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考虑时间和油耗的拖轮多目标优化调度研究

运筹与管理 2023年第7期32卷 56-62页

作者：钟慧玲张钰港顾一妙华南理工大学电子商务系广东广州510006

进出港口的大型船舶需向港口申请拖轮协助以进行靠离泊作业。拖轮调度是港口重要的计划事项之一。针对拖轮调度过程中需要平衡完工时间和油耗量以提高港口服务水平和降低拖轮公司经营成本的问题,本文以最小化拖轮最大完工时间和最小化... 详细信息

进出港口的大型船舶需向港口申请拖轮协助以进行靠离泊作业。拖轮调度是港口重要的计划事项之一。针对拖轮调度过程中需要平衡完工时间和油耗量以提高港口服务水平和降低拖轮公司经营成本的问题,本文以最小化拖轮最大完工时间和最小化拖轮总油耗量为目标,构建了混合整数规划拖轮多目标优化调度模型。模型还考虑了潮汐港口大量船舶在潮水期间集中进出港的特点,并根据拖轮在调度过程中的不同状态分类计量其产生的油耗量,以使模型更接近实际状况。为求解模型,运用了带有精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II),算法采用一维实数编码,以事件建模思想设置适应度函数,并结合拖轮调度特点设计了遗传算子,求得的pareto前沿解和算法对比验证了该算法的有效性。最后,以广州港港口拖轮调度实际运作数据作为算例,验证了模型的可行性与有效性,为港口拖轮调度计划提供了决策依据。

关键词：拖轮调度多目标优化 NSGA-II pareto前沿解

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连杆衬套强力旋压成形的多目标优化与决策

锻压技术 2022年第2期47卷 119-125页

作者：张冰徐嘉锋许昌职业技术学院信息工程学院河南许昌461000

为了减小连杆衬套强力旋压成形的圆柱度误差和壁厚偏差,提出了基于加权相对距离的最优解决策策略。介绍了连杆衬套的强力旋压成形工艺,以减小圆柱度误差和壁厚偏差为目标建立了多目标优化模型。使用RBF神经网络和有限元仿真软件拟合了... 详细信息

为了减小连杆衬套强力旋压成形的圆柱度误差和壁厚偏差,提出了基于加权相对距离的最优解决策策略。介绍了连杆衬套的强力旋压成形工艺,以减小圆柱度误差和壁厚偏差为目标建立了多目标优化模型。使用RBF神经网络和有限元仿真软件拟合了工艺参数与目标参数之间的函数关系,经验证RBF神经网络的拟合精度较高。使用非支配排序遗传算法对多目标优化模型进行求解,得到了pareto前沿解集。建立了理想解和不理想解的概念,提出了基于加权相对距离的最优解决策方法。经生产验证,优化后的圆柱度误差均值比厂家生产的圆柱度误差均值减小了23.16%,壁厚偏差均值减小了23.94%,且两个质量参数的标准差也有所下降。实验结果说明:优化后的连杆衬套圆柱度误差和壁厚偏差均有所减小,且生产稳定性有所提高。

关键词：连杆衬套强力旋压圆柱度误差壁厚偏差 pareto前沿解加权相对距离非支配排序遗传算法

基于NSGA-Ⅱ的热压系统上下料机械手结构优化设计

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现代制造工程 2023年第5期 65-73页

作者：徐巍朱怀志钟宇超余成成湖北工业大学机械工程学院武汉430068

为实现热压系统上下料装置的轻量化设计,提出将响应面法和NSGA-Ⅱ算法相结合的多目标优化方法。以上下料机械手结构质量、最大变形和二阶模态固有频率作为优化目标,以机械手支撑立柱的壁厚、边长和取件手臂壁厚、宽度作为优化参数,进行... 详细信息

