,并对relocation、2-opt*和or-opt三种邻域结的变邻域算法进行了拓展改进。

关键词：共享单车调度优化维修问题蚁群算法变邻域算法

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两类IT运维服务人员调度问题研究

两类IT运维服务人员调度问题研究

作者：陈芮莹华中科技大学

学位级别：硕士

IT运维服务人员调度问题主要考虑如何安排现有的运维人员,快速、有效地对故障进行处理,从而尽量降低故障产生的影响。其中,每个任务有不同的释放时间、截止时间、重要程度以及紧急程度,而运维服务人员具有异质性,可以完成的任务、完成... 详细信息

IT运维服务人员调度问题主要考虑如何安排现有的运维人员,快速、有效地对故障进行处理,从而尽量降低故障产生的影响。其中,每个任务有不同的释放时间、截止时间、重要程度以及紧急程度,而运维服务人员具有异质性,可以完成的任务、完成各任务的时间以及单位工作成本都不同。这些情形在现实工作中大量存在,而理论研究尚存在不足,研究相应的服务人员调度问题具有现实意义和理论价值。本文讨论两类IT运维服务人员调度问题,建立了相应的非线性混合整数规划模型,一类是最小化总成本的调度问题,主要考虑运维人员的工作成本和任务的延迟成本;另一类是最小化最大延迟的调度问题,主要考虑任务的释放时间和任务的最大延迟。针对小规模问题求解研究了分支定界法,分别设计了多条剪支规则和多类下界来剪除搜索过程中的部分分支,以加快求解速度。而为了求解大规模问题,开发了一系列扩展的遗传算法。设计多种邻域结构来形成变邻域算法,并将变邻域算法融入遗传算法中形成基于变邻域的遗传算法。为了改善遗传算法的收敛速度和陷入局部最优的情况,提出了基于知识模型的自适应遗传算法。在小规模案例的计算实验中,运用分支定界法进行求解。实验结果表明,在最小化总成本的IT运维服务人员调度问题中,每种剪支规则在不同案例下具有不同的剪支效率,其中特有剪支规则2表现最好;将问题松弛为每个员工同时可处理多个任务时产生的下界最优。在最小化最大延迟的IT运维服务人员调度问题中,公共剪支规则3表现最好,特有规则中,剪支规则2表现最好。在中大规模案例的计算实验中,比较了变邻域搜索、遗传算法、基于变邻域的遗传算法、改进的遗传算法、基于知识模型的遗传算法、基于知识模型的自适应遗传算法等六种算法的效果。对比分析表明,融入了变邻域的遗传算法比单独的变邻域搜索算法和遗传算法表现优秀。加入了知识模型和自适应交叉、变异概率后,遗传算法收敛速度变快,解的质量显著提高。

关键词： IT运维服务人员调度分支定界法遗传算法变邻域算法知识模型

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面向故障扰动的舰面保障重调度仿真研究

兵器装备工程学报 2017年第11期38卷 93-98页

作者：蒋婷婷韩维苏析超海军航空工程学院飞行器工程系山东烟台264001

针对舰载机舰面保障过程中设备故障扰动下的重调度问题,综合考虑保障的工序逻辑约束和人员、设备等资源约束,提出了舰载机保障重调度预判机制,建立了舰载机舰面保障重调度模型,并采用变邻域算法对模型进行求解。仿真结果表明,重调度预... 详细信息

针对舰载机舰面保障过程中设备故障扰动下的重调度问题,综合考虑保障的工序逻辑约束和人员、设备等资源约束,提出了舰载机保障重调度预判机制,建立了舰载机舰面保障重调度模型,并采用变邻域算法对模型进行求解。仿真结果表明,重调度预判机制可以进一步节省重调度保障时间,变邻域算法求解速度可以满足任务需求。该重调度模型和算法能够在任务要求保障完工时间内,高效解决由于保障工序故障而导致的舰载机舰面保障重调度问题。

关键词：舰载机舰面保障重调度优化变邻域算法