为实现热压系统上下料装置的轻量化设计,提出将响应面法和NSGA-Ⅱ算法相结合的多目标优化方法。以上下料机械手结构质量、最大变形和二阶模态固有频率作为优化目标,以机械手支撑立柱的壁厚、边长和取件手臂壁厚、宽度作为优化参数,进行参数化建模,采用Box-Behnken方法设计4因素3水平试验,并通过ANSYS Workbench有限元软件得到仿真结果。采用二阶响应面法,对目标函数与变量参数之间的非线性关系进行预测,并将预测数据与实际值比较,验证该方法具有良好的准确性和可行性。采用NSGA-Ⅱ算法对多目标优化的pareto前沿解进行搜索,选择pareto解集中的第55组解,即支撑立柱的壁厚为5 mm,边长为89 mm,取件手臂壁厚为7 mm,宽度为78 mm,宽度取整为80 mm。经过仿真证明,上下料机械手模型质量从307.89 kg减小到223.72 kg,减重比高达27.34%。优化后结构的最大变形量从0.394 mm增大到0.475 mm,满足最大变形量不超过1 mm的设计要求。二阶模态固有频率从47.57 Hz减小到46.19 Hz,降幅较小。运用ADAMS软件对上下料装置进行运动学仿真,得到机械手速度、加速度曲线,优化后该装置运动过程平稳,运动过程无明显冲击和振动。

关键词：热压系统机械手 NSGA-Ⅱ算法多目标优化 pareto前沿解

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广州港拖轮多目标优化调度研究

广州港拖轮多目标优化调度研究

作者：张钰港华南理工大学

学位级别：硕士

随着我国航运事业的蓬勃发展,港口管理越来越凸显其重要地位。拖轮是港口资源设施的重要部分,大型船舶在进行靠离泊作业时需要拖轮的协助才能顺利进行,拖轮对港口周转效率的提高起着至关重要的作用,拖轮调度方案也是港口重要的计划事项... 详细信息

随着我国航运事业的蓬勃发展,港口管理越来越凸显其重要地位。拖轮是港口资源设施的重要部分,大型船舶在进行靠离泊作业时需要拖轮的协助才能顺利进行,拖轮对港口周转效率的提高起着至关重要的作用,拖轮调度方案也是港口重要的计划事项之一。随着货运需求量的增长,船舶大型化趋势也日趋明显,而港口资源受限,合理的拖轮调度能够提高拖轮的利用率、减少船舶的等待时间、缩减能源消耗、减少运营成本,从而提高港口的服务水平和竞争力。港口管理者需要综合考虑多方面因素才能制定高效的拖轮调度计划,然而目前关于拖轮多目标优化调度的研究较少。基于此,本文以广州港拖轮运作系统为研究对象,分析广州港拖轮运作的现状,构建了以最小化拖轮最大完工时间和拖轮总油耗量为目标的混合整数规划拖轮多目标优化绿色调度模型,从而提高了港口的服务水平、降低了拖轮公司的运营成本以及减少了环境污染。模型考虑了潮汐港口大量船舶在潮水期间集中进出港的时间窗特点,并根据拖轮在调度过程中的不同状态分类计量其产生的油耗量,以使模型更接近实际状况。为求解模型,运用了带有精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),算法设计采用一维实数编码,以事件建模思想设计适应度函数,并结合拖轮调度特点改进了遗传算子,求得的pareto前沿解和算法对比验证了该算法的有效性。最后,以广州港港口实际运作数据进行实例分析,验证了模型的可行性与有效性,并为港口拖轮调度计划提供了决策依据,此外通过对模型参数灵敏度分析、服务公平性分析、港口调度策略分析为广州港拖轮调度在航行模式、节能方式、港口联合调度等方面提供了一些管理建议。研究结果显示本文提出的模型和算法可以帮助潮水期间的拖轮调度在相对优化港口服务水平的情况下,降低拖轮公司的运营成本和拖轮的燃油消耗;本文提出的NSGA-Ⅱ算法比传统多目标求解方式更优,且一维实数编码的求解效果也比多维实数编码的求解效果更好。实例分析可得到减少拖轮跨区域航行次数可以很好地节省燃油消耗,可从中马力拖轮入手进行拖轮节油装置试点;港口管理者在对船舶进行服务排序时应基于先到先服务的原则,优先安排拖轮资源给货物价值高、装载货量大的大型船舶进行靠离泊作业;广州港、东莞港潮水期间可以考虑联合调度策略等管理建议。

关键词：绿色拖轮调度多目标优化 NSGA-Ⅱ pareto前沿解时间窗

考虑成本-碳排放量双目标的快递包装回收设施选址研究

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科技促进发展 2023年第11期19卷 717-725页

作者：孙海涛中国科学院大学经济与管理学院

2014年我国快递业务量成为世界第一,这标志着我国快递行业进入快速发展阶段。但是与此同时,快递包装带来的资源浪费和环境污染日益凸显。建立快递包装回收逆向物流网络,对快递包装进行回收是解决上述问题的有效途径。同时,在“双碳”战... 详细信息

2014年我国快递业务量成为世界第一,这标志着我国快递行业进入快速发展阶段。但是与此同时,快递包装带来的资源浪费和环境污染日益凸显。建立快递包装回收逆向物流网络,对快递包装进行回收是解决上述问题的有效途径。同时,在“双碳”战略要求下,决策者在进行规划时不仅要考虑成本因素,还要考虑碳排放量对环境的影响,以及在实施过程中对成本和碳排放量目标的权衡。针对上述问题,本研究建立考虑成本-碳排放量双目标的快递包装回收设施选址模型。为使模型更加贴近实际,本研究考虑了不同区域建设成本、不同处理技术成本和不同车辆类型对成本和碳排放量的影响。为求解模型,本研究利用NSGA-Ⅱ算法进行求解,得到了pareto前沿解。本研究将pareto前沿解根据成本和碳排放量的相对关系划分为3类,并分析每一类的特点,为决策者在实践中根据现实的经济发展水平和碳排放量要求进行决策提供了依据。

关键词：快递包装回收多目标优化 NSGA-Ⅱ算法 pareto前沿解

基于NSGA-Ⅱ的停机位多目标指派建模与仿真

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南京航空航天大学学报 2018年第6期50卷 823-828页

作者：徐思敏姜雨王欢陈丽丽南京航空航天大学民航学院南京211106

为探索大型机场停机位指派问题综合现实有效的解决方法,分析了停机位指派过程设计的利益主体,以最小化航空公司运行成本、最小化旅客步行距离、最小化航班冲突概率同时最大化航空公司之间的公平性为目标,建立大型机场停机位多目标指派... 详细信息

为探索大型机场停机位指派问题综合现实有效的解决方法,分析了停机位指派过程设计的利益主体,以最小化航空公司运行成本、最小化旅客步行距离、最小化航班冲突概率同时最大化航空公司之间的公平性为目标,建立大型机场停机位多目标指派模型。采用第2代非支配排序遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)对模型进行仿真验证,该算法可以对多目标问题进行更高效的求解。分析不同迭代次数下的pareto前沿解集的特性,并将优化解与随机指派结果进行对比,验证了该模型和算法的有效性。

关键词：停机位指派非支配排序遗传算法 pareto前沿解

车辆A柱加强板热冲压工艺的NSGA-Ⅱ多目标优化

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锻压技术 2021年第2期46卷 59-65页

作者：李有通陈益庆李沁逸罗强广安职业技术学院智能制造与能源工程学院四川广安638000 比亚迪汽车工业有限公司广东深圳518118

为了提高车辆A柱加强板的热冲压质量,提出了响应面法与NSGA-Ⅱ算法相结合的工艺多目标优化方法。以最小化冲压件的最大减薄率和最大增厚率为优化目标,选择板料初始温度、摩擦系数、上下模压料力等作为优化参数,使用Box-Behnken方法设计... 详细信息

为了提高车辆A柱加强板的热冲压质量,提出了响应面法与NSGA-Ⅱ算法相结合的工艺多目标优化方法。以最小化冲压件的最大减薄率和最大增厚率为优化目标,选择板料初始温度、摩擦系数、上下模压料力等作为优化参数,使用Box-Behnken方法设计了4因素3水平实验,依据Autoform有限元软件得到了实验仿真结果。基于二阶响应面法,拟合质量参数-工艺参数之间的非线性关系,经决定系数法检验,响应面法的拟合精度较高。通过基因编码将优化问题转化为寻优问题,使用NSGA-Ⅱ算法搜索到多目标优化的pareto前沿解。选择pareto解集中的一个优化方案:初始温度为947.25℃、摩擦系数为0.429、上模压料力为3.06 MPa、下模压料力为1.05 MPa。经仿真和实验验证,优化后冲压件的最大减薄率均值减小了6.79%,最大增厚率均值减小了8.47%,说明优化后冲压件质量明显提高。另外,优化后冲压件的标准差略有下降,说明优化后冲压件质量的一致性略有提高。

关键词：热冲压 A柱加强板响应面法 NSGA-Ⅱ算法 pareto前沿解

汽车B柱加强板热冲压工艺的遗传算法多目标优化

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锻压技术 2021年第5期46卷 46-52页

作者：王泌宝潍坊工商职业学院机电与汽车工程学院山东诸城262234 潍坊市经济学校机电工程系山东诸城262234

为了提高汽车B柱加强板热冲压件的厚度均匀性,提出了非支配排序遗传算法的工艺参数多目标优化方法。分析了B柱加强板的热冲压过程,选择板料加热温度、冲压速度、摩擦系数和模具间隙作为优化参数。以减小最大减薄率和最大增厚率作为优化... 详细信息

为了提高汽车B柱加强板热冲压件的厚度均匀性,提出了非支配排序遗传算法的工艺参数多目标优化方法。分析了B柱加强板的热冲压过程,选择板料加热温度、冲压速度、摩擦系数和模具间隙作为优化参数。以减小最大减薄率和最大增厚率作为优化目标,建立多目标优化模型。使用最优拉丁超立方抽样法在优化空间内设计实验点,并依据Autoform有限元软件得到实验值。基于BP神经网络拟合工艺参数与质量参数之间的关系,并依据预测均方根误差验证了拟合的精确性。使用非支配排序遗传算法搜索多个优化目标的pareto前沿解。经生产验证,与厂家工艺相比,优化后的热冲压件最大减薄率减小了22.25%,最大增厚率减小了7.34%,说明优化后冲压件的质量得到了提高;且优化后最大减薄率和最大增厚率的标准差均减小,说明优化工艺的生产稳定性更好。

关键词： B柱加强板热冲压 BP神经网络非支配排序遗传算法 pareto前沿解

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含DG随机出力的配电网多目标无功优化

水电能源科学 2014年第12期32卷 195-198,161页

作者：丁晓群张杭何健邓吉祥孟召坤河海大学能源与电气学院江苏南京211100 石河子大学师范学院新疆石河子832003

针对分布式电源(DG)出力具有间歇性和不确定性的问题,建立了基于两点估计法(2PEM)含DG随机出力的配电网概率潮流计算模型,并将基于pareto最优前沿解集的多目标进化算法(MOEA)与两点估计概率计算模型相结合,建立了以网损、节点电压偏移... 详细信息

针对分布式电源(DG)出力具有间歇性和不确定性的问题,建立了基于两点估计法(2PEM)含DG随机出力的配电网概率潮流计算模型,并将基于pareto最优前沿解集的多目标进化算法(MOEA)与两点估计概率计算模型相结合,建立了以网损、节点电压偏移量及优化成本为目标函数的多目标无功优化模型。将该优化模型应用于IEEE33标准节点测试系统中的仿真结果表明,该方法具有较好的适应性,能为决策者提供多样性选择,增加了决策的灵活性。

关键词：两点估计法概率潮流多目标无功优化 pareto前沿解 DG 配电网